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大沽河流域水文要素监测体系的建设与实践成果

【摘要】:本书就是基于上述思想,利用遥感技术,对大沽河流域的降水、蒸散发、土壤含水量、土地利用等指标进行了监测的尝试性工作,如利用降水遥感的监测结果,可以预报径流量大小,至少可以预测预报径流量的范围。通过对多种要素的遥感结果进行合并、串联,可实现对大沽河流域大气-水文相互作用过程进行遥感监测的目标,由此也就构建起了流域大气-水文相互作用过程遥感监测体系。

水文循环与流域径流形成的角度看,流域的径流受到降水、蒸散发、土壤含水量土地利用类型等众多因素的影响与控制,大气与水文(地表水文及地下水文)各要素之间总是在相互作用与相互影响着:大气的气流强度(风力大小及方向)、大气湿度、大气温度、大气降水(量、强度及持续时间)、大气的蒸发能力等要素与地形地貌、地表(土壤)温度、地表水面积、地表水温度、地表(土壤)湿度、地表覆盖物[植被、人工建(构)筑物及其类型]占比、地下水埋藏深度、土壤及地表浅部足以影响地下水蒸发及降水入渗的物质性质[土壤类型、岩(土)石类型]等诸多因素时刻相互影响与相互制约着。其中降水和蒸发是大气-水文相互作用过程中起决定性作用的两大主要因素。

监测是研究和认识运动变化事物的基本手段,对大气和水文现象这些变化事物的研究和认识也离不开监测。然而,传统的监测手段方法存在监测不连续、时段及范围受限等问题,因此监测工作应由过去的间断性的、多时段、多点位人工监测向自动、连续、面状或立体监测发展,但是采用传统的人工监测,尤其是对一定规模的全流域实现这种转变,几乎是不可能的,即使资金和人力充裕也是难以实现的。近年来,随着遥感技术的飞速发展,大量遥感数据被广泛用来研究大气和水文现象,弥补了常规站点观测范围和观测时段有限的不足,并且速度快、成本低,成为研究流域大气-水文现象的相互作用过程的有效手段。

本书就是基于上述思想,利用遥感技术,对大沽河流域的降水、蒸散发、土壤含水量、土地利用等指标进行了监测的尝试性工作,如利用降水遥感的监测结果,可以预报径流量大小,至少可以预测预报径流量的范围。通过对多种要素的遥感结果进行合并、串联,可实现对大沽河流域大气-水文相互作用过程进行遥感监测的目标,由此也就构建起了流域大气-水文相互作用过程遥感监测体系。尽管该体系由于数据的获得渠道等原因,使得所获得的监测结果存在误差大或精度不高等问题,但是从理论及实践上,都证明这个监测体系是可行的。相信随着未来卫星遥感数据精度的提高,通过这样一个体系就能够实现较高精度监测效果,体系框图见图9.1。

该体系主要包括遥感监测指标和模型建立流程两大部分。监测指标包括了利用遥感技术手段监测全流域土地利用类型、降水、蒸散发、土壤含水量、地表径流和河道变迁等大气及水文要素,包括它们的多年变化;模型建立流程是实现对上述监测指标的遥感监测的一般步骤。以下将对监测指标的遥感监测与模型建立流程两大方面,分别予以简要总结。

图9.1 流域大气-水文相互作用过程遥感监测体系