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下荆江河道位于长江中游藕池口至城陵矶之间,是我国最为典型的蜿蜒型河道。在长期的历史演变过程中,下荆江依次经历了分流分叉型、单一顺直型和单一蜿蜒型河道三个阶段。伴随河道变迁,下荆江发生了多次裁弯,并形成了独特的故道群。河道周边湿地发育良好,形成了丰富的物种资源,并拥有两处国家级自然保护区和两个国家亲鱼原种基地,具有重要的生态保护价值。下荆江河道的演变,会直接对河道及其周边地区的生态环境、航道、防洪及水资源开发产生深远影响。结合遥感技术大范围同步监测的优点,分析近年来下荆江河道演变规律具有重要的研究意义。 本文结合遥感影像数据与水文监测数据,分析了下荆江河段近30年的河道演变规律,并揭示了三峡工程、荆江堤防护岸等重大水利工程的实施对河道变化产生的影响。利用下荆江段监利水文站近30年的水位数据,在统计分析的基础上,计算了最具代表性的水位区间段,为影像时相的选择提供了水位区间参考。利用2010年不同水位下环境卫星遥感影像提取的河道信息,分析了水位变化影响下河道的自然波动范围,探讨了水位变化对河道信息提取结果的潜在影响。选择1983~2009年代表性水位段内5个时相的Landsat遥感影像数据,利用MNDWI和NDWI指数提取了河道边界和河道中心线,分析了河道面积变化及摆动变化规律。结合近30年来监利水文站的水沙数据,对比了下荆江在三峡运行前后的水沙变化过程,研究三峡工程运行后对下荆江冲淤变化的影响。利用空间信息技术计算了下荆江各级堤防的平均控制宽度,及其与平均河宽的比值,结合护岸工程建设的数据,探讨了堤防和护岸工程对河道演变的影响。 主要结论如下: (1)下荆江不同水位段中24.5~25.5m出现频率最高,该水位段内河道面积变化率在4%以内,利用该水位段对应时相的遥感影像进行河道演变规律分析具有最佳的代表性; (2)下荆江河道提取结果分析:1983~1988年间河道面积与河宽均有所增加,1988年后不断减小。同样,1988年后河道长度和弯曲系数也不断减小,河道的摆动幅度不断减弱。下荆江河道虽然整体摆动变化不大,但局部河段变化明显。石首河段新厂河段、向家洲弯道、调关弯道等处的中心线最大摆距均在1000m以上,其中向家洲弯道在1988~1995年间发生撇弯,最大摆距达1670m。相对而言,监利河段摆动相对较小,仅乌龟洲附近河段受河流主汊变化与洲体移动影响,最大摆距超过600m。从摆动变化的时间上来看,1995年后各分段的河道形态和河道中心线的摆动都无明显的变化。 (3)三峡工程运行后下荆江年径流量无明显变化,但不同月份的月均流量变化差异性明显,输沙量明显减少,河道冲淤量及冲刷速率增加数倍,河槽不断冲刷加深,河道变窄。受堤防与护岸工程影响,下荆江河道摆动幅度逐渐减小。从干堤与子堤的控制性来看,近30年来河道的变化均未突破子堤控制范围,护岸工程对所在岸线的保护作用显著。