遙感技術(shù)在核電站溫排水影響范圍監(jiān)測中的應(yīng)用

摘 要：濱海核電站運(yùn)行過程中需要向周邊海域排放大量溫排水，為了清楚掌握核電廠溫排水實(shí)際影響的范圍和程度，以及進(jìn)一步改進(jìn)溫排水影響模擬預(yù)測方法提供依據(jù)，需要開展溫排水影響范圍監(jiān)測。文章概述了核電站溫排水影響范圍監(jiān)測中遙感技術(shù)的使用，并對航空遙感技術(shù)和衛(wèi)星遙感技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對比，給出航空遙感技術(shù)和衛(wèi)星遙感技術(shù)的適用建議。

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；核電站；溫排水；監(jiān)測

濱海核電站運(yùn)行過程中需要利用大量冷卻海水帶走未能利用的能量，這些大量排入周邊海域且溫度高于本底值的水體被稱作溫排水。溫排水的排放會造成水域溫度升高，影響水體水質(zhì)并危害水中生物的生長，對周圍水域造成熱污染。隨著整個社會環(huán)境保護(hù)意識的逐步增強(qiáng)，核電站溫排水的余熱排放對附近海域生態(tài)環(huán)境造成的負(fù)面熱影響已日益引起社會關(guān)注。因此，核電站溫排水影響范圍的監(jiān)測對于防止熱污染，保護(hù)海域水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

自20世紀(jì)60年代以來，國內(nèi)外專家對于核電站溫排水對周邊海域造成的環(huán)境影響先后進(jìn)行了大量的調(diào)查和研究工作。核電站溫排水影響預(yù)測評價目前通常采用局部區(qū)域小變態(tài)物理模型與大范圍水域數(shù)學(xué)模型兩類模擬方法[1]?；谝陨蟽煞N方法各有其適應(yīng)性和局限性，核電廠溫排水影響預(yù)測評價通常采取兩種方法相結(jié)合，通過綜合分析后給出最終溫排水預(yù)測結(jié)果。但是，無論采取哪種方法，鑒于預(yù)測評價結(jié)果的可靠性依賴于基礎(chǔ)資料和運(yùn)算精度，結(jié)果存在較大的不確定性和局限性。因此，在核電廠運(yùn)行后，溫排水造成的實(shí)際環(huán)境影響可能會與預(yù)測評價結(jié)果存在較大差異。為了清楚掌握核電廠溫排水實(shí)際影響的范圍和程度，開展溫排水影響范圍監(jiān)測變得十分重要。同時，獲取的溫排水實(shí)際影響數(shù)據(jù)也是進(jìn)一步改進(jìn)溫排水影響模擬預(yù)測方法和提高預(yù)測準(zhǔn)確性及科學(xué)性的重要技術(shù)手段。

目前，核電廠溫排水環(huán)境影響監(jiān)測所采用的方法包括航空遙感技術(shù)、衛(wèi)星遙感技術(shù)、現(xiàn)場人工測量技術(shù)。尤其是1986年切爾諾貝利事故發(fā)生后，各國紛紛采用遙感技術(shù)開展核電站環(huán)境監(jiān)測和風(fēng)險評估。國內(nèi)方面，如大亞灣核電基地[2]、紅沿河核電基地[3]、田灣核電站也進(jìn)行了溫排水遙感測量等相關(guān)工作，取得了令人滿意的應(yīng)用效果。

1 航空遙感技術(shù)

航空遙感技術(shù)指通過利用飛行器攜帶探測儀器接收測定目標(biāo)的本身和背景之間的紅外輻射，進(jìn)行溫度反演得到溫度場數(shù)據(jù)。該方法空間精度可以達(dá)到3m-7.5m、時間精度可以控制在小于30分鐘之內(nèi)、絕對溫度精度為0.3℃、溫升精度為0.1℃，測量區(qū)域可達(dá)100平方公里，可控制在核電取水、排水區(qū)域。

表1列舉了目前能夠獲取熱紅外數(shù)據(jù)用與溫排水監(jiān)測的航空遙感測量儀器。

2 衛(wèi)星遙感技術(shù)

衛(wèi)星遙感技術(shù)指通過利用衛(wèi)星攜帶探測儀器接收測定目標(biāo)的本身和背景之間的紅外輻射，進(jìn)行溫度反演得到溫度場數(shù)據(jù)。該方法空間精度可以達(dá)到60m-300m、時間精度為4-16天、絕對溫度精度為1-3℃、溫升精度為0.5℃，測量區(qū)域可達(dá)3000平方公里，可包絡(luò)在核電周邊海域。

表2列舉了目前能夠獲取熱紅外數(shù)據(jù)用于溫排水監(jiān)測的遙感衛(wèi)星。

3 現(xiàn)場人工測量技術(shù)

現(xiàn)場人工測量技術(shù)指利用測量儀器測量開展現(xiàn)場人工測量獲得目標(biāo)溫度分布圖像。

目前使用的測量儀器主要有兩種：

一種為手持紅外溫度輻射儀，其測量的溫度對象為海面皮膚溫度SST。

另一種儀器為常規(guī)測量方式，用以進(jìn)行不同水深溫度實(shí)測。通過兩種測量結(jié)果繪制出溫度分布圖像。

4 三種監(jiān)測技術(shù)對比

航空遙感技術(shù)測量時間可控、數(shù)據(jù)精度高，可以在不同的潮汐狀況下快速、準(zhǔn)同步地獲取高精度海面溫度圖像。但因航空管制及飛行器性能限制等因素其測量時間有所限制。相對于衛(wèi)星遙感技術(shù)來說，航空遙感技術(shù)還有飛行高度低、覆蓋范圍小、多條帶、測量目標(biāo)溫度梯度變化快和圖像畸變等不同點(diǎn)。

衛(wèi)星遙感技術(shù)具有宏觀性、時效性、同步性，可獲得大尺度區(qū)域內(nèi)的海面溫度圖像。但因衛(wèi)星過境時間限制及氣象情況，獲得的數(shù)據(jù)有限。

現(xiàn)場人工測量技術(shù)因不確定因素較多，得到的數(shù)據(jù)可參考性不高，故一般作為航空遙感技術(shù)和衛(wèi)星遙感技術(shù)的輔助手段，用于遙感數(shù)據(jù)定標(biāo)工作，提高遙感溫度反演精度，特別是絕對值溫度。

5 結(jié)束語

從上述比較可以看出，核電廠溫排水監(jiān)測小區(qū)域溫度場適于利用高精度的航空遙感技術(shù)，大區(qū)域溫度場調(diào)查適于利用衛(wèi)星遙感技術(shù)，同時近同步開展現(xiàn)場人工測量技術(shù)用于遙感數(shù)據(jù)定標(biāo)，可以提高航空、衛(wèi)星遙感技術(shù)測量溫度精度。

參考文獻(xiàn)

[1]姜晟，李俊龍，李旭文，等.核電站溫排水遙感監(jiān)測方法研究——以田灣核電站為例[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2013，29（6）：212-216.

[2]吳傳慶，王橋，王文杰.利用TM影像監(jiān)測和評價大亞灣溫排水熱污染[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2006（22）：80-84.

[3]張永紅，陳瀚閱，陳宜金，等.基于Landsat-8/TIRS的紅沿河核電基地海表溫度反演算法比對[J].航天返回與遙感，2015，36（5）：96-104.