ZY3數(shù)據(jù)的南水北調(diào)西線生態(tài)遙感調(diào)查研究

南水北調(diào)西線工程是一項非常宏大的水利工程,工程建設(shè)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(diào)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(diào)水工程區(qū)地質(zhì)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(zhì)問題以及工程建設(shè)對環(huán)境和社會的影響,并提出了今后研究應(yīng)注意的幾個問題。

以調(diào)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(diào)水區(qū)生態(tài)保護具體目標,構(gòu)建了河道生態(tài)建設(shè)中"水-生境"平衡系統(tǒng)及調(diào)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(diào)控方案。并用該方案對調(diào)水區(qū)各壩址進行生態(tài)水文調(diào)控計算,結(jié)果表明,調(diào)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(diào)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(nóng)業(yè)牧業(yè)發(fā)展的工程。它不僅會使龍羊峽多年調(diào)節(jié)的大型水庫充分發(fā)揮調(diào)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(shè)，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(diào)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(shè)和運行有所借鑒。

應(yīng)用遙感和gis技術(shù),從1994年到2002年,對大型的南水北調(diào)西線工程進行凍土、水文、地質(zhì)、土地覆蓋和自然生態(tài)環(huán)境調(diào)查研究,取得了良好的效果,確保了南水北調(diào)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(shè)計研究院(以下簡稱"黃委會規(guī)劃設(shè)計院")原副院長,南水北調(diào)西線工程設(shè)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(diào)工程5000萬元的研究經(jīng)費一直沒有下發(fā),相關(guān)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(diào)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(diào)西線工程要按計劃開工有些懸了!

根據(jù)斷裂構(gòu)造和環(huán)形構(gòu)造的解譯標志和野外考察的結(jié)果,在南水北調(diào)西線工程區(qū)內(nèi)確定了近200條斷裂構(gòu)造和26個規(guī)模和成因不盡相同的環(huán)形構(gòu)造。斷裂構(gòu)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(gòu)造,控制工程區(qū)內(nèi)地貌、水系等的發(fā)育。有22條斷裂構(gòu)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(guān)壩址的穩(wěn)定性影響更加突出一些。但綜合分析的結(jié)果表明,全新世活動的斷裂構(gòu)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(zhì)構(gòu)造分析也說明工程區(qū)處于一個相對安全島內(nèi)。環(huán)形構(gòu)造多為巖漿熱液作用的產(chǎn)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(diào)西線工程區(qū)的構(gòu)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(diào)西線工程區(qū)的遙感影像處理的有效性,進而建立了色調(diào)、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(gòu)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(zhì)調(diào)查方法相比,遙感信息具有視域?qū)拸V、內(nèi)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(yīng)用遙感圖像處理技術(shù)分析西線南水北調(diào)調(diào)水區(qū)活動構(gòu)造影像特征,確定了主要活動構(gòu)造的分布與規(guī)模,同時指出活動構(gòu)造對各主要引水線路的影響,為工程建設(shè)在本階段的工作提供基本地質(zhì)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(diào)水，調(diào)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(nèi)陸地區(qū)，對水資源的需求仍有較大增長。在三條河調(diào)水方案規(guī)劃的基礎(chǔ)上，對瀾滄江、怒江向黃河調(diào)水,進行了初步的方案研究，作為西線調(diào)水的后續(xù)水源。后續(xù)水源方案可調(diào)水量１６０億～２００億ｍ～3，相當于三條河總調(diào)水量,但是，調(diào)水工程規(guī)模浩大,應(yīng)在三條河調(diào)水工程實施后進行深入研究。

該文設(shè)想構(gòu)建南水北調(diào)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(diào)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(diào)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(diào)西線工程是一項特大型跨流域調(diào)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(jié)合南水北調(diào)西線一期工程的布置情況及工程管理的初步設(shè)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(shù)建設(shè)南水北調(diào)西線一期工程專用光纖通信網(wǎng)的初步方案。

南水北調(diào)西線工程位于新構(gòu)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(zhì)災(zāi)害包括活動斷層和地震、凍土凍害、高地應(yīng)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(diào)水工程區(qū)的主要地質(zhì)災(zāi)害.對主要地質(zhì)災(zāi)害的特征和破壞形式進行了探討,并提出了有關(guān)治理措施

在分析深埋隧洞巖爆破壞機制和地應(yīng)力條件的同時,詳細論述了南水北調(diào)西線工程主要引水線路區(qū)的現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場特征及主應(yīng)力的大小、相互關(guān)系;根據(jù)地應(yīng)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(zhì)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(diào)西線一期工程區(qū)泥石流、滑坡和崩塌災(zāi)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(jié)果,以及對工程建設(shè)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(diào)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(jié),構(gòu)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.

西線調(diào)水是否可行,調(diào)水對生態(tài)環(huán)境的影響重大,必須進行系統(tǒng)、深入、科學的研究。能否從西線調(diào)水、能調(diào)多少水,必須在認真深入研究長江源頭大自然的變化趨勢并順應(yīng)其變化規(guī)律的基礎(chǔ)上做出科學的決策,否則,人類會因調(diào)水破壞自然,影響生態(tài),而最終受到大自然的懲罰。西線工程水源區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)就決定了其地質(zhì)環(huán)境復雜和脆弱,同時難免將使長江上游生態(tài)環(huán)境惡化,寧可采取“保守”一點的態(tài)度,也不要釀成無法挽回和無法彌補的后果。西線調(diào)水是否必要?黃河缺水除了黃河水源的自然減少外。最根本的原因是黃河承載了過多的供水任務(wù)。解決黃河缺水的治本之策,是在建立合理的水權(quán)制度和防污節(jié)水機制的前提下,以短缺的水資源為基礎(chǔ),調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),實施生態(tài)移民,減少水的需求總量,實現(xiàn)黃河水新的供求平衡。

南水北調(diào)西線工程是對我國大自然最大的改造工程,有三大挑戰(zhàn)性的問題:對自然規(guī)律的挑戰(zhàn)、對生態(tài)地質(zhì)環(huán)境的挑戰(zhàn)、對社會協(xié)調(diào)發(fā)展的挑戰(zhàn)。對自然的改造和索取不是無止境的,南水北調(diào)西線工程不能搞“只爭朝夕,”而應(yīng)“慎之又慎,”要形成應(yīng)對三大挑戰(zhàn)的戰(zhàn)略規(guī)劃。水資源開發(fā)利用應(yīng)換一種思維,實現(xiàn)三個跨越:告別改造、征服自然的幻想,實現(xiàn)順應(yīng)和尊重自然的跨越;從單一水利部門的規(guī)劃決策向公共規(guī)劃論證體系的跨越;從追求單純的截流調(diào)水到追求國家安全,人與社會自然環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的跨越。

南水北調(diào)西線工程確定調(diào)水規(guī)模為170億立方米,這么大的調(diào)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(diào)西線一期工程在構(gòu)造上位于青藏高原東部的巴顏喀拉地塊內(nèi)部,塊體的四周邊界以巨型走滑斷裂和逆斷裂為特征,構(gòu)造運動非常強烈,是塊體運動引發(fā)應(yīng)力集中和釋放能量的主要場所。但塊體內(nèi)部構(gòu)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(gòu)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(nèi)最大設(shè)防的傾滑位移量,分別為0.67和2.62m。

簡單總結(jié)了國內(nèi)外生態(tài)需水的研究進展,論述了生態(tài)保護目標的建立,在實地生態(tài)環(huán)境考察和分析的基礎(chǔ)上,按照河道內(nèi)生態(tài)需水計算方法遴選原則,綜合選用多種方法計算了南水北調(diào)西線一期工程雅礱江熱巴調(diào)水壩址處河道內(nèi)生態(tài)需水量,分析確定了合理的生態(tài)流量范圍.計算和分析結(jié)果表明,熱巴壩址處的最小生態(tài)流量為36.3~46.8m3/s,對應(yīng)的最小生態(tài)需水量為11.50~14.82億m3;所選方法針對明確的生態(tài)保護對象或目標設(shè)定參數(shù),為調(diào)水規(guī)模論證提供有力的參考依據(jù).