第1章　概述

1.1　研究背景及意义

水资源是不可替代的战略性资源，是经济和社会可持续发展的重要物质基础。水资源安全是在不超出水资源承载能力和水环境承载能力的条件下，水资源的供给能够在质和量上满足人类的生活、生产和生态用水需求。

近100年来，气候与环境已经发生了明显变化，气候变暖成为了主导趋势。相关资料表明，在过去的100年间（1906—2005年），地球表面的平均温度增加了0.74℃。受全球气候变暖的影响，全球降水也发生了显著变化，全球水文循环加剧，极端水文事件频发。伴随着剧烈的人类活动，土地利用类型的转变导致覆被发生变化，大规模水利工程等建设改变了河川径流过程，区域地表水和地下水的交互作用也越来越频繁。流域是人类活动最密切的自然水循环基本单元，如何实现流域水资源合理开发和高效利用，使水环境得到更好的治理保护及水资源得到合理配置成为亟待解决的主要问题。气候变化对河流的影响已经成为世界普遍关注的重要问题，由气候变化所引起水资源量的时空分布和水质变化等问题已成为各国科学家和政府关注的热点。由于气候变化导致水资源在时间和空间上的重新分配，水资源数量发生了改变，自然生态环境和人类社会的经济发展受到严重的影响。因此，研究变化环境条件下对水文循环系统的影响及响应机制十分重要，而水文要素的快速监测及其监测体系建设是研究水文循环的基础。

大沽河流域位于胶东半岛西部，在东经120°03'～120°25'、北纬36°10'～37°12'之间。干流全长179.9km，流域总面积6131.3km2，其中在山东省青岛市境内4781km2，流域内有产芝水库、尹府水库、高格庄水库等大中型水库9座，多年平均水资源总量为9.10亿m3，地表总拦蓄能力达4.143亿m3，是青岛市的重要城市水源地。大沽河流域是青岛市经济发展的中心，流域内分布着50多处乡镇、1953座村庄及莱西、胶州两座县级市。同时，河道两岸分布着许多工厂企业。该流域内有耕地251.89万亩，农业总产值63.35亿元，工业总产值139.30亿元，该流域水资源状况、分配合理与否以及开发利用格局将直接影响到青岛市的供水安全、上下游和左右岸之间的社会稳定与和谐。为此，有必要开展水文要素检测体系建设，为水资源优化配置、保证青岛市的供水安全提供技术支持。

遥感是20世纪60年代迅速发展起来的一门综合性探测技术。地物由于其种类或所处的环境不同，对电磁波有不同的反射或发射特性，根据远距离的遥感器所获取的电磁辐射特征的差异即可识别地物。遥感技术具有视域宽广、信息丰富、多时相性和成本低等特点，目前已成为许多水文工作中不可缺少的新技术手段，为水文水资源研究提供了许多新的信息、技术和资料支持。遥感技术在水文学中的应用可大致分为两方面：一是利用遥感资料提取各种水体（如湖泊、河流、湿地等）的面积变化、监测冰川和积雪的融化状态信息以及洪水过程的动态监测等，这是遥感技术在水文学中的直接应用；二是利用遥感资料进行有关水文过程中的参数和变量的推求。通常是利用一些经验公式、统计模型和概念性水文模型等来获取诸如径流、土壤水分、区域蒸发、降水等水文变量。因为这些水文变量不是由遥感资料直接获得的，又称遥感技术在水文学中的间接应用（傅国斌和刘昌明，2001）。对于区域尺度上的水文要素估算、土地利用覆被变化以及河道变迁监测而言，遥感技术不仅具有常规手段无法比拟的同时快速获得大面积地面特征信息的优势，而且也是目前最经济和最准确的手段之一。

本书拟利用多传感器卫星对大沽河流域的水循环和关键水文要素（蒸散发、降水、土壤水、径流等）、河道变迁、土地利用动态进行监测，建立具有空间和时间属性的数据模型，对大沽河流域水资源情势变化进行模拟，研究大气水、地表水、地下水、土壤水相互转化的过程，实现大沽河流域水资源动态变化的数字化监测和预测。