艾比湖流域生态需水研究

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由于水资源不足,艾比湖流域出现了一系列生态恶化状况,严重威胁当地生态环境和社会经济可持续发展。生态需水量可以定量描述维持生态健康发展所需的水量,可用于制定基于生态需水量的水资源规划方案,对研究区水资源管理有重大的意义。因而,研究基于SEBAL模型,使用MODIS数据和DEM数字高程模型,结合气象数据计算艾比湖流域2000–2017年植被生长季(4–10月)的蒸散发量(Evapotranspiration,ET),并分析其时空分布规律。为验证SEBAL模型估算的精确度,研究使用涡度相关系统(Eddy correlation system,EC)观测值对模型进行验证。在准确估算研究区蒸散量的基础上,采用Landsat 8影像,将研究区分为有林地、灌木林地、草地、耕地、水域5种地类,基于蒸散发法计算艾比湖流域生态需水量,可为流域水资源的科学管理配置提供数据支持。研究结果如下:(1)植被生长季期间,艾比湖流域日蒸散量呈现明显的时空差异,表现为4月–8月增加,8月–10月减少。高值集中在6、7、8月份,而低值集中在4、5、9、10月份。(2)5年时间步长下,2000年–2015年间艾比湖流域生长季总蒸散量变化显示出先增加后降低的趋势,2005年最高,其次是2010年、2015年,2000年最低。(3)3种植被类型中,艾比湖流域草地分布最广泛,主要分布在流域的西部山区;其次是耕地,分布在西部和东部;有林地较少,呈零星分布;分布在中部的灌木林地面积较小。2000–2017年间,艾比湖流域植被和水域面积均有不同程度的缩减,减少量表现为草地>有林地>灌木林地>水域,耕地面积则增加了一倍多。(4)生长季期间,各植被类型下的月蒸散量7、8月较高,4月和10月较低,2017年蒸散发量整体上大于2000年。月平均蒸散量表现为有林地(124.53mm·m-1)>灌木林地(121.24mm·m-1)>草地(119.98mm·m-1)>耕地(116.79mm·m-1)。(5)生态需水量在植被生长季期间,整体上呈现出“双峰”型变化趋势,峰值点分别在5月和8月,与其它月份相比,7月、8月生态需水量较大。2000年生态需水量比2017年高出2.45×109m3,分别为22.62×109 m3、20.16×109 m3。且除耕地之外,各植被类型的生态需水量均有减少,减少量表现为草地(4.64×109m3)>有林地(0.44×109 m3)>水域(1.99×109 m3)>灌木林地(6.44×105 m3),耕地的生态需水量则增加了2.83×109 m3
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