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第34期 高原河湖水患应急监测技术与应用

2019-5-6 10:16

52监测网专家报告分享-第34期 高原河湖水患应急监测技术与应用 谭德宝 长江水利委员会长江科学院


52监测网专家报告分享-第34期

高原河湖水患应急监测技术与应用
谭德宝 长江水利委员会长江科学院

人物简介

谭德宝,男,土家族,1966年4月生,湖北巴东人,教授级高级工程师,博士生导师。1990年1月毕业原武汉水利电力大学水利工程系农田水利工程专业,获工学硕士学位,2008年武汉大学摄影测量与遥感专业毕业,获工学博士学位。现任长江水利委员会长江科学院空间信息技术应用研究所所长。国家注册测绘师。

主要从事空间信息及新一代信息技术在水利、环保、灾害等领域的应用研究、技术研发与推广,在流域生态环境与水旱灾害动态监测方法、智慧流域理论与方法、水利工程建设管理信息化与智能化控制、流域综合管理实践等方面开展了多年的深入研究。承担并完成了国家级、省部级重大科研项目30余项,公开发表论文60余篇,公开出版专著5部。培养硕士12名,指导博士及博士后4名。获得国家发明专利及实用新型专利10项。编写各类科研报告19份。获得省部级以上各类科技奖励15项。水利部5151人才三四层次人选。

兼任水利部江湖治理与防洪重点实验室副主任,水利部山洪地质灾害防治工程技术研究中心副主任,流域水资源与生态环境科学湖北省重点实验室副主任,武汉市智慧流域工程中心主任。《中国科技》审稿专家、《人民长江》审稿专家、《长江科学院院报》编委、《空间地理信息科学》编委,中国水利学会会员、中国测绘学会会员,中国测绘学会摄影测量与遥感专业委员会副主任委员,中国地理信息产业协会水利专业委员会副主委,湖北省减灾委专家委员会委员,国家测绘局智能空间感知工程中心技术委员会委员,长江技术经济学会理事,湖北省测绘学会理事等。

目录

一、背景
二、监测理论与方法
三、可可西里水患监测实例
四、结论与展望

内容简介

一、 背景

1.1 全球气候变化对青藏高原河湖水资源与生态环境有深远影响


1.2 高原湖泊水文情势显著变化

可可西里卓乃湖、库赛湖、海丁诺尔和盐湖高原湖泊水文情势发生显著变化,卓乃湖发生湖水漫溢,进入下游湖泊,导致盐湖水位上涨,通过清水河流入楚玛尔河,可能对青藏铁路、青藏公路、油气管道、通讯线路和输电线塔等国家战略基础设施构成安全威胁。


当前青海省部分湖泊呈现出逐渐扩展趋势。可可西里盐湖水面面积由2011年的45.89km2增大至195.74km2,增加了4倍以上,盐湖水面高程呈持续上升趋势。海西州大柴旦地区的小柴旦湖面积持续扩大,2018年已逼近柳格高速、德小高速公路,最近距离只有10m左右。内流区水体外流,可能对青海省乃至整个青藏高原水循环、地质、生态环境等各个方面都产生显著影响。

二、监测理论与方法

高原河湖水患的特点:自然环境恶劣、传统的气象水文监测站网缺失、基础数据难以获取等。
综合运用卫星遥感、无人机遥感、高精度GPS实地踏勘、多波束水下地形探测、高频雷达测流、卫星通信等先进技术,以高原河湖为监测对象,建立天-空-地-水多平台高原河湖水情变化及影响因子立体监测系统,开展高原河湖水文监测,预测高原河湖水文情势未来发展趋势,科学应对与治理水患。

2.1 技术路线

(1)遥感监测
从湖泊几何形态、湖泊水(冰)面高程、湖泊周边地形沉降三个方面开展湖泊遥感监测。

(2)实地测量与无人机遥感
利用星载差分高精度GPS设备(RTX),采集盐湖水(冰)面高程。实测入湖河段流量流速。
充分利用实地勘测的机会,利用无人机分区域对湖泊集水区域进行数据采集,建立高精度地形数据和正射影像。同时对湖泊周边区域地表覆盖类型建立解译标志库。

(3)湖泊水下地形测量
基于多波束探测设备获取高原河湖水下地形,建立湖泊面积-容积-水位关系曲线。

三、可可西里水患监测实例

近年来,长江水利委员会长江科学院持续开展了江源科学考察,成立了“高原河湖立体监测”创新团队。尤其关注可可西里以盐湖为代表的高原湖泊水文情势变化及对楚玛尔河的影响,联合青海省水利部门开展了遥感监测、水下地形测量等大量工作,积累了丰富的基础数据和工作经验。

长江科学院搜集了2015年1月~12月,2016年1月~12月的高分一号卫星数据和1995年至2011年的陆地卫星数据。主要基于高分一号卫星数据提取了库赛湖和盐湖的2015年和2016年的年内面积变化过程。


在库赛湖水体表面分布均匀的8个点位进行了水环境观测实验和水样采集,而且对库赛湖不同深度的水体进行了水样采集。
在库赛湖深度达到64米深位置处(库赛湖-8),分别在该点位表面、10米深处、20米深处、30米深处、40米深处、50米深处、60米深处和湖底进行了水样采集,初步化验结果表明库赛湖无机碳浓度随深度加深浓度上升,有机碳浓度随深度加深浓度降低,水体含盐量都在14000毫克每升以上,最高浓度超过20000毫克每升,除水底外含盐量浓度随深度增高持续上升。

2017年6月27日在库赛湖下泄湖口处与海丁诺尔的连通河道进行流量测验。断面距离湖口215m,地理坐标为东经93°05.3929′、北纬35°39.2438′。测验河段水流平稳,河道顺直,为细砂砾石河床,两岸地形平缓,植被覆盖度较低。


2017年9月2日前往海丁诺尔入湖口处连通河道进行了流量测验,2017年9月3日前往库赛湖下泄湖口处与海丁诺尔的连通河道进行了流量测验。


2018年5月底6月初长江科学院联合青海省水文局开展盐湖水下地形测量,测得盐湖最深处达到24.86米,作业期间使用RTX设备实测盐湖水面高程为4419.88米(大地高)。


2018年6月长江科学院联合青海省水文局开展高原河湖生态环境高精度立体监测得到中央电视台新闻联播报道。

为了分析盐湖湖泊水体面积年内的变化规律,长江科学院空间所收集了2014年1月至2018年12月逐月的高分卫星数据和1995年至2011年的陆地卫星数据。通过对时间序列卫星数据进行必要的预处理,当前已经基于高分一号卫星数据提取了盐湖2015年至2018年的年内水面面积变化过程。

四、结论与展望

1、由于气候变化等因素导致的高原河湖水患问题比较突出,需要足够重视;

2、当前对高原河湖水患的认知还很有限,需要综合利用高新技术,在长期观测的基础上对高原河湖水循环规律、机理等进一步深入研究;开展高原河湖水文情势变化影响因子机理分析;

3、建立适合高原河湖天空地水立体监测系统平台,对高原河湖造成的水患、生态环境影响等方面开展持续有效的监测。

高原河湖水患应急监测技术与应用
谭德宝 长江水利委员会长江科学院

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  • 幺不语 2019-6-13 16:15
    第34期 高原河湖水患应急监测技术与应用

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