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基于卫星遥感图像的丰满水库冰情演变规律研究

李楠 曹蕊 脱友才 邓云

李楠,曹蕊,脱友才,等. 基于卫星遥感图像的丰满水库冰情演变规律研究[J]. 水利水运工程学报,2020(3):19-28 doi:  10.12170/20200227004
引用本文: 李楠,曹蕊,脱友才,等. 基于卫星遥感图像的丰满水库冰情演变规律研究[J]. 水利水运工程学报,2020(3):19-28 doi:  10.12170/20200227004
(LI Nan, CAO Rui, TUO Youcai, et al. Research on ice regime evolution of the Fengman Reservoir based on satellite remote sensing images[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(3): 19-28. (in Chinese)) doi:  10.12170/20200227004
Citation: (LI Nan, CAO Rui, TUO Youcai, et al. Research on ice regime evolution of the Fengman Reservoir based on satellite remote sensing images[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(3): 19-28. (in Chinese)) doi:  10.12170/20200227004

基于卫星遥感图像的丰满水库冰情演变规律研究

doi: 10.12170/20200227004
基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金资助项目(51309169)
详细信息
    作者简介:

    李 楠(1987—),男,山西太原人,工程师,博士,主要从事环保水保管理工作。E-mail:linan@ylhdc.com.cn

    通讯作者:

    脱友才(E-mail:tuoyoucai@scu.edu.cn

  • 中图分类号: TV697.2

Research on ice regime evolution of the Fengman Reservoir based on satellite remote sensing images

  • 摘要: 基于ENVI 5.1软件平台,采用Landsat-7和Landsat-8卫星遥感图像,对吉林市丰满水库的卫星遥感图像进行冰情解译和库表温度反演,探究丰满水库的整体冰情演变规律及其与库区水体热力演变的关系。结果表明:在整个冰期,丰满水库入流条件稳定,库区冰情受水体热力学影响显著;在结冰期,库区表层水温呈库中低、坝前和库尾高的分布规律,结冰过程从库区中部开始,逐渐向坝前和库尾发展,坝前最后封冻;在稳封期,库区冰盖下水温呈垂向逆温分布,冰盖厚度沿程分布不均匀,库尾存在10~30 km的明流段;在开河期,库区表层水温自库尾至坝前呈沿程降温分布,水库以文开河的形式自库尾向坝前逐渐开河。
  • 图  1  丰满水库平面示意

    Figure  1.  Sketch map of Fengman Reservoir

    图  2  冰情解译结果与当日卫星遥感照片对比

    Figure  2.  Comparisons of ice interpretation results and satellite images of Fengman Reservoir

    图  3  2011-2012年丰满水库结冰期冰情解译结果

    Figure  3.  Ice interpretation results of Fengman Reservoir during the freeze-up period of 2011-2012

    图  4  2012-2013年丰满水库结冰期冰情解译结果

    Figure  4.  Ice interpretation results of Fengman Reservoir during the freeze-up period of 2012-2013

    图  5  2014年丰满水库开河期冰情解译结果

    Figure  5.  Ice interpretation results of Fengman Reservoir during the break-up period of 2014

    图  6  2016年丰满水库开河期冰情解译结果

    Figure  6.  Ice interpretation results of Fengman Reservoir during the break-up period of 2016

    图  7  2013年丰满水库表层温度反演结果与当日卫星遥感照片(单位:℃)

    Figure  7.  Surface temperature retrieval results and satellite images of Fengman Reservoir of 2013 (unit: ℃)

    图  8  2014年2月23日丰满水库立面二维水温与冰盖分布

    Figure  8.  2D vertical water temperature and ice cover distributions of Fengman Reservoir on Feb. 23, 2014

    图  9  2014年丰满水库表层温度反演结果与当日卫星遥照片(单位:℃)

    Figure  9.  Surface temperature retrieval results and satellite images of Fengman Reservoir of 2014 (unit: ℃)

    表  1  库表实测水温与反演水温对比

    Table  1.   Comparisons of surface water temperature between observed and retrieval results

    验证区域验证日期所处时期实测水温/℃反演水温/℃绝对误差/℃
    丰满坝前区域2014-04-19升温期 3.8 4.20.4
    2014-10-28降温期12.910.52.4
    2015-04-22升温期 3.6 4.50.9
    2015-10-31降温期11.1 9.61.5
    永庆坝下区域2014-04-19升温期 4.8 6.21.4
    2014-10-28降温期11.6 9.42.2
    2015-04-22升温期 5.2 7.22.0
    2015-10-31降温期 9.8 8.11.7
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    表  2  丰满水库结冰期冰覆盖面积统计

    Table  2.   Statistics of ice coverage rate of Fengman Reservoir during the freeze-up period

    结冰期时段日期冰覆盖面积/km2水面积/km2冰覆盖率/%已封冻区域
    2011-2012年2011-11-29 44.037154.11122.22库中段、蛟河支库
    2011-12-15100.639 97.51150.79库中段、蛟河支库
    2011-12-31196.558 1.59199.20全库区
    2012-01-16195.732 2.41798.78全库区、库尾有明流段
    2012-2013年2012-12-01 22.277175.87611.24库中段
    2012-12-17 97.120101.03149.01库中段、库尾段、蛟河支库
    2013-01-18197.248 0.90499.54全库区
    2013-02-03192.442 5.77197.09全库区、库尾有明流段
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    表  3  丰满水库结冰期断面岸冰宽度统计

    Table  3.   Statistics of border ice width of Fengman Reservoir during the freeze-up period

    日期断面距
    坝址位置/km
    断面
    宽度/m
    岸冰
    宽度/m
    岸冰占断面
    宽度比例/%
    2011-11-29 51 147 84 7.32
    45 571 30 5.25
    140 180 3016.67
    2011-12-15 51 14712711.07
    45 571 6010.51
    140 180 3016.67
    2012-12-01 51 147 42 3.66
    45 571 30 5.25
    140 180 3016.67
    2012-12-17 51 147 85 7.41
    45 57112021.02
    140 180断面封冻断面封冻
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    表  4  丰满水库开河期冰覆盖面积统计

    Table  4.   Statistics of ice coverage rate of Fengman Reservoir during the break-up period

    日期冰覆盖面积/km2水面积/km2冰覆盖率/%已开河区域
    2014-03-02188.872 9.29295.31库尾段
    2014-03-18183.630 14.53092.67库尾段、库中段
    2014-03-26176.576 21.64289.08库尾段、库中段
    2014-04-190198.1610全库区
    2016-03-15188.647 9.60895.15库尾段
    2016-03-31180.972 17.18191.33库尾段、库中段
    2016-04-08161.876 36.28781.69库尾段、库中段、坝前局部区域
    2016-04-240198.1610全库区
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-02-27
  • 网络出版日期:  2020-06-15
  • 刊出日期:  2020-06-01

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