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。     

近40年来中国西北内陆5个典型湖泊面积变化遥感分析

在全球气候变暖的背景下,研究中国西北内陆地区湖泊的面积变化不仅对水资源管理和可持续发展战略有着重要意义,也为评价气候变化与人类活动对湖泊的影响提供参考。以中国西北内陆区5个典型湖泊为研究对象,利用1970-2015年的Landsat MSS/TM/ETM+/OLI影像数据,利用归一化差异水体指数(Normalized Difference Water Index,NDWI)和改进型归一化差异水体指数(Modified Normalized Difference Water Index,MNDWI)分别提取5个典型湖泊边界并获取湖泊面积,同时利用5个典型湖泊周边的气象站降雨量、蒸发量等气象数据,尝试分析湖泊面积发生变化的原因。结果表明:红碱淖近30年来面积呈减小趋势,入湖河流拦蓄和煤炭地下开采等是导致面积减少的原因;博斯腾湖近40年来的面积呈先增加后减少的趋势,其面积变化主要受地表径流和积雪融水的影响;呼伦湖近40年来面积呈减少的趋势,其面积变化主要受入湖径流量的影响;贝尔湖近30年来呈相对稳定的趋势,其面积变化主要入湖径流量的影响;青海湖近40年来面积呈现先减小后增大的趋势,其面积变化主要受区域降水和入湖径流量的影响。     

联合Landsat影像和ICESat测高数据估计青海湖湖泊水量变化

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组成部分,其水量波动对气候变化较为敏感。为了掌握湖泊面积、水位和水量的变化规律,借助1988-2018年Landsat TM/ETM/OLI影像和归一化差异水体指数NDWI（normalized difference water index）提取青海湖湖泊水域面积;利用ICESat-GLAS（ice, cloud, and land elevation satellite-geoscience laser altimeter system）测高数据提取青海湖湖泊水位变化,并结合观测资料检验陆地GLAS光斑脚点高程和湖泊水位的估测精度。根据湖泊面积与水位、水量与水位的关系,构建1988-2018年青海湖湖泊面积-水位-水量波动时变序列,并探讨湖泊水位、面积、水量的年内和年际变化特征。结果表明：GLAS光斑脚点高程与高程实测值的标准误差为0.14 m,与SRTM3高程标准误差为0.26 m;1988-2018年青海湖年均水位和水量总体上呈增加趋势,其中年均水位最低值出现于2004年,平均水位为(3 193.0±0.16) m,湖泊面积为(4 190±13) km²;与1988年年均水位相比,2018年青海湖年均水位上升了(1.93±0.22) m,湖泊年均面积扩张了(197.75±6.3) km²,湖泊水量增加了(8.93±0.12) km³。     

冰川亏损对哈拉湖流域湖泊水位波动的影响

青藏高原的内陆湖泊水位和冰川变化和其流域内冰川质量亏损对湖泊水位波动的影响及其贡献对水量平衡研究具有重要意义。以哈拉湖流域冰川为例,基于2000-2015年星载雷达测高资料和Landsat卫星多光谱遥感资料分别提取湖泊水位和面积变化;结合附近的托勒台站气象观测资料,进一步分析其水位波动变化原因和冰川亏损对湖泊水量贡献。结果表明:受年降水量和夏季降水量增加影响,哈拉湖水位呈增加趋势,但哈拉湖流域冰川亏损加速趋势不明显;与2000年相比,湖泊面积增加了(21.4±4.8)km~2,湖泊水位增加了(1.68±0.26)m,相应的湖泊水容量增加了(16.1±0.3)×10~8m~3水当量。流域冰川亏损量达对哈拉湖水量的贡献率为39.65%,降水量增加对湖泊水量贡献了22.82%。     

1954—2020年太湖水位变化的时空差异特征分析

为探究太湖水位变化的时空差异特征,基于太湖1954—2020年实测水位数据,对太湖的年平均水位、年最高水位、年最低水位以及逐年水位空间变化,采用M-K突变检验等方法开展研究并结合太湖进出水量变化分析原因。结果表明,随着太湖湖体入湖水量的增加,太湖年平均水位及年最低水位均呈上升趋势,且在突变年份之后显著上升;年最高水位也呈上升趋势,但在突变年份后变化不明显。     

气候变化下黄河干流湖库水面与植被动态变化

近年来,黄河流域水资源过度开发,导致水资源供需不平衡问题加重,研究黄河干流湖库水体面积与植被的时空变化,可为水库的科学调度与调水调沙提供重要参考与依据。本文选取黄河干流上6个湖库(鄂陵湖、扎陵湖、龙羊峡水库、刘家峡水库、小浪底水库、东平湖)作为研究对象,分析1986—2015年湖库水体面积与周边植被变化特征,揭示水体面积、植被与气象数据的关联性。结果表明:①近30 a黄河流域年降水量呈现先下降后上升的趋势,年均气温呈明显上升趋势;②不同湖库水体面积变化特征不同,而周边NDVI均值呈波动增长趋势;③龙羊峡水库水体面积与气温相关性最高(R=0.784),与降水量相关性较低(R=0.218);(4)刘家峡水库周边植被NDVI与气温相关性最高(R=0.581),各个湖库周边植被与降水量的相关程度均较低,研究表明气温对黄河流域水体面积、周边植被变化影响较大。     

湖北梁子湖近45年来蓄洪容积变化遥感监测分析

以Landsat系列卫星影像为主要数据源,结合水文数据、专题数据和其他相关研究文献资料,选取梁子湖在1970年左右、1980年左右、1990年左右、2000年左右、2010年左右、2016年左右6个不同时期的高、低水位对应的总共12幅影像,利用归一化水体指数和改进型归一化水体指数提取湖体边界,并计算其面积与蓄洪容积,结合梁子湖区域人类活动影响,分析其湖泊面积与蓄洪容积的变化趋势。结果表明:①梁子湖水体面积提取结果和蓄洪容积计算结果的相对误差均在10%以内;②自1973年以来的45年内,梁子湖水面面积和蓄洪容积整体上呈先减小、后增大的变化趋势,与人类活动影响具有密切联系。     

衡水湖渗漏损失量计算分析

湖泊渗漏量是湖泊水量平衡的一项重要因素。湖泊渗漏量计算方法采用水量平衡法,以湖泊月平均水位相应水面面积落差计算蓄水量变化,再考虑引水、用水、蒸发、降水等水量变化,其差值为湖泊渗漏量。采用2003-2012年衡水湖水位、降水量、蒸发量、引水量、用水量等观测资料,筛选出对渗漏量较小的月份,建立月平均水位与月平均渗漏量相关关系,计算出衡水湖年平均单位面积渗漏量为13.1万m^3/km^2。准确计算湖泊渗漏量,对合理开发利用水资源、制定水资源调度方案由重要作用。     

基于GF_1卫星的丹江口水库水面面积-蓄水量-水位相关性研究

基于GF_1卫星16m分辨率多光谱遥感数据及水文观测数据,通过计算NDWI水体指数来提取丹江口水库水面面积,并研究水面面积、水位与蓄水量三者之间的相关性,实现动态分析水库蓄水量变化情况,以期为"南水北调"提供决策支撑。研究发现:(1)南水北调中线首个调度年前后丹江口水库水面面积-水位,水位-蓄水量以及水面面积-蓄水量之间均为显著相关关系,且三对变量依次呈现明显的1次、2次、3次曲线关系,拟合曲线方程的决定系数分别达到0.976、0.999和0.980,因此可以根据其中一个已知变量预测其他两个未知量;(2)水面面积自2014年10月5日至2016年5月5日最大变化幅度相差180km~2,是影响周边环境变化的重要因素;(3)同时蓄水量在首个调度年内,于2014年11月初达到最大值204.10亿m~3,可调水量在16.53~78.93亿m~3范围内浮动,且年内整体变化平缓稳定,保证了2015调度年内南水北调中线工程的供水需求。     

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...     

太湖进出水量变化对水环境的影响

利用环太湖水文巡测资料和湖西区、澄锡虞区主要入湖口门水质资料,对2000年前后的太湖水环境进行对比分析。结果表明,2000年以来太湖湖西区和澄锡虞区由于受引长江水的影响,入湖水量大增,导致河网污染物大量入湖,使输入太湖的污染物量远远超过其本身的纳污(自净)能力,太湖富营养化有加剧的趋势。建议严格强化陆域控源减排,优化"引江济太"调度方案,适度控制引长江水量,以减少竺山湖、梅梁湖、太湖西部沿岸区乃至整个太湖的污染物入湖量。     

环太湖出入湖水量影响因素分析及对策措施研究

在收集整理1986—2007年环太湖河道出入湖水量实测资料的基础上,利用面积包围法及相关法,以太湖流域水资源四级分区为统计单元对环太湖出入湖水量进行计算分析。结果表明:降雨、水资源调度及太湖直接取水户取水量变化为影响出入湖水量变化的主要因素。建议水行政相关部门建立健全水资源监控系统,并加快制定和实施太湖水量分配方案,加强取水许可监督工作。     

浚湖筑岛 保护太湖

构成湖泊生命的容积、水量、水质三要素,在太湖都受到了不同程度的损害。指出保护太湖需从增加水量,治理污染和拓浚湖容三方面入手,着重对浚湖问题进行论证并提出设想。浚湖可以获得防洪、供水、环境效益。     

不同空间分辨率遥感数据识别湖泊的误差分析

湖泊面积及空间分布是表征水情变化的重要指示因子,对研究气候变化和人类活动对水资源的影响具有重要作用。如何利用遥感影像进行湖泊制图和面积估算是当前遥感应用研究中的难点问题。从实际应用需求出发,采用GF-1/WFV(Wide Field View)、Landsat-8 OLI(Operational Land Imager)、MODIS(Moderate-Resolution Image Spectroradiometer)遥感数据,选用安徽省受人类活动影响较大的54个湖泊为研究区域,采用NDWI二值分割法得到湖泊水体信息,使用30,500 m和1 000 m 3种空间分辨率的遥感影像进行湖泊制图,探讨制图精度与湖泊形态之间的关系。结果表明:湖泊分形维数值越大,湖泊形态越复杂, Kappa系数越高,面积误差越小;遥感影像分辨率越高,湖泊制图结果的Kappa系数和总体精度越高。