乌海湖库区河床裸露面积变化趋势

王晴

摘要 利用2015—2021年GF1号卫星遥感资料分析乌海湖库区河床裸露面积。结果表明：（1）乌海湖库区河床裸露面积逐月呈波动变化，总体趋势为波动上升;库区每年河床裸露面积最大，基本上出现在每年11月和12月，库区每年河床裸露面积最小基本上出现在每年4月和5月。（2）乌海湖库区河床裸露面积年内季变化趋势为：乌海湖建成以来2015—2021年各季度的裸露面积由小到大依次是：春季（3—5月）、冬季（12—2月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）。（3）乌海湖库区河床年平均裸露面积整体呈上升趋势，其中2015—2018年年平均裸露面积变化不大，2019—2021年裸露面积整体高于2015—2018年，且裸露面积波动变化，但波动程度不大。

关键词 裸露面积;GF1;乌海湖;遥感

中图分类号：TV147 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2022）03–0146–03

黄河乌海段沿甘德尔山与五虎山间，由南北奔流而过，流经乌海市105 km[1]。2014年后在黄河乌海段上修建海勃湾水利枢纽大坝，在包兰铁路乌达铁桥以上至黄河水利枢纽大坝河面增宽，河面增宽处水势较缓，河水变浅，河心沙滩增多。本次研究河床裸露面积变化就是由在黄河上修建水利枢纽大坝增宽河面形成的乌海湖区域[2]。

1 资料与方法

遥感技术应用范围广泛，近年来，在水域方面的应用也越趋成熟，常用于调查水域面积、水域深度等有关水体特征向量[3-4]。本文主要以乌海湖区域范围2015—2021年高分1号（GF1）影像为数据源，对乌海湖裸露面积进行提取[5]。

2 乌海湖库区河床裸露面积的变化趋势

2.1 乌海湖库区河床裸露面积的逐月变化趋势

由图1可知，乌海湖库区河床裸露面积逐月呈波动变化，总体趋势为波动上升[6]。裸露整体有3种状态：（1）裸露面积小于5 km2的平稳状态;（2）裸露面积呈现5～20 km2之间的大幅度波动状态;（3）异常的单个高值点裸露面积>20 km2。2015年1—10月裸露面积为平稳状态，其中1—3月呈小幅下降趋势，3—10月变化幅度较小;2015年11—2016年1月裸露为大幅度波动状态，其中2015年11月激增至该年裸露最大面积;2016年2—9月裸露面积为平稳状态，其中2—5月有小幅波动，6—9月裸露面积小、变化幅度也较小;2016年10—2017年1月裸露面积呈大幅度波动状态，其中2016年11月的裸露面积最大;2017年2—2018年10月为平稳状态，其中除2017年3月、12月和2018年7月裸露面积突然激增至波动状态区间，其中2017年3月的裸露面积最大;2018年11—2019年10月为大幅度波动状态，其中除2019年4—5月处于平稳状态区间，2018年12月的裸露面积最大;2019年11—12月处于异常的单个高值点，其中2019年12月的年内裸露面积最大;2020年2月大幅度波动状态;2020年3—6月处于平稳状态;2020年7—9月处于异常的单个高值点，其中除2020年8月处于大幅度波动状态区间，其中2020年7月的裸露面积最大;2020年10—12月处于大幅度波动状态;2021年1—2月处于平稳状态;2021年3月处于异常的单个高值点;2021年4月处于平稳状态;2021年5—7月处于大幅度波动状态;2021年8月处于异常的单个高值点;2021年10月处于大幅度波动状态;2021年11月处于异常的单个高值点，其中2021年11月的裸露面积最大。

从上述分析可知，乌海湖库区每年河床裸露面积最大基本上出现在11月和12月，库区每年河床裸露面积最小基本上出现在4月和5月;2019后除春季（3—5月）外，其他绝大多数时间河床裸露大于5 km2，而2019年前除11月和12月外，绝大多数时间裸露都小于5 km2。

2.2 乌海湖库区河床裸露面积的年内季变化趋势

由图2可知，乌海湖年内裸露面积季节特点比较明显，且2019年前后裸露情况大不同，因此分析乌海湖库区裸露面积季节变化趋势[7]。总体来看，乌海湖2015—2021年各季度的裸露面积由小到大依次是：春季（3—5月）、冬季（12—翌年2月）、夏季（6—8月）和秋季（9—11月）。从分时间段来看，乌海湖建成初期（2015—2018年）各季度中裸露面积由小到大依次是：夏季（6—8月）、春季（3—5月）、秋季（9—11月）和冬季（12—2月）;乌海湖建成相对后期（2019—2021年）各季度的裸露面积由小到大依次是：春季（3—5月）、冬季（12—2月）、夏季（6—8月）和秋季（9—11月）。由此能够明显看出2019年至今河床各季度裸露面积均明显高于初期（2015—2018年）。

2.3 乌海湖库区河床裸露面积的年变化趋势

由图3可知，乌海湖库区河床年平均裸露面积整体呈上升趋势，其中2015—2018年年平均裸露面积变化不大，2019—2021年裸露面积整体高于2015—2018年，且裸露面积波动变化但波动程度不大。年内最小裸露面积逐年变化不大，呈稳定状态;年内最大裸露面积逐年变化明显，整体呈上升趋势，2015—2018年上升幅度小于2018—2021年。按现有卫星资料数据分析，自2015年至今裸露面积极大值为40.4144 km2，出现在2020年7月29日;裸露面积极小值为0.055 2 km2，出現在2015年5月23日。

2.4 乌海湖不同水位下轮廓面积变化的监测分析

乌海湖是受水利枢纽大坝调控水位的人工湖，不同水位下湖的水域轮廓面积会发生相应变化，造成不同影响，因此对湖水的水域轮廓面积进行监测分析十分必要。不同水位乌海湖轮廓形态如图4所示，库区水位基本在1 069～ 1 076 m之间变化，核心区轮廓面积在59.323 8～82.549 9 km2之间变化。

由图5可知，乌海湖的水位与外围轮廓面积呈正相关趋势，随水位升高，外围轮廓面积扩大。主要轮廓变化区域为乌海湖西侧上段和下段，其余位置轮廓变化不明显，西侧的上段为乌海湖设计开发的旅游小岛项目。通过分析可知，当水位<1 074 m时，旅游岛周围区域将全部裸露，船只无法通过，故而无法产生沙水相连的设计旅游项目的效益，对水域的轮廓面积影响大。而当水位<1 073 m时，西侧下段将形成与河岸相连的成片次生湿地或裸露;水位≥1 073 m时，虽然也存在次生湿地或裸露，但未与河岸相连，对水域的轮廓面积影响也相对较大。建议水位降至1 073 m或1 074 m时，相关部门要发出相应的应对措施通知。

3 研究结论

（1）乌海湖库区河床裸露面积的逐月呈波动变化，总体趋势为波动上升;库区每年河床裸露面积最大基本上出现在11月和12月，库区每年河床裸露面积最小基本上出现在4月和5月[8]。

（2）乌海湖库区河床裸露面积的年内季变化趋势为：总体来看，乌海湖建成以来2015—2021年各季度的裸露面积由小到大依次是：春季（3—5月）、冬季（12—2月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）[9]。分时间段来看，乌海湖建成初期2015—2018年各季度的裸露面积由小到大依次是：夏季（6—8月）、春季（3—5月）、秋季（9—11月）、冬季（12—2月）;而乌海湖建成相对后期的2019—2021年各季度的裸露面积由小到大依次是：春季（3—5月）、冬季（12—2月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）。

（3）乌海湖库区河床年平均裸露面积整体呈上升趋势，其中2015—2018年年平均裸露面积变化不大，2019—2021年裸露面积整体高于2015—2018年且裸露面积波动变化但波动程度不大[10]。

（4）当水位<1 074 m时，旅游岛无法产生沙水相连的设计旅游效益[11];当水位<1 073m时，西侧下段将形成与河岸相连的成片次生湿地或裸露。建议水位降至1 073 m或1 074 m时相关部门要发出相应的应对措施通知。

参考文献

[1] 烏海市志编撰委员会.乌海市志（1994 —2008年）[M].内蒙古：内蒙古人民出版社，2012：67.

[2] 张越，赵钟楠，刘震.人工湖利弊分析和建设思路初探[J].水利规划与设计，2021（11）：1-5.

[3] 廖永生.我国卫星遥感技术发展与应用思考[J].技术进展2011（5）：25-28.

[4] 徐蓉，张增祥.湖泊水体遥感提取方法比较研究[J].遥感信息，2015（1）：111-118.

[5] 刘明.基于“高分四号”卫星数据的水体提取效果评价[J].航天返回与遥感， 2016（4）：96-101.

[6] 刘慧慧.河北曹妃甸地区近海表层悬浮泥沙浓度的遥感反演与分析[D].西安：长安大学，2009.

[7] 刘建波.TM图像在大型水库库情监测管理中的应用[J].环境遥感，1996（1）：54 -58.

[8] 杨忠恩.应用模糊数学方法提取水体面积信息[J].气象，1995（4）：46-49.

[9] 都金康.SPOT卫星影像的水体提取方法及分类研究[J].遥感学报，2001（3）： 214-219.

[10] 曹荣龙，李存军.基于水体指数的密云水库面积提取及变化监测[J].测绘科学，2008（2）：158-160

[11] 谭衢霖，应用多源遥感影像提取鄱阳湖形态参数[J].北京交通大学学报， 2006（4）：26-30.

责任编辑：黄艳飞

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