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基于遥感技术的干旱灌区水盐平衡及生态需水研究

翟进  
【摘要】: 内蒙古河套灌区是内蒙古沿黄河地区的最大用水户,占内蒙古黄河水量配额的85%左右,然而,随着黄河来水与水资源统一调度,使河套灌区的引黄水量受到限制,不仅灌区的农业生产受到严重影响,也阻碍了当地的国民经济发展,加强灌区地下水盐动态的观测和生态需水的研究,对指导当前的灌区管理和生态建设都具有十分重要的意义。 本文在对降水、地表水和地下水分析的基础上,基于遥感技术(RS)对河套灌区生态系统进行分类,对河套灌区的蒸散量进行反演;在水盐平衡理论的支撑下,在充分掌握和分析河套灌区水盐相关资料的基础上,分析并定量计算灌区合理排水量。通过两者结合,对河套灌区各类生态耗水要素的适宜需水量进行计算,确定不同生态系统的生态需水量。 本文得出以下结论: (1)通过遥感数据分析,确定了TM影像的最佳波段组合,经过几何校正采用非监督分类对影像进行分类,最终得到灌区土地分类及作物种植结构。利用高分辨率IKONOS影像对分类结果作了精度评估,精度分析证明多时相中分辨率TM影像用于灌区尺度土地利用分类有很高的精度。 (2)运用MODIS高频度多时相数据提取作物种植结构,其能有效克服人为因素的影响,较为准确地提取灌区作物种植面积及其空间分布。 (3)利用地表能量平衡原理的SEBAL模型与SEBS模型对蒸散发进行反演,反演结果与实测值误差在允许范围内,为河套灌区研究区域用水量提供新的方法。 (4)基于灌区土地分类,结合由CIAT-CSI SRTM网站提供的DEM数据,通过采样分析,得到河套灌区盐碱地主要分布在灌区中游1030m地面高程线以上的灌溉渠道及排水沟道两侧。 (5)通过对灌区盐分的分析,灌溉水与排水的盐量和组分含量存在显著差异。积累在灌区的有害阳离子量为31.85×104t/年,河套灌区每年灌溉水带入的盐分并没有在荒地中积聚,采用有害盐量引排比可以较为合理的评价灌区的排水效果,为内蒙古河套灌区合理评价灌区排水量提供新的方法。 (6)利用水量平衡原理对灌区的生态需水量进行理论的计算,得到河套灌区维持现状生态所需水量为53.053亿m3。河套灌区总补给量大于灌区所需水量,但剩余水量为1.556亿m3,量较小,进一步节水的潜力不大。


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