CBERS在黄河首次调水调沙试验中的应用（许志辉,马浩录,陈杨,张超）

时间：2021-01-14 08:06:13　来源：柠檬阅读网本文已影响人

长期的治黄实践证明，解决黄河的泥沙问题，必须采取综合措施。黄河泥沙处理的基本思路可概括为“拦、排、放、调、挖”。其中“调”，即“调水调沙”，就是通过干流骨干工程调节水沙过程，改变黄河“水少沙多，水沙时空分布不均衡，易于造成河道淤积”的自然状态，使之适应河道的输沙特性，以减少河道淤积或节省输沙水量，最大限度地把泥沙输送入海，达到最佳输沙效果。

黄河小浪底水库的建成运用，为黄河下游调水调沙的实施提供了条件。2002年7月4日黄河进行了首次调水调沙试验，利用小浪底水库塑造人工洪水，冲刷黄河下游河道，缓解下游河段的淤积抬高趋势。遥感技术在此次调水调沙试验中，对下游河势演变、漫滩等情况进行了监测，其中8月27日东坝头至陶城铺河段的两景中巴地球资源卫星（CBERS）数据在漫滩监测、灾害统计与评估中发挥了重要作用，应用情况表明该数据效果良好。

1 监测河段概况

黄河下游东坝头至陶城铺河段长227千米，此河段游荡多变，处于强烈堆积状态，堤距大，滩面广，滩区分布众多村庄，同时该河段也是“二级悬河”发育最为严重的河段，“槽高、滩低、堤根洼”，为黄河防汛关键的河段之一。

2 CBERS监测调水调沙应用

在黄河调水调沙结束后，获取了2002年8月27日的P373R60、P373R61共两景CBERS-01 CCD数据，选用4、3、2波段合成图像，经过图像几何精校正、图像镶嵌、图像增强等处理，结合调水调沙前获取的其它遥感数据，进行河势变化分析、漫滩边界确定、灾害统计与评估等工作。

2.1 河势变化

东坝头至陶城铺河段河道整治工程比较完善，除部分河段外，能基本适应水沙条件的变化。试验期间，河势流路基本规顺、稳定，工程靠溜部位变化幅度小。但局部河段形成的不利河势仍然存在，如禅房工程仍为两头靠河，湾底出滩。蔡集、王夹堤河湾靠河情况较好，但工程靠溜位置仍然偏上，青庄险工靠溜部位也仍然偏上。南小堤河湾工程靠溜仍然不理想，主流顶冲在南小堤上延工程上首，南小堤险工仅最后三道坝靠水，滩地导溜。彭楼控导工程靠溜位置仍在12号坝以下，老宅庄工程靠溜位置仍旧偏上，桑庄险工仅最后一道坝靠水。

2.2 漫滩情况

试验期间，当调水调沙水头进入高村以下河段后，流量虽然保持在2000立方米/秒左右，但因水位较高，2002年7月9日以后，一些滩区生产堤口门溃决，陆续造成河南濮阳县习城滩及渠村东滩、山东东明县北滩、河泽岔河头滩、鄄城县左营滩、郓城县徐码头滩四杰滩进水而被淹没。2002年8月27日CBERS数据监测显示，部分漫滩区域积水仍然比较严重，共计淹没面积约达216平方公里，其中耕地面积约1.81万平方公顷，水围村庄187个，同时造成平工段约80千米堤防偎水。

分析漫滩的主要原因，是2001年以前的两三年时间里，下游河道汛期最大流量还不足1000立方米/秒，致使主河槽淤积抬高，过流能力明显降低，关键河段河床过流条件与此次来水不相适应，从而导致多个滩区大面积进水漫滩。

3 CBERS调水调沙应用启示

3.1 调水调沙对河势演变有积极作用

河势演变强度受来水来沙影响，调水调沙使河道在前期枯水基础上增加了2倍以上的流量，相当于现今一场中常洪水，增加了河势演变能量。基于下游河道整治规划流路已经确定，整治工程多已修建，河床边界条件得到一定的强化，河势游荡已受到一定的限制，在此背景条件下，调水调沙加诸于河流的能量对河势演变的影响远非自然状态。调水调沙为河势稳定创造条件，在枯水期，工程前及上下工程之间主溜弯曲，常有大小不等的心滩、边滩出现，一旦心滩边滩发育增大，量变引起质变，河势会发生一定程度变化。调水调沙提供的水流条件足以使这些心滩、边滩消失或限制其发展，使流路畅通，河势继续稳定。CBERS监测影像显示，工程配套完善的河段，河势进一步稳定；
工程配套较差的河段，河势朝有利方向发展，工程不配套或配套不良的河段，河势演变较大，但也局限于一定的范围。

3.2 增强对黄河下游防汛形势的严峻性认识

试验期间，高村上下河段流量不足2000立方米/秒时就发生了漫滩，高村水文站2980立方米/秒流量的水位比“96.8”洪水同流量水位高出0.55米。这些现象表明，黄河下游主槽萎缩、悬河加剧、过洪能力减小的趋势有了进一步发展，提醒人们必须更加清醒的认识到：黄河下游河道主槽过洪能力严重降低，小浪底水库运用初期阶段，下游河道主槽过洪能力增加的估计不能过于乐观；
即使发生中小洪水，都可能造成非常危急的抗洪抢险局面。

4 结语

常规的水文测验所取得的资料真实可靠，但其不足之处主要表现为点状数据信息，对整体宏观的信息不易全面掌握，遥感方法能充分发挥宏观优势，而且其时效性也非常高，与常规的水文测验、现场调查相结合，能够形成优势互补，遥感监测是黄河调水调沙试验不可替代的监测手段之一。

调水调沙试验中，CBERS遥感监测成果以宏观的角度，客观地反映了遥感数据获取时刻调水调沙洪水的平面分布状态，位置详尽、准确，具有非常好的可量测性，在局部河势变化研究、漫滩灾害统计与评估、工情险情监测等多个领域得到了积极的应用。CEBRS数据对黄河调水调沙试验的成功监测，反映出CBERS数据在水利行业具有广阔的应用前景，特别是CBERS系列卫星具有侧摆功能，在水灾害监测上将更具有时效性优势。

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