烏海湖庫區河床裸露面積變化趨勢

王晴

摘要 利用2015—2021年GF1號衛星遙感資料分析烏海湖庫區河床裸露面積。結果表明：（1）烏海湖庫區河床裸露面積逐月呈波動變化，總體趨勢為波動上升;庫區每年河床裸露面積最大，基本上出現在每年11月和12月，庫區每年河床裸露面積最小基本上出現在每年4月和5月。（2）烏海湖庫區河床裸露面積年內季變化趨勢為：烏海湖建成以來2015—2021年各季度的裸露面積由小到大依次是：春季（3—5月）、冬季（12—2月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）。（3）烏海湖庫區河床年平均裸露面積整體呈上升趨勢，其中2015—2018年年平均裸露面積變化不大，2019—2021年裸露面積整體高于2015—2018年，且裸露面積波動變化，但波動程度不大。

關鍵詞 裸露面積;GF1;烏海湖;遙感

中圖分類號：TV147 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2022）03–0146–03

黃河烏海段沿甘德爾山與五虎山間，由南北奔流而過，流經烏海市105 km[1]。2014年后在黃河烏海段上修建海勃灣水利樞紐大壩，在包蘭鐵路烏達鐵橋以上至黃河水利樞紐大壩河面增寬，河面增寬處水勢較緩，河水變淺，河心沙灘增多。本次研究河床裸露面積變化就是由在黃河上修建水利樞紐大壩增寬河面形成的烏海湖區域[2]。

1 資料與方法

遙感技術應用范圍廣泛，近年來，在水域方面的應用也越趨成熟，常用于調查水域面積、水域深度等有關水體特征向量[3-4]。本文主要以烏海湖區域范圍2015—2021年高分1號（GF1）影像為數據源，對烏海湖裸露面積進行提取[5]。

2 烏海湖庫區河床裸露面積的變化趨勢

2.1 烏海湖庫區河床裸露面積的逐月變化趨勢

由圖1可知，烏海湖庫區河床裸露面積逐月呈波動變化，總體趨勢為波動上升[6]。裸露整體有3種狀態：（1）裸露面積小于5 km2的平穩狀態;（2）裸露面積呈現5～20 km2之間的大幅度波動狀態;（3）異常的單個高值點裸露面積>20 km2。2015年1—10月裸露面積為平穩狀態，其中1—3月呈小幅下降趨勢，3—10月變化幅度較小;2015年11—2016年1月裸露為大幅度波動狀態，其中2015年11月激增至該年裸露最大面積;2016年2—9月裸露面積為平穩狀態，其中2—5月有小幅波動，6—9月裸露面積小、變化幅度也較小;2016年10—2017年1月裸露面積呈大幅度波動狀態，其中2016年11月的裸露面積最大;2017年2—2018年10月為平穩狀態，其中除2017年3月、12月和2018年7月裸露面積突然激增至波動狀態區間，其中2017年3月的裸露面積最大;2018年11—2019年10月為大幅度波動狀態，其中除2019年4—5月處于平穩狀態區間，2018年12月的裸露面積最大;2019年11—12月處于異常的單個高值點，其中2019年12月的年內裸露面積最大;2020年2月大幅度波動狀態;2020年3—6月處于平穩狀態;2020年7—9月處于異常的單個高值點，其中除2020年8月處于大幅度波動狀態區間，其中2020年7月的裸露面積最大;2020年10—12月處于大幅度波動狀態;2021年1—2月處于平穩狀態;2021年3月處于異常的單個高值點;2021年4月處于平穩狀態;2021年5—7月處于大幅度波動狀態;2021年8月處于異常的單個高值點;2021年10月處于大幅度波動狀態;2021年11月處于異常的單個高值點，其中2021年11月的裸露面積最大。

從上述分析可知，烏海湖庫區每年河床裸露面積最大基本上出現在11月和12月，庫區每年河床裸露面積最小基本上出現在4月和5月;2019后除春季（3—5月）外，其他絕大多數時間河床裸露大于5 km2，而2019年前除11月和12月外，絕大多數時間裸露都小于5 km2。

2.2 烏海湖庫區河床裸露面積的年內季變化趨勢

由圖2可知，烏海湖年內裸露面積季節特點比較明顯，且2019年前后裸露情況大不同，因此分析烏海湖庫區裸露面積季節變化趨勢[7]。總體來看，烏海湖2015—2021年各季度的裸露面積由小到大依次是：春季（3—5月）、冬季（12—翌年2月）、夏季（6—8月）和秋季（9—11月）。從分時間段來看，烏海湖建成初期（2015—2018年）各季度中裸露面積由小到大依次是：夏季（6—8月）、春季（3—5月）、秋季（9—11月）和冬季（12—2月）;烏海湖建成相對后期（2019—2021年）各季度的裸露面積由小到大依次是：春季（3—5月）、冬季（12—2月）、夏季（6—8月）和秋季（9—11月）。由此能夠明顯看出2019年至今河床各季度裸露面積均明顯高于初期（2015—2018年）。

2.3 烏海湖庫區河床裸露面積的年變化趨勢

由圖3可知，烏海湖庫區河床年平均裸露面積整體呈上升趨勢，其中2015—2018年年平均裸露面積變化不大，2019—2021年裸露面積整體高于2015—2018年，且裸露面積波動變化但波動程度不大。年內最小裸露面積逐年變化不大，呈穩定狀態;年內最大裸露面積逐年變化明顯，整體呈上升趨勢，2015—2018年上升幅度小于2018—2021年。按現有衛星資料數據分析，自2015年至今裸露面積極大值為40.4144 km2，出現在2020年7月29日;裸露面積極小值為0.055 2 km2，出現在2015年5月23日。

2.4 烏海湖不同水位下輪廓面積變化的監測分析

烏海湖是受水利樞紐大壩調控水位的人工湖，不同水位下湖的水域輪廓面積會發生相應變化，造成不同影響，因此對湖水的水域輪廓面積進行監測分析十分必要。不同水位烏海湖輪廓形態如圖4所示，庫區水位基本在1 069～ 1 076 m之間變化，核心區輪廓面積在59.323 8～82.549 9 km2之間變化。

由圖5可知，烏海湖的水位與外圍輪廓面積呈正相關趨勢，隨水位升高，外圍輪廓面積擴大。主要輪廓變化區域為烏海湖西側上段和下段，其余位置輪廓變化不明顯，西側的上段為烏海湖設計開發的旅游小島項目。通過分析可知，當水位<1 074 m時，旅游島周圍區域將全部裸露，船只無法通過，故而無法產生沙水相連的設計旅游項目的效益，對水域的輪廓面積影響大。而當水位<1 073 m時，西側下段將形成與河岸相連的成片次生濕地或裸露;水位≥1 073 m時，雖然也存在次生濕地或裸露，但未與河岸相連，對水域的輪廓面積影響也相對較大。建議水位降至1 073 m或1 074 m時，相關部門要發出相應的應對措施通知。

3 研究結論

（1）烏海湖庫區河床裸露面積的逐月呈波動變化，總體趨勢為波動上升;庫區每年河床裸露面積最大基本上出現在11月和12月，庫區每年河床裸露面積最小基本上出現在4月和5月[8]。

（2）烏海湖庫區河床裸露面積的年內季變化趨勢為：總體來看，烏海湖建成以來2015—2021年各季度的裸露面積由小到大依次是：春季（3—5月）、冬季（12—2月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）[9]。分時間段來看，烏海湖建成初期2015—2018年各季度的裸露面積由小到大依次是：夏季（6—8月）、春季（3—5月）、秋季（9—11月）、冬季（12—2月）;而烏海湖建成相對后期的2019—2021年各季度的裸露面積由小到大依次是：春季（3—5月）、冬季（12—2月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）。

（3）烏海湖庫區河床年平均裸露面積整體呈上升趨勢，其中2015—2018年年平均裸露面積變化不大，2019—2021年裸露面積整體高于2015—2018年且裸露面積波動變化但波動程度不大[10]。

（4）當水位<1 074 m時，旅游島無法產生沙水相連的設計旅游效益[11];當水位<1 073m時，西側下段將形成與河岸相連的成片次生濕地或裸露。建議水位降至1 073 m或1 074 m時相關部門要發出相應的應對措施通知。

參考文獻

[1] 烏海市志編撰委員會.烏海市志（1994 —2008年）[M].內蒙古：內蒙古人民出版社，2012：67.

[2] 張越，趙鐘楠，劉震.人工湖利弊分析和建設思路初探[J].水利規劃與設計，2021（11）：1-5.

[3] 廖永生.我國衛星遙感技術發展與應用思考[J].技術進展2011（5）：25-28.

[4] 徐蓉，張增祥.湖泊水體遙感提取方法比較研究[J].遙感信息，2015（1）：111-118.

[5] 劉明.基于“高分四號”衛星數據的水體提取效果評價[J].航天返回與遙感， 2016（4）：96-101.

[6] 劉慧慧.河北曹妃甸地區近海表層懸浮泥沙濃度的遙感反演與分析[D].西安：長安大學，2009.

[7] 劉建波.TM圖像在大型水庫庫情監測管理中的應用[J].環境遙感，1996（1）：54 -58.

[8] 楊忠恩.應用模糊數學方法提取水體面積信息[J].氣象，1995（4）：46-49.

[9] 都金康.SPOT衛星影像的水體提取方法及分類研究[J].遙感學報，2001（3）： 214-219.

[10] 曹榮龍，李存軍.基于水體指數的密云水庫面積提取及變化監測[J].測繪科學，2008（2）：158-160

[11] 譚衢霖，應用多源遙感影像提取鄱陽湖形態參數[J].北京交通大學學報， 2006（4）：26-30.

責任編輯：黃艷飛

Change Trend of Exposed Area of Riverbed in Wuhai Lake Reservoir Area

WANG Qing （Wuhai Meteorological Bur-eau， Wuhai， Inner Mongolia 016040）

Abstract Based on the remote sensing data of GF1 satellite from 2015 to 2021， the exposed area of riverbed in Wuhai lake reservoir area is analyzed. The results showed that： （1） the exposed area of riverbed in Wuhai lake reservoir area fluctuated month by month， and the overall trend was fluctuating and rising; The largest exposed area of riverbed in the reservoir area basically occured in November and December every year， and the smallest exposed area of riverbed in the reservoir area basically occured in April and may every year. （2） The annual and seasonal variation trend of the exposed area in wuhai Lake reservoir area was as follows： Since the completion of Wuhai Lake in 2015-2021， the exposed area in each quarter from small to large was spring （March to May）， winter （December to February）， summer （June to August） and autumn （September to November）. （3） The average annual exposed area of riverbed in Wuhai lake reservoir area showed an upward trend as a whole. The average annual exposed area changes little from 2015 to 2018. The exposed area from 2019 to 2021 was higher than that from 2015 to 2018， and the exposed area fluctuates， but the fluctuation degree was small.

Key words Bare area; GF1; Wuhai Lake; Remote sensing