2023年6月6日，乌克兰卡霍夫卡（Kakhovka）大坝在俄乌战争期间突然溃决，导致库区水体在短短几周内几乎完全排空。这一事件成为近年来欧洲最严重的水利灾害之一，不仅对下游地区的生态环境和社会经济造成严重冲击，还引发了国际社会对战时水利工程安全的广泛关注。然而，由于战争导致现场测量条件受限，如何准确量化洪水的演变过程成为一项极大的挑战。为了填补这一关键数据缺口，国科大地星学院易爽团队创新性地利用多源卫星遥感数据，综合不同观测手段，实现了对卡霍夫卡水库溃决后洪水排放的高精度、高时间分辨率量化分析。
本研究采用了卫星光学影像、合成孔径雷达以及卫星重力测量等多种遥感技术，构建了一种全新的排水监测算法。通过融合这些数据，研究团队成功重建了水库水位、面积和水质量的连续变化过程（图1），揭示了洪水排放的时间动态特征。这一研究突破了传统依赖地面测量的局限性，使得在极端环境下（如战时或灾害现场）也能获取可靠的水文信息，为类似情况的洪水监测提供了重要的技术示范。
研究结果表明，溃坝初期水库的排水速率达到了约5.7 ×104 m³/s，相当于第聂伯河平均流量的28倍。这一巨大水量在短时间内释放，对下游地区的地理环境产生了深远影响。30天内，水库水位下降了约12.6 m，总体积流失约20.4 km³，基本接近水库的全部蓄水量。通过精细的水文模拟，研究还成功得到了大坝溃决口的几何参数，包括宽度和深度，并分析了水库在不同阶段的排水特征，为未来极端水利灾害的定量评估提供了新的方法论支持。
本研究的意义不仅限于卡霍夫卡水库事件本身。目前，全球范围内已有数万座水库，其中相当一部分已接近或超过其设计使用寿命。随着极端气候事件的增多，许多老化水库的安全性正面临严峻挑战，溃坝风险显著增加。针对这一全球性问题，本研究所提出的遥感监测与模型分析方法可广泛应用于各类水库安全评估，为政府部门和研究机构提供科学决策支持。这项成果展示了遥感技术在极端水文事件监测中的巨大潜力，为未来应对类似灾害提供了高效、可靠的技术手段，有助于推动全球水资源管理和水利工程安全的进一步发展。
该项研究成果以Quantification of the Flood Discharge Following the 2023 Kakhovka Dam Breach Using Satellite Remote Sensing为题发表在Water Resources Research期刊上。该研究获得国家自然基金（E421040401, E3ER0402A2）等基金资助。
全文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024WR038314
图 1. 根据哨兵-1号合成孔径雷达（SAR）图像绘制的2023年5月30日（大坝决堤前）开始每10天的卡霍夫卡水库的面积变化。蓝色代表识别的淹没区。（c）中插图展示了根据哨兵-2光学影像获得的大坝的两个缺口。右下角插图红框表示哨兵-1图像的地图范围。
