基于不可控蒸散的人類可持續(xù)耗水量遙感估算方法研究

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基于不可控蒸散的人類可持續(xù)耗水量遙感估算方法研究

王浩

中國測(cè)繪科學(xué)研究院，北京 100830

Research on Sustainable Consumable Water Estimation from the View of Remote Sensing Uncontrollable Evapotranspiration

WANG Hao

Chinese Academy of Surveying and Mapping, Beijing 100830, China

準(zhǔn)確的水資源量對(duì)于水資源規(guī)劃，保障生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，以及應(yīng)對(duì)全球氣候變化有著重要的意義，也符合最嚴(yán)格水資源管理制度的需求。然而已有的水資源量估算方法并不適合高度人工干擾的水循環(huán)環(huán)境。

本文以解決“水資源量有多少”為目標(biāo)，提出了耗水管理理念下的人類可持續(xù)耗水量估算方法。通過對(duì)城區(qū)和農(nóng)田區(qū)不可控ET的估算方法研究，估算了海河流域及三級(jí)區(qū)2002—2008年的人類可持續(xù)耗水量；通過人類可持續(xù)耗水量與實(shí)際耗水量的平衡分析，估算了海河流域及三級(jí)區(qū)的水資源虧缺狀態(tài)；通過對(duì)農(nóng)田ET的可控性分析，探討了農(nóng)田休耕狀態(tài)下的節(jié)水潛力及其影響因素。本文結(jié)論如下：

(1) 從可耗水角度出發(fā)，提出了人類可持續(xù)耗水量估算方法。人類可持續(xù)耗水量為在不損害環(huán)境和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展前提下，人類能消耗的一切形式的用于生活和生產(chǎn)的水量，包括部分藍(lán)水資源量以及農(nóng)田、城區(qū)的綠水資源量，拓展了傳統(tǒng)水資源內(nèi)涵；人類可持續(xù)耗水量采用降水扣除不可控ET及環(huán)境流得到。

(2) 2002—2008年，海河流域的多年平均人類可持續(xù)耗水量為364.0億m3，山區(qū)和平原區(qū)多年平均人類可持續(xù)耗水量分別為143.8億m3和220.2億m3，農(nóng)田、林灌草地、城區(qū)、水域、未利用地的人類可持續(xù)耗水深分別為246.7、27.3、302.8、-155.9、7.8 mm。農(nóng)田的人類可持續(xù)耗水總量占海河流域總?cè)祟惪沙掷m(xù)耗水量的80%強(qiáng)。海河流域的農(nóng)田綠水可耗水量略高于藍(lán)水可耗水量，前者為201.5億m3，后者為101.9億m3。

(3) 海河流域2002—2008年多年平均人類可持續(xù)耗水量遠(yuǎn)低于人類實(shí)際耗水總量，需通過可控ET調(diào)整或其他途徑解決65.5億m3的虧缺水量。在人類實(shí)際耗水量中，生物能耗水可忽略不計(jì)；農(nóng)田可控ET最大，占81%，是調(diào)控的重點(diǎn)，可結(jié)合其空間分布及作物水分生產(chǎn)率選擇休耕；城區(qū)太陽能可控ET(含機(jī)會(huì)ET和景觀可控ET)比例也較大，可采取措施調(diào)控。海河流域的農(nóng)田和平原區(qū)農(nóng)田平均可控ET分別為282.9 mm和389.2 mm。為彌補(bǔ)海河每年65.5億m3的水資源虧缺，約需休耕19%的農(nóng)田或24%的平原區(qū)農(nóng)田。

(4) 發(fā)展了農(nóng)田和城區(qū)不可控ET的快速估算方法。綜合利用NDVI時(shí)間序列、土地利用、蒸散發(fā)等數(shù)據(jù)，采用摞荒地NDVI閾值探測(cè)法提取荒地點(diǎn)，并將荒地點(diǎn)ET采用克呂金外推擴(kuò)展到全流域農(nóng)田區(qū)，獲得了精度較高的農(nóng)田不可控ET空間分布結(jié)果；將城區(qū)的不可控ET簡(jiǎn)化成不透水面區(qū)域不可控ET和非不透水面區(qū)域(主要為土壤下墊面構(gòu)成的花卉等綠地種植區(qū))不可控ET的耦合，并通過將不透水面蓋度引入城區(qū)，解決了兩種下墊面不可控ET的耦合。

(5) 可控耗水是人類真正節(jié)水的潛力所在。分析了降水、灌溉強(qiáng)度和作物種植密度對(duì)農(nóng)田可控ET的影響。結(jié)果表明，降水對(duì)可控ET有正影響，但影響未達(dá)顯著性水平。灌溉強(qiáng)度和作物種植密度與可控ET顯著正相關(guān)。灌溉強(qiáng)度和作物種植密度可分別解釋70.2%和68.4%的農(nóng)田可控ET變化，年尺度上綜合考慮二者可解釋77.4%的農(nóng)田可控ET變化。因此，作物植被密度和灌溉強(qiáng)度是影響可控ET的兩個(gè)最主要因素，也是節(jié)水的潛力所在。

Author： WANG Hao(1985—)，male，assistant researcher，received his doctoral degree on June 2013 from Institute of Remote Sensing and Digital Earth, Chinese Academy of Sciences，majors in remote sensing monitoring of eco-environmenty.

E-mail： wanghao@casm.ac.cn

作者簡(jiǎn)介：王浩(1985—)，男，助理研究員，2013年6月畢業(yè)于中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所，獲理學(xué)博士學(xué)位(指導(dǎo)教師：吳炳方研究員、李加洪研究員)，研究方向?yàn)樯鷳B(tài)環(huán)境遙感。

收稿日期：2016-03-01

基金項(xiàng)目：中國科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重大項(xiàng)目(KZCX1-YW-08-03)；水利部公益性科研專項(xiàng)(201101015)

文章編號(hào)：1001-1595(2016)04-0504-01

中圖分類號(hào)：P237

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：D

引文格式：王浩. 基于不可控蒸散的人類可持續(xù)耗水量遙感估算方法研究[J].測(cè)繪學(xué)報(bào)，2016,45(4)：504. DOI:10.11947/j.AGCS.2016.20160086.

WANG Hao.Research on Sustainable Consumable Water Estimation From the View of Remote Sensing Uncontrollable Evapotranspiration[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica,2016,45(4):504. DOI:10.11947/j.AGCS.2016.20160086.