Estimation and monitoring of storage volumes using publicity available information

The efficient use of reservoirs is an important part of water resources management. Regional monitoring of water storage and especially the understanding of seasonal variations are key issues for strategic risk management. Ground observations of reservoir storages are often unavailable due to for example lack of proper information transmission. Thus, it is of interest to develop the technology for reservoir storage monitoring for situations where no ground observation data is available. Remote sensing (RS) data is in the key role for the development of such technology. Earlier studies have shown that RS imagery can with satisfactory accuracy estimate water storages reservoirs. The aim of this study was to develop a methodology for monitoring storage volumes in reservoirs using strictly publicly available information. Red river (shared by China and Vietnam) was used as a case study. RS data (LANDSAT imagery and Digital Elevation Model {DEM)) was used for surface area estimations and development of area-volume relationships for all reservoir located in the Upper Red River. Further, the objective of this study was to develop means to estimate the impact of reservoir regulations on discharge in the river. Thus, a water systems model (WAFLEX) was developed for the Red River including observed storage volumes. This study found that use of only publicly available RS data could give satisfactory area-volume relationships for reservoirs in Upper Red River. The main restrictions for the use of this method are the spatial resolution of the imagery. Hence, small reservoirs need higher spatial resolution. Further, storage fluctuation could be estimated in reservoir with a quite low temporal resolution. However, the amount of observations was enough to develop an understanding on the impact of reservoir in Upper Red River. The WAFLEX model developed for Yuanjiang further showed that the reservoir fluctuation in the river does not impact the discharge downstream of the river significantly.Patoaltaiden tehokas käyttö on yksi tärkeimpiä kysymyksiä kansainvälisten vesistöjen hallinnassa. Vesien varastoimisen seuranta ja kausivaihteluiden ymmärtäminen ovat avainasemassa riskien hallinnassa ja vesivarojen käytön suunnittelussa. Patoaltaiden tilavuuksista on usein harvoja havaintoja tai ovat hallinnollisista syistä saamattomissa. Tällaisia tilanteita ajatellen on tarpeen kehittää keinoja seurata altaiden tilavuusvaihteluita ilman paikallisten mittausten tarvetta. Kaukokartoitus on tälloin avainasemassa. Aiemmissa tutkimuksissa on todistettu kaukokartoituksen arvioivan vesitilavuuksia tyydyttävällä tarkkuudella. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli kehittää altaiden tilavuusvaihteluiden seurantamenetelmä käyttämällä pelkästään julkisesti saatavilla olevaa materiaalia. Talloin tässä työssä ehdotettu menetelmä on käytettävissä maailmanlaajuisesti eikä vaadi tiukkaa yhteistyötä ja tiedonvälityskanavia muiden maiden kanssa. Punaista jokea (Red River) jonka jakaa Kiina ja Vietnam käytettiin tapaustutkimuksena. Kaukokartoitusdataa (LANDSAT kuvat ja OEM) käytettiin Punaisen joen yläjuoksun patoaltaiden pinta-alojen arviointiin ja tilavuus-pinta-ala suhteiden kehittämiseen. Lisäksi tavoitteena oli kehittää keino arvioida patoaltaiden tilavuusvaihtelun vaikutusta joen virtaamaan alajuoksussa kehittämällä vesitasemalli ja lisäämällä malliin havaitut allastilavuudet. Tutkimuksessa todettiin että käytetyillä kaukokartoituskuvilla voitiin ensinnäkin paikantaa isoimmat patoaltaat Punaisen joen yläjuoksussa ja lisäksi pinta-ala-tilavuussuhteiden tulos oli tyydyttävä. Ehdotetun menetelmän olennaisin rajoite todettiin olevan käytettyjen kuvien resoluutio. Vesitasemallilla todettiin Punaisen joen valtavirran allastilavuuden olevan liian pieni muuttaakseen joen virtaamaa