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《中国地质大学(北京)》 2010年
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银川平原地表蒸发量的估算及其在生态水文地质中的应用

胡光成  
【摘要】: 银川平原作为宁夏乃至西北地区珍贵的人工生态绿洲,其规模和稳定性取决于区域水资源量。近年来,由于黄河断流,宁夏黄河引水量逐渐减少。水资源的不合理利用加剧了银川平原生态环境的恶化,造成主要环境因素组合不协调,自然生态系统功能偏低,环境容量较小,生态平衡脆弱。地表蒸散发作为区域水量平衡和能量平衡的主要成分,不仅在水循环和能量循环过程中具有极其重要的作用,也是生态过程与水文过程的重要纽带。通过对银川平原地表蒸散发在时空演化及其影响因素方面的研究,加深对绿洲内部水循环过程的认识,可以为银川平原水资源合理开发利用、水土资源合理配置及生态环境保护等提供决策支持。 利用获取到的晴空无云的MODIS数据及遥感定量反演模型SEBS(Surface Energy Balance System)估算了银川平原的地表蒸发量,推算了未获取到卫星遥感图像的日蒸发量,并对其推算误差进行了定量评估,结果表明:(1)银川平原2004年的蒸发量约为38.16×108 m3。(2)银川平原地表蒸发量在7月上旬至8月中旬达到最大值,约为3 mm/d;11月中旬至12月以及1月份,地表蒸发量最小,不足0.5 mm/d。 通过地表蒸发量、土地覆盖类型、地下水位埋深及NDVI进行空间叠加与GIS复合分析,合理地揭示了银川平原地表蒸发量的空间分布特征及其与地下水位埋深及植被覆盖之间的关系,在此基础上获得了不同植被覆盖条件下的潜水蒸发极限埋深:(1)银川平原中的不同土地覆盖类型,其地表蒸发量之间具有明显的差异性,蒸发量由大到小依次是:水体、耕地、密集灌丛、草地、城市和建设用地、稀疏灌丛、裸地。(2)在枯水期,银川平原地表蒸发量的空间分布主要受地下水位埋深的影响;水位埋深小于1.6 m的地区由于土壤次生盐渍化的发育,地表蒸发量较小;地下水位埋深在1.6– 2.2 m时,蒸发量达到最大值,之后随埋深的增大而减小,并在埋深达到4 m时趋向一稳定值,因此银川平原枯水期裸土的潜水蒸发极限埋深约为4 m。(3)在丰水期,银川平原地表蒸发量的空间分布主要受植被覆盖及地下水位埋深的影响;地表蒸发量随地下水位埋深的增大而减小,在埋深达到6 m时趋向一稳定值,因此银川平原丰水期存在植被覆盖时的潜水蒸发极限埋深约为6 m。(4)随着地下水位埋深的增大,地表植被覆盖度逐渐降低,其植被蒸腾量也逐渐减小;而裸土的覆盖度则随地下水位埋深的增加而逐渐增大,裸土蒸发量也随之增大。(5)在地表蒸发量随地下水位埋深和NDVI变化的等值线图中,随着NDVI的增大,地表蒸发量的等值线向地下水位埋深增大的方向倾斜;在NDVI小于0.2的裸土区,潜水蒸发的极限埋深约为3 m;随着NDVI的增大,潜水蒸发的极限埋深也随之增加,最大可以达到6 m左右。 对SEBS估算出的地表蒸发量在生态水文地质中的应用进行了探索:(1)银川平原的生态需水量等于年陆面蒸散量,即为38.16×108 m3。(2)建立了地下水位埋深的定量反演模型,对银川平原的地下水位埋深进行了遥感估算,其误差分布主要集中在地下水位埋深大于潜水蒸发极限埋深的地区,如贺兰山洪积倾斜平原、银川市的地下水位降落漏斗区等。(3)根据潜水蒸发极限埋深及潜水蒸发系数估算了银川平原2004年的潜水蒸发量为14.2×108 m3,并对植被覆盖条件下的阿维里扬诺夫潜水蒸发公式的参数化进行了探讨。
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:P641

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