萨雷兹湖东向引水最低成本路径及可行性分析

萨雷兹湖是迄今全球最大的高原堰塞湖,堰塞体一旦溃决,将对中亚五国造成巨大洪水灾难,已有研究多侧重于西向堰塞体侧的安全风险化解,存在地形复杂、水位落差大、潜在受灾区域大等诸多技术难点。由此,从距离、地势高差、水资源合理利用等角度,提出了东向引水可行性分析的创新思路。基于水文、空间分析法,结合地形度量指标,利用Dijkstra算法思想,构建空间优化选线模型,提出了自动化规划萨雷兹湖东向引疆的最低成本路线技术方法,衍生出备选路径。最后从工程量、安全性及生态性分析了该湖引疆备选方案的优缺点及可行性。研究成果对于科学化解全球最大高原堰塞湖溃决风险同时合理利用水资源,以缓解我国新疆喀什地区缺水问题提供创新思路与技术参考。

基于星载激光雷达的高原堰塞湖水文要素反演与变化特征分析

针对帕米尔高原堰塞湖——萨雷兹湖的安全问题及水文站点资料获取困难,缺乏时段固定、精度统一的准实时湖泊水位信息等问题,本文提出了基于星载激光雷达测高数据(ICESat-1/2)的高原湖泊水位综合反演。开展了近20年(2003—2019年)的水位变化遥感调查和时序重建研究,并采用趋势分析和Mann Kendall(M-K)非参数检验,对近20年萨雷兹湖的水位变化特征进行过程分析,初步揭示了萨雷兹湖水位的近期变化趋势和规律。结果表明:①ICESat-1/2激光测高雷达数据在陆地湖泊水位反演中误差可控制在0.05 m之内,精度高度可信,为无/缺资料地区湖泊水文监测提供良好的数据源;②2003—2019年,萨雷兹湖的水位持续呈现显著上升的趋势,水位上升的速率约为0.15 m/a(p<0.01,双尾);③萨雷兹湖的水位年内波动较大(至少7~8 m)。最高水位出现在9—10月,当前平均水位约为3265 m,最低水位出现在3—5月,当前平均水位约为3259 m。以上研究结果可为萨雷兹湖的综合治理及安全评估提供数据支持和技术参考。

无/缺水下地形数据的高原堰塞湖水量遥感估算

水量遥感动态监测对于高原堰塞湖风险评估、预报预警和处置决策等具有重要意义。针对高原无资料或缺资料区,充分利用空天遥感技术,文章提出了一种无/缺水下地形数据的高原堰塞湖水量遥感定量估算方法。该方法首先通过遥感水域面积提取,获取堰塞湖淹没空间范围;进而采用不规则复杂多边形中线定位算法,确定堰塞湖中心线位置;然后基于河道中心特定点高程信息,结合局部河道比降估算,生成堰塞湖水下地形河道中线约束因子;再根据河道边坡高程信息和水下地形约束因子自适应拟合出局部堰塞河道的水下未知地形;最后通过三维曲面离散积分实现堰塞湖水量遥感动态定量估算。实验以东帕米尔高原的萨雷兹堰塞湖为研究区,展开遥感水量调查与局部验证研究,结果表明:萨雷兹堰塞湖当前水域面积约为89.09 km^(2),水量约为162.49亿m^(3);这一结果与专家预估的水资源量155—165亿m^(3)基本吻合。经局部模拟实验精度对比验证,模拟结果与实际数据动态误差总体控制在10%以内,相关系数达到0.95(P<0.01,双尾),进一步证明了算法的鲁棒性和估算结果的可信度。为无/缺水下地形数据的高原堰塞湖水量遥感估算提供了一种有效的方法,实现了水下地形未知的高原堰塞湖水量遥感快速反演与定量测算。