DEM与遥感相结合的水库水位面积曲线测定方法研究

利用DEM与遥感技术相结合建立水库水位面积曲线测定的技术方法,通过水丰水库水位面积曲线测定的实例,从TM/ETM、CERBS等遥感影像上提取水丰水库部分水位下的水域面积,同时由DEM建立基于等高线插值的水库水位面积关系曲线,由该水位面积曲线建立DEM插值的水位面积与遥感解译的实际水位面积之间的相关关系计算方程,并由该方程计算得到完整的实际水库水位与水面面积关系曲线。DEM与遥感相结合的水库水位面积曲线测定方法快速、准确、省时、省力,体现了DEM与遥感相结合技术在水库水资源测算中的技术优势,为区域水资源的监测评价与可持续利用拓展了更新的技术空间。

基于RS的水库水位面积曲线测定

现利用Erdas软件,以大汶河流域雪野水库近年的TM影像为基础资料,结合图像处理和遥感应用原理进行了水库库区水面体栅格影像的最小距离监督分类提取,提出了基于遥感技术的水库水域面积提取分析方法,结合水文统计观测数据,得到水库水位面积曲线。相比传统的水库面积测量方法,具有快速,精准,效率高的优势,大大简化了测量过程。

基于GIS和TM影像的水库水位面积曲线测定

利用GIS软件,以大汶河流域雪野水库近年的TM影像为基础资料,根据GIS的栅格数据矢量化处理应用原理进行了水库库区矢量和栅格文件的处理,提出了基于GIS技术的水库水域面积的提取分析方法,结合水文统计观测数据,得到水库汛期水位面积曲线,相比传统的水库面积量算方法,具有快速、精准、效率高的优势,大大简化了测量过程。为水库更进一步的水文分析奠定了基础。

利用EXCEL精确计算水位面积曲线的方法

针对传统的水位面积曲线计算方法所造成的计算误差较大、计算方法复杂的缺点，根据实测断面面积成果，对实测大断面按起点距进行垂向剖分，得出分级水位与各部分河底高程之间的相对位置关系共有4种，通过分析，推导出了相应的断面面积计算公式，为利用计算机计算水位面积曲线提供了一种新的精确计算方法。

基于Landsat影像的鄱阳湖面积监测及其与水位关系研究

湖泊是陆地生态系统的一个重要的组成部分,湖泊水域的变化对环境和人类的生产活动都有着重大的影响。鄱阳湖作为中国第一大淡水湖,近年来多次出现洪旱灾害现象,因此对鄱阳湖进行动态监测意义重大。文章以2000—2021年鄱阳湖175期Landsat影像作为数据源,对比分析了归一化差异水体指数(normalized difference water index,NDWI)、改进的归一化差异水体指数(modified normalized difference water index,MNDWI)、自动水体提取指数(automated water extraction index,AWEI)、谱间关系法(spectrum photometric method,SPM)这4种水体提取方法,优选最适宜鄱阳湖的水体提取模型;利用175期面积数据分析了鄱阳湖2000—2021年面积的年际变化趋势,分析年内季节变化特征,同时结合2009—2013年和2017—2018年同时期的50组水位数据,建立面积-水位关系模型。结果表明:①AWEI模型提取水体精度优于其他3种,该文最终选用AWEI进行鄱阳湖水体提取;②鄱阳湖面积存在明显的季节性变化,且丰水季面积年际波动大,枯水季较平缓;③棠荫水位站湖泊面积-水位分段线性模型为最佳模型,从而可以根据鄱阳湖区域的实时水位观测值对水体覆盖面积进行预测,以弥补云雨天气时利用可见光遥感手段难以监测到湖泊水体淹没情况的不足。

洞庭湖水面面积与城陵矶水位之间的绳套关系

洞庭湖是我国第二大淡水湖,与长江连通,在防洪抗旱和湿地生态保护等方面具有重要的现实意义.采用Terra/MODIS L1B遥感数据,提取了2000-2012年洞庭湖水面面积,结合同期城陵矶水位观测数据,建立了城陵矶水位与洞庭湖水面面积的绳套关系曲线.分析结果表明:2000-2012年间,洞庭湖水面面积呈现总体减少的趋势;在季节上表现为规律性的涨落,具有明显的涨(4-6月)-丰(7-9月)-退(10-12月)-枯(1-3月)的水文特征;在空间格局上表现为由湖体中心向外扩张,随后由外向湖体中心逐渐收缩的变化过程;洞庭湖水面面积与城陵矶水位之间具有较高的相关性,但不同时期的相关系数存在一定的差异:枯水期二者相关性较低,丰水期相关性最高,涨水期和退水期相关性较高;这种差异与各个时期的主导因素不同有关,长江来水对枯水期、丰水期的绳套关系影响较大,其中东洞庭湖最为明显;不论丰水年(2002年)或干旱年(2011年),洞庭湖水面面积变化与城陵矶水位之间的相关性均较高.研究结果对于深入认识江湖关系的宏观复杂性、长江中下游地区以及洞庭湖水域洪涝灾害的预防和治理都具有积极的意义.

基于水位-面积-湖容关系的东洞庭湖动态纳污能力分析

为测算不同水文水质条件下东洞庭湖动态纳污能力,利用2003—2016年MODIS遥感数据和实测水文数据建立水位-面积-湖容关系模型,提取不同水位、入湖流量、入湖水质条件下的纳污能力计算参数,参照《水域纳污能力计算规程》测算出不同水文水质条件下的东洞庭湖动态纳污能力系数以及COD、氨氮的动态纳污能力。研究结果表明:东洞庭湖纳污能力随着水位、流量、水质而动态变化,COD最小纳污能力为14 200 g/s,大于2016年年均排放强度1 837 g/s,不存在水质超标风险;氨氮最小纳污能力43 g/s,小于2016年年均排放强度275 g/s,水质超标风险大;明确了导致氨氮超标的水文、水质条件,认为氨氮入湖浓度<0.95 mg/L时,湖泊氨氮不超标。主要结论为:(1)水位-面积-湖容关系模型可为测算湖泊动态纳污能力提供支撑;(2)建议根据动态水域纳污能力确定污染物排放量,科学利用水环境容量;(3)东洞庭湖入湖氨氮浓度应控制在0.95 mg/L以下,以保证水质达标。研究成果对维护和改善洞庭湖水环境质量具有重要的现实意义。

气候变暖背景下青海湖水位及面积变化趋势及成因分析

位于青藏高原东北部的青海湖是我国最大的咸水湖和内陆湖,也是青藏高原东北部的重要水汽源,青海湖水位及面积的动态变化是气候和周围生态环境状况的重要体现。本文利用1961~2018年青海湖水位、布哈河流量等水文资料以及周边地区常规气象观测资料,分析了青海湖水位及面积的变化趋势及其主要影响因素。结果表明:1961~2018年青海湖年平均水位先下降后上升,总体上呈现下降趋势,但从2005年开始14年连续回升,且湖水面积扩张明显。受气候暖湿化的影响,近年来青海湖流域降水量及降水强度增加显著,入湖流量呈上升趋势,加之青海湖西北部的高山冰川持续融化,流域冻土深度变浅,冻结时间缩短,多年冻土与季节性冻土水释放,致使青海湖湖泊水位上升、面积扩大。

基于Google Earth Engine的湖泊水位与水体面积关系研究

对于传统的湖泊水位-面积关系模型研究,长时间序列遥感影像水体提取存在数据下载和处理繁琐、大量使用专业软件和人工干预多等问题,研究过程耗时长、效率低.基于Google Earth Engine,对2002年至2016年长时间序列Landsat影像数据进行预处理,利用NDWI提取东洞庭湖水体范围并计算水域面积,结合城陵矶水文站日水位数据,设计水位加权平均法、阈值法和单点水位法比较并确定影像对应的最优水位,建立水位-水体面积关系曲线.研究结果表明:(1)东洞庭湖水域范围随季节变化大,面积在7~9月最大,在1~3月最小;(2)利用阈值法计算最优水位的精度(R^(2)=0.9628)优于加权平均水位法(R^(2)=0.8322)和单点水位法(R^(2)=0.9457);(3)五次多项式模型建立水位-面积关系曲线拟合精度最高(R2=0.9628).

洞里萨湖水位与面积和容积的关系研究

洞里萨湖是东南亚最大的且颇具国际影响的淡水湖。基于洞里萨湖湖区不同来源的地形资料,构建了不规则三角网TIN,量算得到不同水位下具有0.1m梯度的洞里萨湖面积和容积。对比分析和水文学法复核结果表明本次构建的洞里萨湖水位与面积和容积的关系是合理的,描绘出了洞里萨湖“低水似湖、高水湖相”的自然景观特点。以洞里萨湖甘邦隆站和出湖控制站波雷格丹站为代表,建立了洞里萨湖水位-面积(容积)关系与实测湖水位的响应关系。结果表明洞里萨湖面积、容积与甘邦隆站水位呈非线性一一对应关系,与波雷格丹站水位成绳套关系,绳套两侧分别对应汛期湄公河向洞里萨湖倒灌和汛后洞里萨湖向湄公河补水。基于河湖关系构建了不同时期不同河湖水位差下的洞里萨湖面积、容积与波雷格丹站水位的相关关系,该精细化的洞里萨湖水位-面积(容积)量算成果可为防汛抗旱精准预报提供科技支撑。

鄱阳湖典型洪泛区水位-水面积、水位-水文连通性的非线性特征

洪泛湿地水文过程是维持其生物多样性的重要前提,也是区域水资源调控的重要基础。湖泊洪泛湿地的水文迟滞性是揭示湖泊水文过程及水量平衡的重要内容。论文以鄱阳湖南矶湿地及毗邻湖区为研究区,应用湖泊二维水动力数值模型、地统计学分析和数值积分等技术方法,探讨分析了洪泛湿地的水位-水面积与水位-水文连通性的非线性迟滞特征。研究结果表明,①鄱阳湖典型洪泛湿地存在季节尺度和涨水-退水事件尺度上的水文迟滞性;②水文迟滞程度年际差异显著,丰水年的水文迟滞性程度强于平水年和枯水年,涨水期的水文迟滞性程度强于退水期。地貌结构和洪水蓄排是引起水文迟滞性的主要原因之一,尤其是鄱阳湖南部众多的蝶形湖可能加剧洪泛湿地水文迟滞程度。水位-水面积、水位-水文连通性的非线性响应关系表明,洪泛湿地水资源管理和生态水文研究亟须加强湿地水文观测,揭示湿地水文连通特征。研究结果可为洪泛水文理论和湿地生态保护和管理提供重要依据和科学参考。

多源遥感影像在水库水位-库容曲线复核中的应用

从遥感数据源的适用性分析出发,探讨了遥感影像水体的自动提取方法、DEM与遥感相结合的完整水库水位-面积关系曲线推求方法以及水库水位-库容关系曲线的建立等.以水丰水库水位-库容曲线复核为例,验证了这些方法的可行性.

长江中游干流河段洲滩民垸行蓄洪能力研究

长江中下游洲滩民垸具有巨大行蓄洪能力,对保障重点地区防洪安全起重要作用。但是,洲滩民垸点多面广,地形数据缺乏,无法充分利用并有效构建数学模型分析行蓄洪作用。基于长江中下游高分辨率遥感影像数据,构建长江中游干流河段洲滩民垸数字高程模型,以生产水位-面积-容积关系成果,分区分类研究洲滩民垸的行蓄洪能力。结果表明:长江中游干流洲滩民垸行蓄洪能力强,但空间分布差异大,其中,荆江河段洲滩民垸面积及蓄洪容积占比最高,在面临大洪水时调度运用多。研究成果能够直观有效呈现长江中游干流洲滩民垸的行蓄洪能力,为洲滩民垸的调度运用打牢数据基础,为科学准确制定防洪决策提供有力支持。

一种无资料流域水位流量关系曲线的推导方法及应用分析

为了解决无资料流域水文控制断面因缺乏实测水位流量数据而无法进行水位流量关系曲线经验拟合的现状,在分析水位流量关系曲线影响因素的基础上,提出了一种以圣维南方程为理论基础的推导方法,结合河道大断面测验资料、河道比降和糙率资料,先计算水位湿周曲线和水位面积曲线,进而依据水位湿周曲线和水位面积曲线推导出了恒定流情况下的单一水位流量关系曲线。文章给出了详细的理论水位流量曲线计算公式推导过程,以江桥水文站为例进行了分析,发现推导的曲线与经验拟合曲线之间的确定性系数达到了0.88,理论推导计算的单一水位流量关系曲线与实际经验拟合的综合水位流量关系曲线具有良好的重合性,此推导计算方法在实际应用中具有较好的可行性。

水库地形无人智能测量技术研究

为更加准确地测量出水库水位~面积和水位~库容,给水库的修复和掌握其径流调节能力提供理论支持,分别通过与等高线容积法计算某水库水位~面积~库容曲线。结果表明:无人智能测量技术所测结果比较接近库区的真实情况,且此次测量方法在一定程度上节约了人力成本,避免了人为误差出现的概率,增加了测量准确性;通过两种方法得到的库容计算结果大致相同,相差不大,两种算法所得水库面积和库容与水位的关系均表现为线性正相关,即面积和库容都随着水位的增长而增长。在对曲线进行拟合后发现,水库面积和库容与水位拟合曲线的相关系数R2都在0.99以上,这表明拟合精度较高,所得计算结果有较高的准确性。

基于地面三维激光扫描技术与无人船测深系统的水库库容计算

精确测得水库库容,对库区的运行管理和监测具有重要的意义。本文通过无人船测深系统获取水下地形点云数据,结合地面三维激光扫描技术获取精确的水上地形点云数据,利用3DReshaper 2017软件平台获取水下和水上地形等高线,为弥补无人船测深系统无法测到的盲区,我们外延水上地形等高线,再利用CAD软件计算库区水面面积,通过最小二乘法建立三维激光扫描仪的水库水位面积关系曲线,由该水位面积曲线建立无人船测深系统获得的水位面积与三维激光扫描仪获取的水位面积之间的回归方程,并根据该方程计算完整的实际水库水位与水位面积关系曲线。最后再根据等高线容积法计算水库库容。无人船测深系统与三维激光扫描技术结合的水库水位面积曲线测定方法,弥补了无人船测深系统的不足,同时高效、便捷的完成水上和水下地形的测量工作,可以大量节省人力、物力和财力,在生产实践具有更广泛的推广应用价值。

流域水文模型中河道断面概化的原理和方法

河道断面概化是开展水文、水动力学模拟的基础性工作。本文在对已有概化方法总结的基础上,提出了一套适用于流域水文模型的概化方法。该方法通过对实测断面的水深～过水面积关系进行回归分析,得到概化梯形断面的下底宽和边坡系数两个重要参数,使得概化后的断面与实测断面保持一致的水位～流量关系。以图们江流域为例,应用该方法对流域内15个实测断面进行概化,同时分析断面集水面积与断面形状、大小间关系。实例研究结果显示,该方法能较好地对河道断面进行概化,可应用于分布式水文模拟。

基于MODIS数据的洞庭湖水体面积与多站点水位相关关系研究

针对洞庭湖区,以30m分辨率的环境减灾卫星CCD影像为参考,对比分析了归一化差异植被指数(ND-VI)和比值植被指数(RVI)应用于MODIS遥感影像水体面积提取的优缺点。研究发现,选取NDVI并且赋予各月份各自适应的阈值进行水体面积提取,有效避免了采取单一阈值造成的枯水期水体误提以及丰水期水体漏提问题。将提取湖区面积与相应日期水位数据组成水位-面积组,建立湖区面积-水位相关关系。考虑到建立湖区面积与单一水文站点水位间相关关系存在一定空间不合理性,选取逐步多元回归法建立2003～2006年湖区面积与多站点水位间相关关系。结果表明:在高水位和低水位处,洞庭湖面积-水位关系年际间变化不太明显,但在中等水位处(如24～29m),湖区面积-水位关系有比较明显的变化,同一水位处湖区面积有逐年减小的趋势。

应用遥感资料获取库区水下地形的方法研究

对美国陆地卫星（Ｌａｎｄｓａｔ）接收到的新安江水库七个不同时相的多波段ＴＭ数据图像资料进行计算机解译，按不同的库区水位解译出每个时相的水陆界线准确位置及求出水边线所包围的水域面积，然后按序进行图形叠加，经过整饰便可得到一幅库区的水下地形图．根据卫星遥感的成像时间找出水库当时的实际水位，作出水库的水位面积曲线［１］．经新安江水库原设计的水位面积曲线与用遥感方法提取的同等水位的面积值分析计算，其平均误差小于０１１％，这对于复核水库库容具有重要的现实意义．

黄河下游游荡段河床萎缩的影响因素分析

黄河下游河床萎缩典型地表现为平滩水位下河床断面面积的趋势性减小,本文根据黄河下游实测断面和水沙资料采用相关分析方法研究了游荡段河床萎缩的主要影响因素。1960~1997年游荡段河床平滩水位下断面面积经历了1960~1964年和1974~1985年的扩张时期及1965~1973年和1986~1997年的萎缩时期,这种变化是多种因素共同作用的结果。在来水来沙中,年径流量是主要因素,洪峰流量和年平均含沙量是较次要的因素;本文所讨论的其它4个因素中,花园口以上引水量影响最大,降雨量影响次之,兰州以上水库的调节作用对河床断面面积的变化也有较明显的影响;三门峡水库三种不同的使用方式对下游河床有不同的影响,采取“蓄清排浊”方式后对下游河床的影响较小。