1.1研究目的及意义

水是一种特殊的资源,它既是国民经济的命脉,又是维持地球生态平衡的重要因素。长期以来,在研究水资源供需与配置问题时,只考虑人工生态系统的需水,忽略自然生态系统的需水,只强调生产和生活需水,忽略生态系统本身的需水^[1],水资源配置中存在的不合理现象，将引发生态失衡及环境退化等一系列生态环境问题。

汉江流域属亚热带季风区，气候温和湿润，年降水量873mm，水量较丰沛；但年内分配不均，5～10月径流量占全年75%左右，年际变化较大，是长江各大支流中变化最大的河流。作为我国南水北调水资源优化配置的主要水源地，汉江流域水资源量既要满足流域内经济社会发展及生态环境对水资源的需求，又要满足南水北调中线工程的调水需求，供需矛盾较为突出。汉江流域中下游人口密度大，社会经济活动较为复杂，水土流失较为严重,加强汉江中下游流域生态系统管理成为必然^[2]。

生态需水量是近年来国内外广泛关注的热点，现阶段生态需水的概念并未得到统一，由于实际问题中的研究主体不同，诸多学者根据研究主体的具体情况提出了不同的界定。1993年, Covich^[3]强调了在水资源管理中要保证恢复和维持生态系统健康发展所需的水量。1996年,Gleick^[4]明确给出了基本生态需水的概念,即提供一定质量和一定数量的水给自然生境,以求最少改变自然 生态系统的过程,并保证物种多样性和生态完整性。2001年钱正英等在《中国可持续发展水资源战略研究综合报告及各专题报告》中提出具有普适性的生态环境需水定义，即：从广义上讲,生态需水是指维持全球生态系统水分平衡包括水热平衡、水盐平衡、水沙平衡等所需用的水；狭义的生态环境需水是指为维护生态环境不再恶化,并逐渐改善所需要消耗的水资源总量^[5]。本研究中，所计算的流域植被生态需水量指在一定的植被生态系统结构下，维持一定规模的植被生态系统正常生存的最小水量。

根据IPCC第五次评估报告，1880年到2012年，全球海陆表面平均温度呈线性上升趋势，升高了0.85℃；2003年到2012年平均温度比1850年到1900年平均温度上升了0.78℃。全球正在经历以全球变暖为主要特征的气候变化，流域作为重要碳汇，在碳循环中起到重要作用。目前，计算流域生态需水量的研究有很多，但针对流域植被生态需水量时空演变特征的相关研究较少^[6]，探究气候变化条件下流域植被生态需水量的时空演变规律，不仅有利于分析流域水资源需求量，同时可为流域水资源合理配置提供科学依据，以确保流域植被正常生长。因此，本研究将运用遥感生态需水估算模型，计算汉江中下游流域30年内的年平均植被生态需水量，运用时间序列分析和空间分析方法探究该区域的植被生态需水量的演变特征以及与气候、水文因素的耦合特征，为汉江中下游流域内生态重建和水资源调控提供参考，以应对当前气候变化条件下的环境问题。

1.2国外研究进展

生态环境需水量的研究最开始于美国。20世纪40年代，美国渔业和野生动物保护协会（USFWS）为了保护河流生态系统多样性，提出针对鱼类正常生长繁殖与河水流量关系的河道最小流量（Instream Flow Requirement）的概念^[7]，并于70年代出列入美国地方法案。随后，澳大利亚、欧洲和非洲等国家开始了相关研究，并针对河流生态系统中鱼类生长繁殖、产量与河流流量关系，提出许多评价和计算方法^[8]。20世纪80年代初，美国在第二次水资源评价中，同时考虑了河道外需水和河道内需水，全面调整流域开发和管理目标，形成了较完善的流量计算方法体系和生态需水分配研究的雏形^[9]，如河道内流量增加法(IFIM法)、适配曲线法、蒙大拿法(Montana Method)等。20世纪90年代后，随着水资源和生态环境的相关性研究的开展，生态环境需水量成为全球研究的热点问题之一^[10]。近20年来，国际间共同努力建成了FRIEND（Flow Regimes from Experimental andNetwork Data）组织,致力于促进水文水资源与河流生态环境需水研究。

综上，国外对生态环境需水的研究主要集中在河流生态环境需水方向，主要集中于河道流量-水生生物栖息地环境的相关关系、河道流量-水生生物-DO的相关关系、河道流量-水生生物指示生物的相关关系、生态环境需水与经济用水关系、水库库存调度考虑生态环境、生态环境需水量的优化分配研究等。

1.3国内研究进展