缺资料区人为影响下的产、汇流过程机制遥感解析——以伊犁河为例

Hydrological modeling and Eco-hydrological information extraction in Ungauged regions are difficult and hot issues in the nationwide water resources and water environment research. The Ili river basin is a typical data scarce region. The land cover in Ili river basin has changed a lot during the past fifteen years due to the human activities, leading to the significant increase in artificial surface. The significant change of the artificial surface area, mainly the farmland, will certainly influence the rainfall-runoff process and the water resources situation in the catchment. Due to the limitation of conventional data acquisition technology and point scale mechanism of runoff and routing research method, it is hard to study the whole catchment hydrological simulation using a distributed way. In this research, methods for Eco-Hydrological parameters retrieving based on remote sensing data are studied and applied in Ili river basin to overcome data acquisition difficulties, and then a remote sensing coupled distributed hydrological model are built for the runoff generation and routing process simulation. The hydrological process from 2000 are simulated and analyzed to reveal the mechanism of interaction between the land cover change caused by human activities and the catchment hydrological process. Based on the simulation results, the spatio-temporal variation of the Ili river runoff is studied, and then the human activities influences are quantitative evaluated in both the catchment hydrological process and water resources generation and distribution. This research has potential of innovation in the researches of mechanism of rainfall-runoff processes in ungauged regions.

缺资料区生态、水文要素信息提取和水文过程模拟是国际上水文、水资源研究的热点和难点。伊犁河流域属于典型的缺资料地区，近十几年来，流域内人类开发建设导致下垫面土地利用发生了明显变化，以耕地为主的人工地表面积显著增加，深刻的影响了流域降水-径流过程和水资源状况。但是受制于传统点位上的数据获取和产、汇流研究方法，从整个流域角度开展分布式水文模拟的相关研究一直难以进行。课题以伊犁河全流域为研究对象，探索缺资料区流域生态、水文要素遥感反演技术克服数据获取困难，通过构建耦合多源遥感信息的分布式水文模型开展流域水文过程模拟，深入研究人类活动导致的下垫面地表覆盖变化对流域产、汇流过程的作用机制，分析2000年以来流域水文过程时空变化规律，定量评估人类活动对流域产、汇流过程规律和水资源时-空格局的影响。课题在缺资料区流域水文、水资源的机理研究方面有所创新。

伊犁河流域属于典型的缺资料地区，近十几年来，流域内人类开发建设导致下垫面土地利用发生了明显变化，以耕地为主的人工地表面积显著增加。但是受制于传统点位上的数据获取和产、汇流研究方法，从整个流域角度开展分布式水文模拟的相关研究，定量刻画人类开发建设活动导致的下垫面变化的水文水资源影响一直难以进行。课题以伊犁河全流域为研究对象，基于多源遥感数据反演提取伊犁河流域下垫面地表物理、生态过程和水文参数，构建流域生态水文过程模拟空间数据集，利用耦合多源遥感信息的分布式水文模型开展流域水文过程模拟，深入研究人类活动导致的下垫面地表覆盖变化对流域产、汇流过程的作用机制，分析了不同时期伊犁河流域水文过程时空变化规律，定量评估人类活动对流域产、汇流过程规律和水资源时-空格局的影响。.研究结果表明：1）2000年以来，伊犁河流域人类活动影响显著增强，2017年城市建设用地面积相比与2001年增加了34km2，增长比例为3.88%，且增加地区主要集中在伊犁河流域国内部分。流域土地开垦情况明显增加，2017年农田及农作物/自然植被交错区面积相比2010年增加1642km2，增长比例为9.56%。伊犁河流域内林地、草地、裸地三类自然生态用地面积下降，2001~2017年，三类自然生态用地共减少1896 km2，与人类活动增加面积基本相当。2）伊犁河流域冰川面积从1990年2544.1km2退缩到2015年的1874.8km2,面积减少了26.3%，冰川储量则由325.7km3减少到223.8km3，损失冰川年生态服务价值约为762.6亿元。3）在流域人类活动增加和气候变化的双重影响下，伊犁河流域2015-2017年均产流量较2006-2008年减少25亿立方米，占2006-2008年均径流量的约7%。通过情景模拟得知，由于气候变化导致径流减少量约为21亿立方米，占径流总减少量的84%，人类活动影响导致的径流减少约为4亿立方米，占径流总减少量的16%。.