海河流域土地利用/覆被变化及其对区域蒸散发的影响

摘要

近百年来，海河流域一直是我国的政治和经济中心，流域内城市众多，人口密集，同时也是我国北方水土资源矛盾最为突出的地区之一。近年来，随着社会经济的发展和城市化进程的加快，导致流域内土地利用/覆被变化剧烈，进而影响地表蒸散发。地表蒸散发是水循环和能量循环的重要环节，因此深入研究土地利用/覆被动态变化及其对区域蒸散发的影响对于区域内水资源平衡以及社会经济长期稳定发展具有重要意义。　　本文对海河流域2000年、2010年、2020年三期土地利用数据进行土地利用/覆被动态变化研究，分析其动态变化转移的方向、数量、动态度以及土地利用/覆被类型趋势状态与指数；同时选取海河流域内2000年、2010年、2020年6月三个时段的Landsat遥感数据，并引入DEM数据修正太阳入射辐射，进而对地表参数进行反演，并基于SEBAL模型模拟区域蒸散发；在此基础上，进一步探讨海河流域土地利用/覆被变化对蒸散发的影响，并对海河流域土地资源的未来发展规划提出对策和建议，研究结果对区域土地资源的合理配置以及控制土地利用/覆被类型的转变引起的蒸散发变化具有重要意义。主要结论如下：　　（1）海河流域内土地利用/覆被类型有旱地、林地、草地、建设用地、水域、水田和未利用地，其中以旱地为主。在整个研究时段内，旱地、草地、水域、水田和未利用地趋势状态指数均小于0，面积呈缩减态势，林地和建设用地趋势与状态指数均大于0，面积呈扩增态势，其中大部分新增建设用地来源为旱地，此外，建设用地空间动态度也最大，为0.98。整个研究区内土地利用/覆被类型变化趋势与状态指数为0.35，土地利用/覆被变化达到准平衡状态。　　（2）本文借助ENVI5.3和ArcGIS10.5软件处理Landsat5TM和Landsat8OLI_TIRS遥感数据，进而反演植被覆盖度、地表比辐射率、地表反照率、地表温度等模型参数，再利用SEBAL模型模拟瞬时蒸散量，基于蒸发比不变方法进行时间尺度的扩散，最后得出月蒸散发。通过对比分析蒸散发的空间分布特点，可以发现：海河流域蒸散发呈明显空间异质性，高值区集中分布在东部平原地区，低值区出现在西北部太行山背风坡。此外，本文将模拟的蒸散发与同时期MOD16蒸散发数据产品进行散点拟合，结果为R2=0.69，P0.0001，表明线性拟合较好，能较好的反应下垫面的蒸散发状况。　　（3）海河流域内的土地利用/覆被类型强烈影响着地表蒸散发的分布，各土地利用/覆被类型的蒸散发也表现出了显著的区域差异性。各种土地利用/覆被类型蒸散发的变化规律为：水田水域林地旱地其他用地。土地利用/覆被变化的转移方向和空间动态度都影响着蒸散发，其中转移幅度大，蒸散发变化的也越明显。其中，建设用地的增加会使蒸散发减少，林地、旱地、草地、水域的增加会使蒸散发上升，但从近20年来看，人类对地表频繁的改造活动导致蒸散发整体呈现减少趋势。

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