基于遥感和GIS的信江尾闾及入鄱阳湖口冲淤变化分析

陈卉萍，章 重

（江西省水利科学研究院，江西 南昌 330029）

0 引言

河道岸线与流域防洪、供水、航运及河流生态等关系密切。遥感技术具有多时相、大范围、光谱信息丰富等特点，对于研究时间跨度广的河道演变有着明显的优势[1]。因此遥感技术可以从宏观上研究河道演变的机理，在研究河道的变化规律方面具有特殊的作用[2]。

信江位于江西省东北部，是鄱阳湖水系五大河流之一。信江流域修建了大批防洪发电工程，由于历史、经济等各种原因，存在河道生态环境逐渐变差等问题。

本文以信江尾闾的东大河、西大河两大分支及其入湖口为实验对象，利用遥感技术研究河道演变规律，并分析引起形态变化的主要因素。研究成果对信江周边区域的防洪安全和水资源可持续利用等可起到理论与信息支持作用，为河道整治及岸带开发决策提供必要的依据。

1 研究现状

遥感技术对信息的实时动态监测，相比费时、费力的传统研究具一定的优势。

肖志远等[3]利用GIS技术分析城陵矶至螺山河段的槽蓄量变化规律，得出20世纪70年代该河段淤积严重的结论。李茂田等[4]利用GIS与DEM技术定量模拟40 a来九江河段冲淤过程，发现河床淤积主要集中在上游。许静[5]建立闽江下游干流竹岐至侯官段的水深遥感反演模型，得出2001年至2003年该河段河床下切严重的结论。

国外文献记载，专家学者们着重于河床冲淤变化的研究，应用高分辨率卫星影像动态监测1942年至1986年法国鲁西永沿岸河口及岸线的变化受洪水影响；河道沉积物上游物源减少导致河床拓宽，以及河道下切等河道演变情况，并提出相应的解决措施[6-8]。

2 研究区概况与数据源

信江尾闾以大溪渡水位站为开端，西到瑞洪，东至乐安河入饶河口；入湖口以信江入湖处的康山河周边为区域，图1、图2展示了尾闾及入湖口的区域范围。

本文以1973年至2010年信江尾闾及入湖口的遥感影像作为主要数据源，选取了其中8幅鄱阳湖枯水期影像数据（见表1），同时结合1∶50000基础地理数据图和地图书籍等相关材料作为目视解译的辅助数据，研究近40 a来信江尾闾河道平面分布变化及其入湖口的演变规律特征。

3 研究区遥感信息提取

由于遥感数据在获取过程中存在畸变，所以首先对原始遥感影像进行辐射校正，几何配准等预处理，对不同影像使用其最优水体提取法获得水体图像，最后利用ArcGIS软件，用二值法将水体和非水体区分开，但是提取出的水体信息还包含水塘、水库等其它细小水体，因此把细小水体删除后方可得到各时相的河道矢量图，如图3。

图1 研究区域遥感示意图

图2 信江尾闾河道示意图

4 信江尾闾及入湖口演变分析

4.1 历史演变

根据历史资料记载，1928年汊筲箕港建造马档圩堵了三塘河；1936年建造了中山圩，从此三塘河与互惠河成为分流。1951年建琵琶圩，堵互惠河出口，1952年又堵互惠河进口，使互惠河成为内港（哑河），并将13座小圩联合为信河联圩，1958年建古埠联圩，1977年建信瑞联圩、枫富联圩和枫港圩，并将西大河下游58座小圩分别并入信瑞、枫富、枫港三大联圩，缩短堤线1201 m。

表1 研究区影像的选取

4.2 现代演变

根据各年份提取的河道信息对比结果，本文选取具代表性的1973年、1993年和2010年河道信息进行叠加分析，其中西大河分为5个小研究区（见图4），东大河在近时段无明显变化，故不做研究。由于篇幅限制，只放西大河A、B区的演变图，如图5、图6所示。文中选取MSS影像的754波段和TM＼ETM影像的543波段合成假彩色影像参与河道解译。在假彩色遥感影像中，水体呈蓝色，边滩和枯水期露出水面的心滩均呈棕红色，潜伏水下的滩地呈灰蓝色，沙滩呈白色。

西大河中A区为弯曲分汊河道。1973年至1993年，主汊左岸线明显向东偏移，周畈上河段变窄；1993年至2010年，周畈上的边滩整体向下游延伸，且该区河段呈现东移趋势。B区为弯曲河道，1973年至1993年，该河段的南湖洲（心滩）沿左岸缩进；1993年至2010年，南湖洲逐渐从四周缩进，洪埠河段河流旁向侵蚀，河道展宽。近40 a来，C区部分河道扩宽，程坊蒋家河段明显向北偏移；D区逐渐分流形成分支；E区河段整体往北偏移。东大河1973年至2010年，岸线基本保持稳定。

图3 信江尾闾2010年河道水体信息

图4 信江西大河研究分区平面示意图

图5 信江西大河A区演变示意图

图6 信江西大河B区演变示意图

根据上述对信江尾闾的河道变化研究，我们可以发现大溪杜至瑞洪河段（西大河段）中存在边滩拓宽，心洲缩减、岸线由南向北、由西向东移动等现象；东大河段中存在边滩消退、河道拓宽、岸线由西向东偏移等现象。河道整体变化呈现向东北偏移的趋势。

4.3 入湖口现代演变

本文选取1973年、1993年、2010年近红外波段（即MSS的Band7和TM/ETM的Band4）分为2组做对比分析。如图7中叠合影像所示，黑色表示水域，白色表示冲刷区，圆圈区域的深灰和浅灰色表示淤积区。信江流域在瑞洪镇河段下游汇入康山河并流入鄱阳湖，文中选取康山河下游区域来反映信江入湖口滩地的变化情况。

图7 1973～1993年入湖区域变化

从图7我们可以看出，1973年至1993年淤积在河流两侧的入湖区域较明显，但不集中，有向湖内扩展的趋势；1993年至2010年主河道两侧淤积不断向主流方向集中，其分支不断向湖内延长。

5 影响因素

5.1 自然因素

信江下游尾闾河道属于为分汊型河道，河段中分布许多洲滩，淤积较为严重，河势稳定性较差。

在信江的入湖口处，地下水位降低使得湖水渗透补给地下水，从而导致湖水水位下降，且水流具有严重的扩散现象。根据资料分析，得知鄱阳湖流域五河入湖年均输沙量：赣江为 916.0 万 t、信江为 214.0 万 t、抚河为 143.0 万 t、饶河为 57.7 万 t、修水为 38.0 万 t[9]。 可以看出赣江、抚河、信江含沙量相对较大，故赣、抚、信入湖河口湖岸线向湖中心推进较快，因此信江尾闾河道与入湖区域有东北方向推进的移动趋势。

5.2 人为因素

历年来，信江中下游流域的圩提不断进行加高加固，周边断续的丘陵与之共同控制信江中下游的河道走势，使河道平面形态变化趋于稳定。但是，信江中上游的水利工程兴建和鄱阳湖水位变化对信江下游河道的变形会产生一定影响。河滩、湖滩围垦对信江下游及尾闾河道产生顶托作用，使得流速减缓，泥沙淤积；信江的水库建设工程使得库区末端河段导致泥沙淤积、河床抬高较快。信江入湖口受到鄱阳湖湖内大量人工采砂活动影响，区域中淤积增多。

综上所述，河道变化和滩地演变受自然和人为因素的综合影响。自然因素主要导致边滩扩增，河道变形，人为因素的影响主要导致河道冲刷，河道心滩缩减，滩地淤高。

6 结论

本研究使用枯水期遥感影像，分别进行矢量图像叠加和影像叠合，定性、定量地分析近40 a来鄱阳湖信江入湖口演变规律特征和信江尾闾的河道及支流的空间分布走向，得出1973年至2010年期间信江尾闾区域的河道走势呈现东偏北移的趋势；入湖口主河道两侧的分支不断向湖内延伸，两侧淤积逐渐向主河道集中，且范围也不断向鄱阳湖内扩展；河道演变同时受自然和人为因素的综合影响，人为因素影响比重更大。

研究的结果基本反映了实际情况。但由于时间和数据资料的限制，还是有许多的工作有待进一步研究探讨。本文仅对信江尾闾的河道和入湖口平面信息进行了演变研究，我们还可以从竖向进行探索；本项研究还可以利用河道的各时期的水下地形数据建立该研究区域的DEM，得到各时段河道的冲淤变化图，能让研究变得可视化，更易于定量定性的分析。

[1］周成虎，骆剑承，杨晓梅，等.遥感影像地学理解与分析[M］.北京：科学出版社，2001.

[2］陈一梅，虞 娟，罗 建.遥感技术在岸滩演变分析中的应用研究[J］.遥感信息，2005.（1）：44-49.

[3］肖志远，郭海晋，徐德龙，等.城陵矶至螺山河段槽蓄量及冲淤变化计算[J］.人民长江， 2003.34（1）：38-56.

[4］李茂田，于 霞，陈中原.40年来长江九江河段河道演变及其趋势预测[J］.地理科学，2004.24 （1）： 76-82.

[5］许 静.闽江下游干流水深遥感与河道演变分析[D］.福建师范大学，2009.

[6］Del Pont，Motti E.Monitoring by remote Sensing of the geomorphological evolution of a Part of the Roussillon coastal layout （France） [J］.Geomorphology .1994.1（15）：213-225.

[7］Kondolf G M，Piegay H，Landon N.Channel response to increased and decreased bed～load supply from land use change.contrasts between two catchments[J］.Geomorphology.2002.45：35-51.

[8］JP Bravard.Dynamics of rivers in the French Alps in the late Middle Ages and Modern [J］.Liege GeographicSociety Bulletin.1989.12：45-61.

[9］水利部长江水利委员会.长江泥沙公报[R］.2005.