基于遥感技术的太行山区土地利用/覆被变化-蒸散-侧向补给关系研究

太行山是华北平原重要的生态屏障，也是山前河系的水源地。山区生态恢复与经济发展带来的土地利用/覆被变化是造成下游径流减少的主要原因，定量研究二者关系对于山区可持续发展及上下游水资源合理配置具有重要的意义。本研究首先通过小流域上的观测与实验将遥感计算蒸散的方法加以改进和验证，使其适用于山区的复杂地形。以太行山区内各集水流域为水平衡计算区域，以不同土地利用/覆被为计算单元，利用遥感数据进行近10年陆面蒸散的计算，结合气象数据估算其水平衡的各项变化。同时与各流域内的土地利用/覆被信息相耦合，揭示山区下垫面变化对流域水循环中蒸散的影响，借以估算山区侧向补给潜力的时空变易及其趋势，为山区发展及华北平原南水北调后水资源的合理配置提供数据支持。

太行山是华北平原的生态屏障和水源地，近年来山区的生态恢复与经济发展导致的土地利用/覆被变化成为下游径流减少的主要原因，定量研究山区耗水与侧向补水的关系，对于该区水资源的综合管理与可持续发展具有重要的意义，而遥感技术的发展为区域水平衡中蒸散的计算提供了支持。本研究对山区复杂地形下蒸散的影响因素进行了深入研究，引进了METRIC模型的山区版本，对其进行了系统改进，建立了利用MODIS数据估算山区蒸散的业务化运行模型，包括日蒸散计算模型、云污染处理模型及长时间序列蒸散插值模型等，实现了山区蒸散的业务化估算。利用河北省太行山区近10年无云MODIS数据对其日蒸散进行了计算，通过时间尺度扩展模型，利用作物系数法结合参考蒸散估算了年蒸散量。基于DEM将山区划分成多个集水子流域，结合年降雨量，基于各子流域的年尺度水平衡，估算了各子流域的蒸散及侧向补水量。利用高空间分辨率的LANDSAT数据，对2000年及2009年河北省太行山区土地利用/覆被进行了遥感分类，结合多年NDVI对其植被变化进行了分析，发现山区阳坡及坡度较高区域植被改善较多，但同时存在植被退化，农田水浇地面积有所增加。将土地利用变化与年蒸散相结合，分析发现植被改善增加了地表蒸散，位于山谷会流线附近的农田是主要的耗水区域且面积存在扩大趋势，山区产流区主要位于植被较差的区域。近10年太行山区植被的改善及农田灌溉的发展增加了山区耗水，减少了向河北平原的补水，但在丰水年，山区仍是平原区的重要水源地。未来太行山区开发要结合各子流域的水资源约束，采用适地适树的原则，而不可盲目大量种植高耗水植被，同时，农业生产也需发展节水农业。