ZY3數(shù)據(jù)的南水北調西線生態(tài)遙感調查研究

南水北調西線工程是一項非常宏大的水利工程,工程建設對我國經(jīng)濟發(fā)展和社會進步具有十分重要意義。概述了南水北調西線一期工程從論證、超前期規(guī)劃研究到工程實施的發(fā)展過程,介紹了調水工程區(qū)地質條件、主要活動斷裂及其組合特征,分析了可用水量、存在的主要地質問題以及工程建設對環(huán)境和社會的影響,并提出了今后研究應注意的幾個問題。

以調水區(qū)生態(tài)需水為研究對象,以可操作性為原則,從水循環(huán)角度,提煉調水區(qū)生態(tài)保護具體目標,構建了河道生態(tài)建設中"水-生境"平衡系統(tǒng)及調控系統(tǒng),提出以目標生態(tài)需水閾值來確定生態(tài)水文調控方案。并用該方案對調水區(qū)各壩址進行生態(tài)水文調控計算,結果表明,調控后各控制斷面10—次年3月的生態(tài)基流基本在年均流量的10%以上;在繁殖期4—9月各控制斷面的生態(tài)基流基本在年均流量的30%以上,指標處于好的評價。

南水北調西線工程是改善西部地區(qū)缺水和改善大西北生態(tài)環(huán)境及確保工農業(yè)牧業(yè)發(fā)展的工程。它不僅會使龍羊峽多年調節(jié)的大型水庫充分發(fā)揮調節(jié)作用，提高黃河干流上各級電站的出力，還會推動青海省東南部經(jīng)濟發(fā)展建設，經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益都會十分明顯。

分析了南水北調西線一期的生態(tài)補償問題,討論了所涉及的補償主體、補償客體、補償依據(jù)、補償方式、補償標準等五大要素,初步提出了生態(tài)補償?shù)拇胧┖徒ㄗh,以期對工程的建設和運行有所借鑒。

應用遙感和gis技術,從1994年到2002年,對大型的南水北調西線工程進行凍土、水文、地質、土地覆蓋和自然生態(tài)環(huán)境調查研究,取得了良好的效果,確保了南水北調西線工程前期工作的順利開展。

74歲的黃河水利委員會勘測規(guī)劃設計研究院(以下簡稱"黃委會規(guī)劃設計院")原副院長,南水北調西線工程設計總工程師談英武有些焦慮,盡管他已經(jīng)退休.2009年度南水北調工程5000萬元的研究經(jīng)費一直沒有下發(fā),相關研究人員不免感到慌張,尤其在東線和中線工程整體推遲的情況下,一些年輕人甚至萌生了退意.在南水北調項目上工作了一輩子的談英武非常清楚年度研究經(jīng)費暫停的可怕.57年的工作積累,還有堆積如山的資料,頃刻之間可能變得毫無用處,誰來最終為這件事情負責?

前期準備57年一波三折,工程投入太大,施工難度太高,預期效益難以確定,地方利益又打架……種種跡象顯示,南水北調西線工程要按計劃開工有些懸了!

根據(jù)斷裂構造和環(huán)形構造的解譯標志和野外考察的結果,在南水北調西線工程區(qū)內確定了近200條斷裂構造和26個規(guī)模和成因不盡相同的環(huán)形構造。斷裂構造分別沿nw,ne,近sn和近ew向分布,nw向斷裂為區(qū)域性的斷裂構造,控制工程區(qū)內地貌、水系等的發(fā)育。有22條斷裂構造影像特征比較清晰,規(guī)模相對較大,而其中有8條nw向區(qū)域或主干斷裂對工程區(qū)輸水線路和相關壩址的穩(wěn)定性影響更加突出一些。但綜合分析的結果表明,全新世活動的斷裂構造并沒有穿越輸水線路;而穿過了輸水線路的區(qū)域性大斷裂自晚更新世晚期以來就基本停止活動,區(qū)域地質構造分析也說明工程區(qū)處于一個相對安全島內。環(huán)形構造多為巖漿熱液作用的產物,它們的存在對于工程穩(wěn)定性起到積極的作用,是改善和提高工程穩(wěn)定性的一種因素。

以南水北調西線工程區(qū)的構造解譯為例,對信息源選擇、波段組合、影像融合、幾何精校正、圖像鑲嵌等一系列處理方法進行針對性研究,證實了該方法組合對南水北調西線工程區(qū)的遙感影像處理的有效性,進而建立了色調、形狀、地層或巖體被錯斷、地貌形態(tài)差異和水系格局等解譯標志。通過對斷裂構造解譯的實地驗證,表明解譯準確率達到90%以上,位置誤差小于15m。與常規(guī)地質調查方法相比,遙感信息具有視域寬廣、內容豐富、主要斷裂突出、受地面條件限制較少、有效提高野外驗證效率的優(yōu)勢。

應用遙感圖像處理技術分析西線南水北調調水區(qū)活動構造影像特征,確定了主要活動構造的分布與規(guī)模,同時指出活動構造對各主要引水線路的影響,為工程建設在本階段的工作提供基本地質依據(jù)

從距黃河上游較近的大渡河、雅礱江、通天河三條河調水，調水量１６０億～１７０億ｍ～3，基本上能夠滿足黃河流域２０５０年左右需水要求。但是緊臨黃河流域的廣大內陸地區(qū)，對水資源的需求仍有較大增長。在三條河調水方案規(guī)劃的基礎上，對瀾滄江、怒江向黃河調水,進行了初步的方案研究，作為西線調水的后續(xù)水源。后續(xù)水源方案可調水量１６０億～２００億ｍ～3，相當于三條河總調水量,但是，調水工程規(guī)模浩大,應在三條河調水工程實施后進行深入研究。

該文設想構建南水北調西線工程數(shù)字化平臺和虛擬環(huán)境,以完成多比例尺、多數(shù)據(jù)類型的水資源利用、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟社會與國土狀況信息的數(shù)字集成;通過西線調水區(qū)、輸水沿線、受水區(qū)和后備水源區(qū)的數(shù)字仿真手段,對不同現(xiàn)有及存在的可能調水方案的工程可行性、有效性等予以綜合分析和比選,并制定受水區(qū)水資源可持續(xù)利用與優(yōu)化配置方案。

南水北調西線工程是一項特大型跨流域調水工程,安全、高效的通信系統(tǒng)是保證工程安全、可靠運行的重要因素之一。文章結合南水北調西線一期工程的布置情況及工程管理的初步設想,比較了數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信、光纖通信幾種通信方式,提出了利用opgw、基于mstp技術建設南水北調西線一期工程專用光纖通信網(wǎng)的初步方案。

南水北調西線工程位于新構造活動強烈的青藏高原東北部,采用深埋長隧洞方案經(jīng)巴顏喀拉山輸水入黃河,工程區(qū)的主要地質災害包括活動斷層和地震、凍土凍害、高地應力及巖爆、地溫異常、庫區(qū)岸坡變形等.其中,活動斷層及地震是調水工程區(qū)的主要地質災害.對主要地質災害的特征和破壞形式進行了探討,并提出了有關治理措施

在分析深埋隧洞巖爆破壞機制和地應力條件的同時,詳細論述了南水北調西線工程主要引水線路區(qū)的現(xiàn)代構造應力場特征及主應力的大小、相互關系;根據(jù)地應力、巖性等特征初步評價主要引水線路區(qū)隧洞圍巖發(fā)生巖爆的可能性

本書由中山大學地理科學與規(guī)劃學院劉希林教授和華北水利水電學院資源與環(huán)境學院黃志全教授合著,由地質出版社于2012年7月出版。全書分上、下兩篇共12章30萬字,全面展示了南水北調西線一期工程區(qū)泥石流、滑坡和崩塌災害的分布規(guī)律、基本特征、危險性評價、穩(wěn)定性評價、分區(qū)結果,以及對工程建設的可能影響,是論證半個多世紀以來,有

從20世紀50年代開始,我國水利工作者對南水北調工程進行研究,到目前為止,逐漸形成了東、中、西三條規(guī)劃線路,并與長江、淮河、黃河、海河四大流域相互聯(lián)結,構成我國水資源開發(fā)、配置、利用"四橫三縱"的總體戰(zhàn)略格局.

南水北調西線工程確定調水規(guī)模為170億立方米,這么大的調水量能否達到是個問題。西線工程對西部原始生態(tài)地區(qū)環(huán)境影響很大,不是“利大于弊”。

南水北調西線一期工程在構造上位于青藏高原東部的巴顏喀拉地塊內部,塊體的四周邊界以巨型走滑斷裂和逆斷裂為特征,構造運動非常強烈,是塊體運動引發(fā)應力集中和釋放能量的主要場所。但塊體內部構造活動性較弱,僅發(fā)現(xiàn)甘德—阿壩斷裂系北支斷裂在阿壩盆地段的部分斷裂、色達—洛若斷裂和康勒斷裂等晚更新世以來有過活動,且規(guī)模和運動強度遠小于地塊邊界斷裂。晚第四紀以來地塊邊界斷裂的位移速率大多在7mm/a以上,最大達18mm/a,最小為1～2mm/a,而輸水隧洞附近最主要的活斷層順河斷裂的位移速率僅為0.18mm/a,相對地塊邊界斷裂小1～2個數(shù)量級,可以認為工程場地處于構造相對穩(wěn)定的地區(qū)。給出了阿壩盆地北緣斷裂、順河斷裂等活斷裂在工程使用期內最大設防的傾滑位移量,分別為0.67和2.62m。

以南水北調西線工程區(qū)構造調查為例,闡述了遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)在構造研究中的應用,證實了3s技術在構造信息提取、管理和應用方面的應用價值。

南水北調西線工程調水區(qū)地貌類型復雜,氣候多變,生物種類繁多,平均森林覆蓋率55.8%,水源充足,土地資源豐富;受水區(qū)植被稀疏,森林覆蓋率低,水資源貧乏,水土流失嚴重。工程實施后對調水區(qū)植被和野生動物的影響不大,有利于水生底棲生物和非回游性魚類的繁衍,但不利于洄游性魚類的繁衍。工程實施后,用于受水區(qū)農、林、牧方面的灌溉水量占總調水量的55%,可有效地增加植被、控制水土流失、遏制土壤沙漠化;能夠緩解黃河水資源的供需矛盾,改善黃河水質;還可以增加黃河下游河道的沖刷,減少泥沙淤積,有利于黃河下游河道的穩(wěn)定。

南水北調西線工程,是從長江上游干支流調水入黃河上游的跨流域調水重大工程,對解決黃河水資源短缺有著重大意義,但是在調水工程實施前,對調水區(qū)生態(tài)環(huán)境質量進行客觀評價是很有必要的。在大量的野外調查和室內綜合分析的基礎上,對南水北調西線調水區(qū)域的生態(tài)環(huán)境進行了評價。主要利用現(xiàn)代遙感技術和地理信息系統(tǒng)分析方法,在地學綜合思想和生態(tài)系統(tǒng)理論的指導下,提取了研究區(qū)影響環(huán)境質量的6個因子圖層數(shù)據(jù),疊加形成一個綜合環(huán)境指數(shù)圖層數(shù)據(jù),對其等間距劃分成4個環(huán)境分區(qū)。各綜合自然環(huán)境指數(shù)的空間分析結果表明,綜合自然環(huán)境指數(shù)一級和二級區(qū)具有較好的自然環(huán)境條件,集中分布在研究區(qū)的東部,約占研究區(qū)面積的50%;三級區(qū)是自然環(huán)境比較敏感的地區(qū),主要分布在調水區(qū)域的西部高原丘陵上;四級區(qū)是自然環(huán)境比較脆弱、惡劣的區(qū)域,主要分布在調水區(qū)域的高寒山原地帶。所以,一級和二級區(qū)的自然環(huán)境具有一定的抗干擾能力,在適當?shù)沫h(huán)境保護措施下,可以進行一定規(guī)模的工程建設;三級區(qū)進行工程建設時,必須特別注意對自然環(huán)境的各項保護措施,加大環(huán)境保護的力度及投入;四級區(qū)上進行工程建設會造成較大的環(huán)境破壞,不宜進行工程建設。