基于不可控蒸散的人类可持续耗水量遥感估算方法研究
2016-03-27王浩
基于不可控蒸散的人类可持续耗水量遥感估算方法研究
王浩
中国测绘科学研究院，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
准确的水资源量对于水资源规划，保障生态环境和经济协调可持续发展，以及应对全球气候变化有着重要的意义，也符合最严格水资源管理制度的需求。然而已有的水资源量估算方法并不适合高度人工干扰的水循环环境。
本文以解决“水资源量有多少”为目标，提出了耗水管理理念下的人类可持续耗水量估算方法。通过对城区和农田区不可控ET的估算方法研究，估算了海河流域及三级区2002—2008年的人类可持续耗水量；通过人类可持续耗水量与实际耗水量的平衡分析，估算了海河流域及三级区的水资源亏缺状态；通过对农田ET的可控性分析，探讨了农田休耕状态下的节水潜力及其影响因素。本文结论如下：
(1) 从可耗水角度出发，提出了人类可持续耗水量估算方法。人类可持续耗水量为在不损害环境和生态可持续发展前提下，人类能消耗的一切形式的用于生活和生产的水量，包括部分蓝水资源量以及农田、城区的绿水资源量，拓展了传统水资源内涵；人类可持续耗水量采用降水扣除不可控ET及环境流得到。
(2) 2002—2008年，海河流域的多年平均人类可持续耗水量为364.0亿m3，山区和平原区多年平均人类可持续耗水量分别为143.8亿m3和220.2亿m3，农田、林灌草地、城区、水域、未利用地的人类可持续耗水深分别为246.7、27.3、302.8、-155.9、7.8 mm。农田的人类可持续耗水总量占海河流域总人类可持续耗水量的80%强。海河流域的农田绿水可耗水量略高于蓝水可耗水量，前者为201.5亿m3，后者为101.9亿m3。
(3) 海河流域2002—2008年多年平均人类可持续耗水量远低于人类实际耗水总量，需通过可控ET调整或其他途径解决65.5亿m3的亏缺水量。在人类实际耗水量中，生物能耗水可忽略不计；农田可控ET最大，占81%，是调控的重点，可结合其空间分布及作物水分生产率选择休耕；城区太阳能可控ET(含机会ET和景观可控ET)比例也较大，可采取措施调控。海河流域的农田和平原区农田平均可控ET分别为282.9 mm和389.2 mm。为弥补海河每年65.5亿m3的水资源亏缺，约需休耕19%的农田或24%的平原区农田。
(4) 发展了农田和城区不可控ET的快速估算方法。综合利用NDVI时间序列、土地利用、蒸散发等数据，采用摞荒地NDVI阈值探测法提取荒地点，并将荒地点ET采用克吕金外推扩展到全流域农田区，获得了精度较高的农田不可控ET空间分布结果；将城区的不可控ET简化成不透水面区域不可控ET和非不透水面区域(主要为土壤下垫面构成的花卉等绿地种植区)不可控ET的耦合，并通过将不透水面盖度引入城区，解决了两种下垫面不可控ET的耦合。
(5) 可控耗水是人类真正节水的潜力所在。分析了降水、灌溉强度和作物种植密度对农田可控ET的影响。结果表明，降水对可控ET有正影响，但影响未达显著性水平。灌溉强度和作物种植密度与可控ET显著正相关。灌溉强度和作物种植密度可分别解释70.2%和68.4%的农田可控ET变化，年尺度上综合考虑二者可解释77.4%的农田可控ET变化。因此，作物植被密度和灌溉强度是影响可控ET的两个最主要因素，也是节水的潜力所在。
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
作者简介：王浩(1985—)，男，助理研究员，2013年6月毕业于中国科学院遥感与数字地球研究所，获理学博士学位(指导教师：吴炳方研究员、李加洪研究员)，研究方向为生态环境遥感。
收稿日期：2016-03-01
基金项目：中国科学院知识创新工程重大项目(KZCX1-YW-08-03)；水利部公益性科研专项(201101015)
文章编号：1001-1595(2016)04-0504-01
中图分类号：P237
文献标识码：D
引文格式：王浩. 基于不可控蒸散的人类可持续耗水量遥感估算方法研究[J].测绘学报，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.
