發(fā)布時(shí)間：2018-02-25 18:54

  本文關(guān)鍵詞： 生態(tài)水(層) 遙感定量反演 中長(zhǎng)期徑流預(yù)測(cè) 岷江上游　出處：《成都理工大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：水資源是支撐地球上一切生命和人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展不可替代的物質(zhì)基礎(chǔ)。徑流變化對(duì)整個(gè)水文水資源系統(tǒng)的演化起著主導(dǎo)作用,并深刻影響區(qū)域資源環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。對(duì)徑流演變規(guī)律的研究是區(qū)域水資源合理開發(fā)與有效利用的前提和基礎(chǔ)。中長(zhǎng)期徑流預(yù)測(cè)因其預(yù)見期較長(zhǎng),有利于為相關(guān)部門盡早開展水利調(diào)度及水資源優(yōu)化配置等統(tǒng)籌規(guī)劃提供依據(jù)。但是,受大氣環(huán)流、太陽活動(dòng)、水文氣象要素、自然地理等諸多不確定因素的綜合影響,河川徑流的時(shí)空演變特征紛繁復(fù)雜,中長(zhǎng)期徑流預(yù)測(cè)相對(duì)短期徑流預(yù)測(cè)而言難度較大,嚴(yán)重滯后于生產(chǎn)實(shí)際的需要。然而,我國洪旱等自然災(zāi)害頻繁發(fā)生,如何提高中長(zhǎng)期徑流預(yù)測(cè)精度成為一個(gè)亟待解決的問題。中長(zhǎng)期徑流驅(qū)動(dòng)成因在時(shí)間和空間上的統(tǒng)計(jì)特性比較復(fù)雜,成因預(yù)測(cè)模型的實(shí)際應(yīng)用具有一定的困難。但是,建立在堅(jiān)實(shí)物理成因基礎(chǔ)上的徑流預(yù)測(cè)模型,被公認(rèn)為中長(zhǎng)期徑流預(yù)測(cè)的重要發(fā)展方向。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展,高效率大面積范圍收集水文數(shù)據(jù)已成為可能,通過建立水文遙感遙測(cè)系統(tǒng),借助衛(wèi)星、雷達(dá)等空間信息技術(shù),使得以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和計(jì)算機(jī)為工具的水循環(huán)系統(tǒng)理論方法應(yīng)運(yùn)而生,成為當(dāng)前中長(zhǎng)期徑流預(yù)測(cè)研究的熱點(diǎn)之一。眾所周知,河川徑流變化不僅與氣候因子(降水,氣溫等)有關(guān),而且受陸表森林植被的影響。森林生態(tài)系統(tǒng)通過林冠層、枯落物層和土壤層攔截滯蓄降水,從而有效涵養(yǎng)土壤水分和調(diào)節(jié)河川徑流。森林水源涵養(yǎng)功能是河川徑流變化的重要驅(qū)動(dòng)成因之一。傳統(tǒng)水文研究通常對(duì)林冠層、枯落物層和土壤層三者獨(dú)立進(jìn)行典型樣區(qū)實(shí)驗(yàn)來分析各自的水文效應(yīng)。但是,這種方法操作復(fù)雜繁瑣精度不高,而且以點(diǎn)代面的方法不能夠全面、具體、真實(shí)地反應(yīng)整個(gè)流域森林植被的涵養(yǎng)蓄水狀況。森林植被對(duì)徑流驅(qū)動(dòng)作用的研究,迫切需要現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)支撐。為解決森林植被水源涵養(yǎng)量難以采集與量化的難題,論文將本科研團(tuán)隊(duì)提出的植被生態(tài)水(層)遙感定量反演理論及方法引入中長(zhǎng)期河川徑流預(yù)測(cè)研究中。生態(tài)水(層)簡(jiǎn)稱生態(tài)水層或生態(tài)水,是指與地球表層植物體緊密相關(guān)的水體,具體來說為地球表面植被層,包括葉面、腐殖層、表層植被根系土壤層中及植物體本身所能截留(滯留)或涵養(yǎng)的水量。這部分水圍繞植被層形成水循環(huán)的一個(gè)特殊轉(zhuǎn)換帶或過渡帶,主要作用為蒸發(fā)與蒸騰、調(diào)劑補(bǔ)給地表與地下水。已有研究成果表明,在原始森林區(qū),生態(tài)水層所截取的水量可占降水量的30%-40%,有的高達(dá)60%,其量不可低估。在水文循環(huán)過程中,生態(tài)水的多寡,直接影響各水資源量的分配與在其儲(chǔ)存體中滯留的時(shí)間,從而影響著河川流量的變化:在雨季對(duì)暴雨截流緩沖,避免形成洪水與洪峰;在旱季補(bǔ)充地表水與地下水,避免河谷迅速干早或斷流。由于生態(tài)水(層)富水特征較為特殊,用常規(guī)方法難以提取和量化,論文采用以遙感定量反演技術(shù)為中心的陸表植被生態(tài)水量化方法。由于生態(tài)水(層)研究理論和技術(shù)的先進(jìn)性,使其能夠更加綜合、宏觀、定量地反映森林涵養(yǎng)水源功能,進(jìn)而為研究森林植被對(duì)徑流變化的影響,為建立中長(zhǎng)期徑流預(yù)測(cè)成因模型提供了有力的支撐。論文以岷江上游為例,利用遙感方法反演出研究區(qū)生態(tài)水資源量,結(jié)合同期氣溫、降水、徑流等氣象水文數(shù)據(jù),建立生態(tài)水驅(qū)動(dòng)徑流預(yù)測(cè)模型。論文主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新成果如下:(1)在項(xiàng)目組前期研究成果的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步完善了生態(tài)水(層)涵養(yǎng)模數(shù)模型,以岷江上游為研究區(qū),建立了該流域1992-2005年間生態(tài)水遙感反演數(shù)據(jù)庫,實(shí)現(xiàn)了森林植被水源涵養(yǎng)能力的量化。(2)在生態(tài)水遙感反演數(shù)據(jù)庫建立的基礎(chǔ)上,定量分析了研究區(qū)生態(tài)水變化趨勢(shì):生態(tài)水整體呈減少趨勢(shì),其中1992-1998年間減少較為明顯,1998-2005年間減少有所放緩。生態(tài)水資源量變化與森林植被面積變化呈顯著正相關(guān)關(guān)系。森林砍伐是1992-1998年間生態(tài)水資源量持續(xù)減少最主要的原因,而1998-2005年間生態(tài)水資源量減少趨勢(shì)放緩得益于退耕還林還草、植樹造林政策的實(shí)施,以及植被的自然修復(fù)。(3)建立了生態(tài)水驅(qū)動(dòng)徑流預(yù)測(cè)模型。從驅(qū)動(dòng)角度分析徑流成因,以降水、氣溫、生態(tài)水作為徑流產(chǎn)生的三大驅(qū)動(dòng)因子,建立岷江上游徑流驅(qū)動(dòng)因子數(shù)據(jù)庫,研究并分析驅(qū)動(dòng)因子與徑流變化的相關(guān)關(guān)系,建立岷江上游生態(tài)水驅(qū)動(dòng)徑流預(yù)測(cè)模型。通過對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行驗(yàn)證、精度分析與顯著性檢驗(yàn),證明了模型的有效性和實(shí)用性,研究結(jié)果表明年徑流量主要由年降水量主導(dǎo),而枯水期徑流量的大小則與生態(tài)水資源量的大小密切相關(guān)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P332;TP79

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本文編號(hào)：1534751