祁连山区土壤水分遥感估算及时空变异特征
发布时间：2021-08-02 08:16
土壤水分是地球水循环系统的重要组成部分,是联系地表水与地下水的重要纽带,土壤水分对降水、径流、下渗、蒸散发等水文过程起着重要作用。在我国西北内陆干旱区,水资源的匮乏严重制约着区域社会经济的发展和生态安全的维系。近年来,随着区域经济社会的快速发展,生产、生活和生态需水量持续增加,水资源短缺与需求日益增长的矛盾日趋突出。由于内陆干旱区以流域蓄水补给为主,土壤水分既是地下蓄水的重要组成部分,又是地下蓄水的主要补给来源。获取内陆干旱区高分辨率土壤水分数据集,分析土壤水分时空变异特征十分重要。祁连山区是包括疏勒河、黑河和石羊河在内的三大内流河的发源地与主要产水区,是河西走廊灌溉农业区的水源地,山区水资源对维持甘肃省河西走廊地区与内蒙古自治区西部地区人民生活、经济发展、生态系统极其重要。本文以位于祁连山中段地区的黑河上游为研究区,建立31个原位观测点,布设ECH2O收集5层（070 cm）土壤水分数据,采集土壤样品,经室内分析得到土壤样品的理化性质。建立利用MODIS时序植被指数和地表温度数据来获取土壤水分数据的土壤水分估算模型。得到2013年10月16日至2016年10月1...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究区地理位置
祁连山是昆仑-秦岭地槽褶皱系的一个典型的加里东地槽，可划分为：北祁连优地槽褶皱带、祁连中央隆起带和南祁连冒地槽褶皱带等三个次级大地构造单元（王荃和刘雪亚, 1976; 黄汲清等, 1977）。北祁连优地槽褶皱带以北经河西走廊过渡带与阿拉善地块相接，属祁连山系的北部部分，包括走廊南山和冷龙岭等紧邻河西走廊盆地呈北西西走向的山脉，祁连中央隆起带为一北西西走向的狭长地带，主要包括大雪山、托勒山、大通山等山脉，走向为北西-北西西向，南祁连冒地槽褶皱带以南与欧龙布鲁克隆起带相邻，主要包括党河南山、哈尔克山、吐尔根达坂山、宗务隆山、青海南山等山脉（毛俊伟, 2016）。祁连山的地势为西北向东南由高到低过渡，是我国第一、第二阶梯的过渡区，也是青藏高原与河西走廊、黄土高原的分界线，山峰海拔多在 4000~5000 m 之间，山谷海拔多在 2300~3500 m 之间，最高峰是海拔 5826.8 m 的团结峰（张耀宗,2009）。研究区海拔范围为 1700~5580m，常年积雪分布于 4000m 以上山区，在 4500 m 以上现代冰川和古冰川地貌发育，冰川以下至 3700 m 为多年冻土分布区，发育冻土地貌。除此以外，区域东部多为水成地貌，而西部多为风成地貌。
图 3-1 观测点示意图Fig. 3-1 The in-situ observations in this study注：分区土壤、植被、高程信息见表 3-1Soil vegetation elevation information in each section is listed in table 3-13.1.2 实测土壤水分数据测量原位观测点采用美国 DECAGON 公司的 ECH2O 土壤监测系统采集土壤水分数据，传感器采用 5TE 探针，数据采集仪为 EM50。5TE 土壤水分传感器可靠、精度高（Ye et al., 2012），其探针通过确定土壤的介电常数来确定体积含水量。ECH2O 数据原始精度 3%，校正后可达 1~2%。ECH2O 系统在土壤剖面中布设的情况如图 3-2 所示，为防止探针阻碍土壤水分下渗，5 个 5TE 探针分别以 0~10cm、10~20cm、20~30cm、30~50cm 和 50~70cm 的层位侧向插入土壤中，采集5 层土壤水分数据。数据采集仪 EM50 放入防水盒，防水盒缝隙使用高强度玻璃胶密封并裹上厚防水袋埋于距 5TE 探针 50 cm 以外处。原位观测点系统采样间隔为 30 min，每半年更换一次电池。
【参考文献】：
期刊论文
[1]地球关键带科学与水文土壤学研究进展[J]. 李小雁,马育军. 北京师范大学学报(自然科学版). 2016(06)
[2]祁连山区不同土地覆被类型下土壤水分变异特征[J]. 白晓,张兰慧,王一博,田杰,贺缠生,刘国华. 水土保持研究. 2017(02)
[3]祁连山区黑河上游高山多年冻土区活动层季节冻融过程及其影响因素[J]. 王庆锋,金会军,张廷军,吴青柏,曹斌,彭小清,王康,李丽丽. 科学通报. 2016(24)
[4]基于植被指数的藏北牧区土壤湿度反演[J]. 张月,王鸿斌,王一凡,韩兴,赵兰坡. 农业工程学报. 2016(06)
[5]“蒸发悖论”在黑河流域的探讨[J]. 王忠富,杨礼箫,白晓,贺缠生. 冰川冻土. 2015(05)
[6]黑河上游土壤含水量的空间分布与环境因子的关系[J]. 赵琛,张兰慧,李金麟,田杰,吴维臻,金鑫,张喜风,蒋忆文,王晓磊,贺缠生,白晓. 兰州大学学报(自然科学版). 2014(03)
[7]基于MODFLOW的山区地下水径流数值模拟[J]. 田杰,金鑫,贺缠生. 兰州大学学报(自然科学版). 2014(03)
[8]黑河上游水文气象变量变化趋势多尺度分析[J]. 吴维臻,田杰,赵琛,李金麟,顾娟,贺缠生. 海洋地质与第四纪地质. 2013(04)
[9]TRMM多卫星资料在黑河上游降水时空特征研究中的应用[J]. 王超,赵传燕. 自然资源学报. 2013(05)
[10]EC-5和5TE土壤水分传感器的多因素性能测试与校正（英文）[J]. 叶智杰,洪添胜,Joseph Mwape Chileshe,文韬,冯瑞珏. 农业工程学报. 2012(S2)
博士论文
[1]基于MODIS反演重构时间序列数据的长江三角洲地区生态环境演变研究[D]. 黎治华.华东师范大学 2011
硕士论文
[1]祁连山黑河上游祁连附近河流阶地研究[D]. 毛俊伟.兰州大学 2016
[2]基于3S技术的黑河上游土壤理化性质空间变异性研究[D]. 张沛.西北农林科技大学 2015
[3]坡面尺度土壤水分空间异质性特征及其与地形因子的关系[D]. 吴维臻.兰州大学 2014
[4]时间序列NDVI数据集重建方法研究[D]. 李杭燕.兰州大学 2010
[5]近50年来祁连山地区的气候变化[D]. 张耀宗.西北师范大学 2009
本文编号：3317222
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究区地理位置
祁连山是昆仑-秦岭地槽褶皱系的一个典型的加里东地槽，可划分为：北祁连优地槽褶皱带、祁连中央隆起带和南祁连冒地槽褶皱带等三个次级大地构造单元（王荃和刘雪亚, 1976; 黄汲清等, 1977）。北祁连优地槽褶皱带以北经河西走廊过渡带与阿拉善地块相接，属祁连山系的北部部分，包括走廊南山和冷龙岭等紧邻河西走廊盆地呈北西西走向的山脉，祁连中央隆起带为一北西西走向的狭长地带，主要包括大雪山、托勒山、大通山等山脉，走向为北西-北西西向，南祁连冒地槽褶皱带以南与欧龙布鲁克隆起带相邻，主要包括党河南山、哈尔克山、吐尔根达坂山、宗务隆山、青海南山等山脉（毛俊伟, 2016）。祁连山的地势为西北向东南由高到低过渡，是我国第一、第二阶梯的过渡区，也是青藏高原与河西走廊、黄土高原的分界线，山峰海拔多在 4000~5000 m 之间，山谷海拔多在 2300~3500 m 之间，最高峰是海拔 5826.8 m 的团结峰（张耀宗,2009）。研究区海拔范围为 1700~5580m，常年积雪分布于 4000m 以上山区，在 4500 m 以上现代冰川和古冰川地貌发育，冰川以下至 3700 m 为多年冻土分布区，发育冻土地貌。除此以外，区域东部多为水成地貌，而西部多为风成地貌。
图 3-1 观测点示意图Fig. 3-1 The in-situ observations in this study注：分区土壤、植被、高程信息见表 3-1Soil vegetation elevation information in each section is listed in table 3-13.1.2 实测土壤水分数据测量原位观测点采用美国 DECAGON 公司的 ECH2O 土壤监测系统采集土壤水分数据，传感器采用 5TE 探针，数据采集仪为 EM50。5TE 土壤水分传感器可靠、精度高（Ye et al., 2012），其探针通过确定土壤的介电常数来确定体积含水量。ECH2O 数据原始精度 3%，校正后可达 1~2%。ECH2O 系统在土壤剖面中布设的情况如图 3-2 所示，为防止探针阻碍土壤水分下渗，5 个 5TE 探针分别以 0~10cm、10~20cm、20~30cm、30~50cm 和 50~70cm 的层位侧向插入土壤中，采集5 层土壤水分数据。数据采集仪 EM50 放入防水盒，防水盒缝隙使用高强度玻璃胶密封并裹上厚防水袋埋于距 5TE 探针 50 cm 以外处。原位观测点系统采样间隔为 30 min，每半年更换一次电池。
【参考文献】：
期刊论文
[1]地球关键带科学与水文土壤学研究进展[J]. 李小雁,马育军. 北京师范大学学报(自然科学版). 2016(06)
[2]祁连山区不同土地覆被类型下土壤水分变异特征[J]. 白晓,张兰慧,王一博,田杰,贺缠生,刘国华. 水土保持研究. 2017(02)
[3]祁连山区黑河上游高山多年冻土区活动层季节冻融过程及其影响因素[J]. 王庆锋,金会军,张廷军,吴青柏,曹斌,彭小清,王康,李丽丽. 科学通报. 2016(24)
[4]基于植被指数的藏北牧区土壤湿度反演[J]. 张月,王鸿斌,王一凡,韩兴,赵兰坡. 农业工程学报. 2016(06)
[5]“蒸发悖论”在黑河流域的探讨[J]. 王忠富,杨礼箫,白晓,贺缠生. 冰川冻土. 2015(05)
[6]黑河上游土壤含水量的空间分布与环境因子的关系[J]. 赵琛,张兰慧,李金麟,田杰,吴维臻,金鑫,张喜风,蒋忆文,王晓磊,贺缠生,白晓. 兰州大学学报(自然科学版). 2014(03)
[7]基于MODFLOW的山区地下水径流数值模拟[J]. 田杰,金鑫,贺缠生. 兰州大学学报(自然科学版). 2014(03)
[8]黑河上游水文气象变量变化趋势多尺度分析[J]. 吴维臻,田杰,赵琛,李金麟,顾娟,贺缠生. 海洋地质与第四纪地质. 2013(04)
[9]TRMM多卫星资料在黑河上游降水时空特征研究中的应用[J]. 王超,赵传燕. 自然资源学报. 2013(05)
[10]EC-5和5TE土壤水分传感器的多因素性能测试与校正（英文）[J]. 叶智杰,洪添胜,Joseph Mwape Chileshe,文韬,冯瑞珏. 农业工程学报. 2012(S2)
博士论文
[1]基于MODIS反演重构时间序列数据的长江三角洲地区生态环境演变研究[D]. 黎治华.华东师范大学 2011
硕士论文
[1]祁连山黑河上游祁连附近河流阶地研究[D]. 毛俊伟.兰州大学 2016
[2]基于3S技术的黑河上游土壤理化性质空间变异性研究[D]. 张沛.西北农林科技大学 2015
[3]坡面尺度土壤水分空间异质性特征及其与地形因子的关系[D]. 吴维臻.兰州大学 2014
[4]时间序列NDVI数据集重建方法研究[D]. 李杭燕.兰州大学 2010
[5]近50年来祁连山地区的气候变化[D]. 张耀宗.西北师范大学 2009
本文编号：3317222
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