卫星测高数据筛选方法研究——以 Jason-3 数据和洪泽湖为例

针对卫星测高数据质量在湖库地区不稳定问题,提出一种基于数据质量评价、筛选提取水位的方法。使用Jason-3卫星测高数据,选取数据质量不稳定的洪泽湖地区为例进行实验。结果表明,该方法在改善数据精度方面明显优于传统方法,提取的测高水位与实测水位间相关系数从传统方法的0.11提高到0.59,均方根误差也从2m减少到0.5m,使得Jason-3数据用于湖库水位监测时具有较高的可信度。此外,对于那些数据质量不好的周期,提取的水位精度普遍不高,基于数据质量评价结果将它们舍去,可进一步提高了整体的监测精度,相关系数可提高到0.9,均方根误差减少到0.19m,这对于为无资料湖库构建精确的库容曲线具有重要意义。     

鄱阳湖湿地适宜生态需水位研究——以星子站水位为例

根据鄱阳湖水位频变的实际情况,以星子站水位为例,利用生态水文法对鄱阳湖湿地的适宜生态需水位进行了研究.通过分析1953—1973年、1956—2000年、2006—2010年期间鄱阳湖水位和一些代表物种如白鹤和芦苇的生长、分布及变化规律,表明(1)针对鄱阳湖湿地水位剧烈变化的特征,将适宜水位分为枯水期和丰水期两个时段进行研究更为合理;(2)在丰水期以12～15 m作为适宜水位,枯水期以11～14 m作为适宜水位,作为关键时段的4月和10月适宜水位一定要得到保证;(3)水位条件变化虽然不能从根本上改变鄱阳湖湿地植物的带状分布,但水位变化直接决定各种物种的数量及生物量.     

鄱阳湖枯水期水位变化及应对措施

针对2003年以来连续出现的鄱阳湖低水位对湖区民生、水生态、水环境产生的显著影响,通过实测系列水文数据,从流域降雨、长江上游干支流水库群蓄水、长江干流及鄱阳湖入江水道冲刷等方面,对枯水期水位变化的原因及趋势进行分析。结果表明,鄱阳湖枯水期低水位将长期存在,对鄱阳湖的影响将持续恶化。提出兴建鄱阳湖水利枢纽工程是解决枯水期低水位问题的最佳方案。     

两大淡水湖“脱困”亟待加强水资源综合利用

<正>继2016年9月19日鄱阳湖星子站水位跌破12m大关,较历史同期提前54天进入低水位期后,鄱阳湖水位持续走低。由于枯水期严重缺水,鄱阳湖水生植被面积减少近400km~2,大量底栖动物旱死。鄱阳湖、洞庭湖与长江连为一体,江湖两利一直是长江治理、开发和保护的重大课题。但近20年来,"江湖关系"发生显著变化,两湖出现枯水期延长、水位超低等情况的频率渐高,破解"两湖"生态之困正变得愈发迫切。     

库赛湖水位动态监测及气候要素分析

湖泊的水位数据作为评价湖泊变化的重要指标,对于研究区域水资源变化和生态环境状况具有重要意义.但绝大多数高原湖泊位于人烟稀少、自然条件恶劣的高海拔地区,往往难以获取基础观测数据.以卫星测高数据和遥感影像数据为基础,获得2008—2018年库赛湖水位和面积数据,并结合气象数据对水位变化原因进行分析.结果表明:库赛湖水位变化...     

五河控制性水库对鄱阳湖枯水期水文情势的影响

近年来,鄱阳湖区枯水期水位降低、枯水出现时间提前、枯水持续时间延长,对湖区经济社会发展、生态系统及生物多样性带来了严重影响。为明晰鄱阳湖水系水库蓄放水调度运用对湖区枯水期水文情势的影响,选择鄱阳湖水系赣江、抚河、信江、饶河、修水等五河上7座调节性能较好的控制性水库,运用长系列径流调节计算方法,定量分析了各水库现状调度方式对下游河道及鄱阳湖区的流量、水位影响。结果表明:9月至次年2月为鄱阳湖五河控制性水库供水期,各水库对鄱阳湖区均处于补水状态,现状调度方式下月均增加入湖流量62～289 m~3/s。修水柘林水库枯水期补水对下游虬津站水位抬升作用较大,鄱阳湖赣江、抚河和昌江上水库对下游控制站水位抬升作用较小。鄱阳湖五河控制性水库不同程度抬高湖区水位0.04～0.48 m,对鄱阳湖区目前出现的枯水期水位降低、枯水时间提前等现象无不利影响。     

基于卫星测高和实测数据的博斯腾湖水位变化分析

湖泊水位是湖泊水文观测必不可缺的要素,直接关系到湖泊物质交换和能量平衡,对研究湖泊运动和区域气候环境变化至关重要。为了掌握内陆湖泊水位的变化过程和空间特征,以新疆博斯腾湖为例,综合Jason-1&2、ENVISat&ERS、ICESat-1、ICESat-2等卫星测高资料,提取博斯腾湖湖泊水域瞬时水位和日均水位,并根据Hydroweb水位记录和1975-2020年博斯腾湖湖泊水位观测及水域面积数据,检验Jason-1&2、ENVISat&ERS、ICESat-1、ICESat-2测高数据的估计精度。借助趋势面分析方法,分析博斯腾湖水域水位变化的空间差异和特征。结果表明：Hydroweb水位记录、Jason-1&2、ENVISat&ERS、ICESat-1、ICESat-2卫星资料估计湖泊日均水位的绝对误差分别为0.24、0.34、0.28、0.18、0.08 m; 2020年博斯腾湖年均水位为1 048.10±0.12 m,与1975年年均水位相比增加了0.70±0.15 m;湖泊瞬时水位在空间尺度上存在一定水位差,ICESat-2测高数...     

三峡水库运行对鄱阳湖影响及对策研究

为了评估三峡工程建成运行对鄱阳湖的影响,本文选取典型水文年,在演算分析基础上,初步分析了三峡水库运行对鄱阳湖湖口水位、湖区水情的影响程度。研究认为三峡水库汛末蓄水(10—11月份)将降低湖口水位0.4～1.6m,导致湖区水位相应下降0.3～1.2m,鄱阳湖枯水期提前将使湖区抗旱能力降低,同时部分洲滩提前出露将对湿地生态环境产生影响,而其它月份三峡水库运行对鄱阳湖影响较少。从消除或减免三峡水库运行对鄱阳湖影响角度,建议优化三峡水库汛末蓄水方式,并做好与鄱阳湖五河支流蓄水工程调度之间的协调。     

基于多源遥感技术的水库特征参数反演研究

以丹江口水库为例,采用Sentinel-1A合成孔径雷达(SAR)和Sentinel-2A/B多光谱成像仪(MSI)联合提取水域面积,通过建立多源传感器(SAR和MSI)所提取水域面积差异的定量函数关系,修正二者水域面积之间的差异,并将修正后的水域面积与Sentinel-3A雷达高度计(RA)所提取的水位相结合,开展水库蓄水量反演研究,最后以"全国水雨情网"公布的实测数据等为参考,评估水库特征参数的反演精度。结果表明:由RA数据提取的遥测水位与实测水位相比,R~2达到0.99以上,RMSE达到0.093 3,遥测水位与实测水位的平均误差仅有9.33 cm;相对于单一MSI影像或SAR影像所提取的水域面积,二者水域面积联合参与建立的"遥测水位-多源遥感水域面积"模型的R~2和RMSE均有所优化,其中,R~2分别提高了0.26%和0.60%,RMSE分别降低了2.63和1.29;由遥测水位和多源遥感水域面积结合水库蓄水量模型反演的蓄水量与标准蓄水量相比,R~2达到0.99,RMSE达到1.177,相对误差平均为1.8%。研究结果表明:利用多源遥感技术开展水库特征参数的反演研究,能够更加准确地反映水库的运行状态。     

ICESat-2/ATLAS测高数据在青海湖湖泊水位估计中的应用

湖泊既是陆地水资源的重要储蓄场所,也是区域和全球水文循环系统的重要水汽源,是气候变化的重要载体和指示器。为了评估ICESat-2/ATLAS（ice, cloud and land elevation satellite-2/advanced topographic laser altimeter system）测高数据在湖泊水位估计中的精度和应用潜力,以地处青藏高原地区的青海湖为例,基于2018年10月31日至2019年11月8日期间ATL13产品提取的青海湖湖区瞬时水位数据,并结合水文观测、LEGOS（Laboratoire d’Etudes en GéOphysique et ceanographie Spatiales）水位和风浪观测资料,验证了ATL13产品在青海湖的湖泊日均、月均水位估计精度。结果表明：ATL13产品中6束脉冲的光斑脚点高程与高程实测值的绝对误差为0.07 m,标准误差为0.18 m;2018年10月至2019年11月青海湖日均水位呈上升趋势,2018年10月青海湖月均水位估计值为3 195.75 m,2019年11月的月均水位估计值为3 196.21 m,年内湖泊月均水位上升了0.46 m;青海湖的LEGOS水位和水位观测显示,时段内月均水位分别增加了0.29±0.20 m和0.58±0.10 m;ATL13产品估计的湖泊月均水位与水位观测值较为一致,与LEGOS水位的绝对误差为0.17 m,可能受到观测时段、数据质量和空间异质性影响。     

高水位运行下高土坝的劈裂灌浆施工实践

土坝劈裂灌浆技术以往大都在坝高低于５０ｍ的均质均和宽心墙坝中使用，且要求在水库低水位期进行。１９９７年广东省普宁市三坑上水库土坝防渗加固则采用劈裂浆为主，结合一结传统的灌浆工艺，对高５５ｍ的土坝在汛期持续高水位情况下进行劈裂灌浆施工，并取得了成功，为今后中，高土坝防渗加固提供了实践经验。     

基于波形净化技术的内陆湖泊波形重跟踪算法

卫星测高已经发展为成熟的海洋观测技术,然而在内陆水域的观测精度仍有待提高,其关键在于消除雷达回波中"陆地污染"效应的影响.在近海波形净化技术的基础上,针对内陆水域特点,提出了改进的波形净化技术,用于剔除回波中"陆地污染"导致的异常波峰.在净化波形的基础上,结合优化的重跟踪算法进行波形重跟踪改正,达到提高内陆水域测高观测...     

三峡枢纽运用后鄱阳湖的水位变化特性分析

为了探究三峡水库运用前后鄱阳湖水位的变化特性,分析了湖口、星子、都昌、棠荫和康山5个水文站1964-2016年的水文资料。研究结果表明:除湖口站的年最低水位为显著增大的变化趋势外,其余4站的年最高水位、年最低水位及年平均水位以及湖口站年最高水位和年平均水位均为下降的变化趋势;鄱阳湖枯水期10月份水位变幅最大,从10月至次年3月枯水水位变幅递减,除湖口站外,其余4站3月水位变幅最小;枯水期鄱阳湖区的水位变化幅度呈北高南低的状态,12月至次年3月,星子站的月均水位变化幅度小于都昌站的月均水位变化幅度,枯季湖口水位较建库前有所抬高;鄱阳湖枯水时间延长,平均延长了41 d,枯水出现时间呈波动提前的趋势。     

Community structure,abundance variation and population trends of waterbirds in relation to water level fluctuation in Poyang Lake

Poyang Lake is China's largest freshwater lake, and it has been an internationally important wintering ground for migratory waterbirds. Based on waterbird censuses from 2001 to 2016, community structure and abundance trends of waterbirds were analyzed, as well as the potential correlations with the water level of Poyang Lake. The results showed that the annual average number of waterbirds in Poyang Lake was 426,707 ± 150,170, with 111 species from 17 families. Waterfowl was the most abundant family accounting for 74.4 ± 8.8% of all individuals, followed by shorebirds (14.8 ± 8.5%), wading birds (6.5 ± 1.8%) and open-water/waterbirds (4.4 ± 1.9%). Although waterbird abundance fluctuated dramatically, there were no significant trends in the abundance of most guilds or in total waterbird abundance; only geese significantly increased among the eight groups. Analysis of trends of 37 relatively abundant or regularly occurring species indicated that population trends appeared to be species-specific. As for the correlations between water level and waterbird abundance, only shorebirds showed significant correlations with average July water level, average water level, and high water level duration in wet season among four guilds, i.e. waterfowl, wading bird, shorebird and, open-water and waterbird. At the group level, abundances of swans, geese, and ducks were significantly correlated with monthly average water level during the wet season, and wader abundance was significantly correlated with average water levels and high water level duration during the wet season. Correlations between population abundance and monthly water level also exhibited species-specific patterns.     

基于Sentinel-1数据的水体信息提取方法研究

SAR影像对于水体和地表形变具有很好的辨识性,因此常用来进行水体识别、土壤湿度反演和地表形变检测研究与应用。利用载有C波段合成孔径雷达的Sentinel-1卫星数据对大范围的水体信息进行识别,提出了SDWI（Sentinel-1 Dual-Polarized Water Index）水体信息提取方法。该方法受到NDVI和NDWI方法的启发,结合微波遥感中水体信息在影像中的特点,进一步研究了Sentinel-1双极化数据（VV和VH）之间水体信息提取的关系,以此关系达到增强水体特征的目的,同时消除土壤和植被的存在。分别以Sentinel-1A巢湖区域和Sentinel-1B鄱阳湖区域SAR影像为例来提取水体信息,实验结果表明该方法显著有效,但对影像中阴影的处理是未来研究的难点。     

基于同步原型观测的水质改善效果敏感性分析与应用

将无锡运东大包围调水试验过程划分为背景期、调度期和恢复期3个阶段,通过长系列河网水动力-水质多要素同步原型观测,获得河网干支流水动力特性,掌握不同控制断面水质指标的变化规律,并分析水动力过程对不同水质指标改善的敏感性。在此基础上,基于引水流量、汊道分流比、河网流速、水位以及水质改善幅度控制阈值,论证白屈港-严埭港-转水河-环城河-古运河沿线主引水通道的可行性与存在的问题,构建区域精细化河网水动力模型,在模型率定验证基础上模拟了高水位单通道自引泵排、低水位单通道泵引泵排、双通道自引泵排运行方案,比选了不同生态补水方案的水动力与水质效果,为无锡运东大包围畅流活水方案制定提供了研究方法与数据支持。     

基于星载雷达测高资料估计博斯腾湖水位-水量变化研究

为了理解气候变化背景下的内陆湖泊水位、面积、水量波动变化规律,科学合理地指导湖泊水资源利用与开发。利用1990-2015年Landsat TM/ETM/OLI影像和2002-2015年多源星载雷达测高资料,借助归一化水体指数(Normalized Difference Water Index,NDWI)提取博斯腾湖湖泊水域面积,结合湖泊水位观测数据,对星载雷达测高数据提取的湖面瞬时水位估计值进行对比与分析;根据湖泊面积与水位、水量与水位的关系式,构建湖泊面积-水位-水量波动时变序列,并探讨湖泊水位和水量变化的年际特征。结果表明:ICESat-GLAS、ENVISatERS、Jason-12的当日水位估计值与附近扬水站的水位观测值绝对误差分别小于0. 21、0. 18、0. 15 m,而且具有较强的相关性和一致性。1990-2002年湖泊水位持续增长阶段; 2002-2015年期间,湖泊水位持续下降。2015年湖泊水域面积比1990年减少了(32. 20±3. 5) km2,年均水位下降了(0. 81±0. 19) m,湖泊水量减少了(9. 49±0. 022)×108m3。因此,湖泊水量变化为气候系统和人类活动的影响机制的理解提供了参考依据。