基于多源遥感及水盐运移模型的滨海盐渍土区潜水蒸散规律研究——以黄河三角洲为例

潜水蒸散导致的土壤积盐是滨海平原地区土壤盐渍化形成和演化的主要动力，研究不同地下水水位及矿化度条件下潜水蒸散的时空动态规律，对于深入理解区域现有盐渍土分布格局、掌握盐渍土发展趋势具有重要意义。本项目拟以典型的滨海盐渍化地区-黄河三角洲为例，以长期的土壤水盐动态观测试验为基础，建立一维水盐运移数值模型和浅层地下水模型，分析典型位置上土壤水地下水转化规律和潜水蒸散过程；根据地表能量平衡模型估算地面蒸散，并利用多源遥感数据时空分辨率互补的特性，提高蒸散估算的时空精度；通过蒸散过程与水盐运移过程的耦合，构建区域水盐运动体模型；在掌握区域水盐运动机理的基础上，提出由地面总蒸散提取潜水蒸散的技术方法，实现潜水蒸散研究由点到区域的尺度转换。根据对区域上潜水蒸散及土壤积盐时空规律的分析，为滨海地区盐渍土改良和地下水管理提供科学基础，为科学利用盐渍土资源提供理论依据。

本研究根据野外土壤水盐监测资料和土壤采样数据，辅以多源遥感数据，以GIS和RS图像处理和分析技术为平台，综合运用水盐运移数值模型、蒸散遥感反演模型等手段和方法，对黄河三角洲土壤盐渍化空间分布和水盐运动过程进行研究，揭示造成土壤快速盐渍化和生态环境恶化的深层原因，以期为区域盐渍土治理和综合生态环境保护提供科学依据。主要内容包括：.（1）土壤盐渍化空间分布.土壤盐渍化野外调查和对土壤样品含盐量实验分析的基础上，采用普通克里格和协同克里格两种方法对研究区土壤含盐量的空间分布情况进行了估算。结果表明，加入协变量的协同克里格模型可以普遍提高对含盐量估算的精度，而模型中主变量对各协变量的敏感度不一。从对含盐量计算精度提高的程度来说，各协变量依次为：Ph值>有机质>Cl-离子>高程值。通过插值得到的不同深度土壤含盐量分布图，为分析黄河三角洲土壤盐渍化的空间分布与变异特征，以及当地的盐渍化土壤治理和生态环境保护提供科学基础。.（2）土壤剖面水分运动数值模拟.以实测土壤水动力参数（水分特征曲线、饱和导水率、非饱和扩散率等）为基础，选择黄河三角洲6个典型土壤剖面（包括不同的地下水埋深、土壤质地、植被覆盖等），考虑土壤水分在地表蒸发、降雨、地下水补给和植物吸水等作用下的运动和迁移过程。并根据土壤水分实测资料对模型中的参数进行率定，使模型的计算值与观测值具有较好的一致性。通过土壤非饱和数值模拟得出：干旱季节地下水是满足土壤蒸散耗水的主要来源，高矿化度地下水是土壤中盐分积累的根本原因。.（3）潜水蒸散及土壤积盐速率.根据TM影像反演地面温度和地表比辐射率，采用SEBs模型实现对区域日蒸散量的估算。根据水盐运移模型中得出的蒸散条件下地下水埋深和潜水蒸散转化关系，对区域总蒸散量中潜水蒸散部分进行分割。通过潜水蒸散图层和潜水矿化度（地下水模型计算）图层的叠加计算，对区域土壤积盐速率进行估算。最终得到不同土地利用方式下土壤积盐速率的规律为：林地<农田<自然植被<裸地、滩涂<盐田、虾池。通过土地利用类型与土壤积盐速率之间的关系研究，为研究区通过改善土地利用方式、增加植被覆盖度以抑制土壤盐分表聚的现象、改良利用盐碱地提供了科学的依据。