基于RS和GIS的湘江長(zhǎng)沙段水域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法研究

葉幫玲， 楊 波， 曾 揚(yáng)， 司云瑞， 胡 可， 唐 濤， 李永剛， 李景保， 于丹丹

(1.湖南師范大學(xué) GIS研究中心、地理空間大數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410081； 2.湖南省水利廳, 湖南 長(zhǎng)沙 410007)

1 研究背景

水資源是人類的生命之源，人的生活和生產(chǎn)離不開水。由于人類對(duì)水資源的過度開發(fā)導(dǎo)致了一系列的環(huán)境問題。樊慶鋅等[1]基于水環(huán)境功能區(qū)劃，采用灰色關(guān)聯(lián)度法將其分成4個(gè)區(qū)域，并使用模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)。孫樹青等[2]應(yīng)用2000年的水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料,對(duì)湘江干流主要斷面進(jìn)行了水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

常規(guī)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)主要是人工監(jiān)測(cè)，但是人工監(jiān)測(cè)只能了解監(jiān)測(cè)斷面，對(duì)于整體水質(zhì)狀況則難以同步獲得[3-4]。遙感反演技術(shù)的出現(xiàn)，給水質(zhì)的監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)提供了新的機(jī)遇與選擇[5-6]。胡耀躲等[7]闡述了用GOCI數(shù)據(jù)對(duì)懸浮物和葉綠素a濃度反演的研究現(xiàn)狀。在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面Maskrey[8]提出自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)是危險(xiǎn)性與易損性的代數(shù)和。劉引鴿等[9]依據(jù)模糊理論建立了河流水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型并對(duì)渭河干流陜西段河流水質(zhì)污染進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，認(rèn)為渭河主干河流中下游水質(zhì)污染風(fēng)險(xiǎn)較大，上游風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小。武暕等[10]利用主成分分析法及相關(guān)分析對(duì)入海河流的典型重金屬等進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,得出入海河流攜帶的污染物濃度要高于近岸海域。劉珍等[11]結(jié)合陜西省水資源、人口和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)采用函數(shù)評(píng)價(jià)方法對(duì)陜西省水資源的脆弱性進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明陜西省水資源脆弱性的空間差異較大。封麗等[12]、嚴(yán)清等[13]分別對(duì)抗生素和醫(yī)藥活性物質(zhì)等在水域中的分布及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行了研究。在2018年3月第十三屆全國人民代表大會(huì)審議的國務(wù)院機(jī)構(gòu)改革方案中批準(zhǔn)組建應(yīng)急管理部，這說明我國對(duì)于突發(fā)事故等問題的日益重視，在水域方面進(jìn)行相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估顯得尤為重要。目前將遙感(RS)與地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)綜合應(yīng)用于水域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的研究較少，利用RS和GIS技術(shù)能夠增加風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法。研究結(jié)果對(duì)于湘江長(zhǎng)沙段建立相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)防治機(jī)制、風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)機(jī)制和風(fēng)險(xiǎn)治理機(jī)制具有十分重要的意義。

本文以湘江長(zhǎng)沙段為例，利用遙感技術(shù)對(duì)湘江水質(zhì)狀況進(jìn)行了反演，再引入自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)中的危險(xiǎn)性及易損性相關(guān)知識(shí)，對(duì)水域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法進(jìn)行了研究。

2 研究區(qū)域概況及數(shù)據(jù)源

2.1 研究區(qū)概況

湘江是長(zhǎng)江流域洞庭湖水系中最大的一條河流，也是長(zhǎng)江的第二大支流，徑流量占長(zhǎng)江徑流量的7.5%。湘江發(fā)源于廣西壯族自治區(qū)興安縣白石鄉(xiāng)的石梯，河源為海洋河，北流至興安縣分水塘與靈渠匯合稱湘江。湘江在湖南境內(nèi)的長(zhǎng)度達(dá)670 km,流域面積85 382 km2，年平均流量為2 365 m3/s,3月上旬至7月上旬一般為汛期,汛期徑流量約占全年徑流量的74%；12月至次年1月一般為枯水季節(jié),占全年徑流量的7%。本文以湘江長(zhǎng)沙段為研究區(qū)，南起暮云鎮(zhèn)，北至湘江航電樞紐，全長(zhǎng)約55 km。

2.2 數(shù)據(jù)源

2.2.1 遙感數(shù)據(jù) 使用的遙感數(shù)據(jù)為L(zhǎng)andsat7及Landsat8影像，數(shù)據(jù)從美國地質(zhì)調(diào)查局網(wǎng)站(https://glovis.usgs.gov/)下載，影像的獲取時(shí)間及條帶號(hào)等相關(guān)信息如表1所示。在Landsat7影像中需要兩幅影像才能覆蓋研究區(qū)，而在Landsat8中恰好能夠完全覆蓋研究區(qū)。在下載影像過程中除去部分研究區(qū)域被云覆蓋或者與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)間相差較遠(yuǎn)的影像，共下載了2016年6個(gè)期9景影像(其中Landsat7有6景Landsat8有3景)。

表1 研究所用Landsat遙感影像數(shù)據(jù)

2.2.2 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為2016年的長(zhǎng)沙段斷面水文水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，本文選取5種水質(zhì)參數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，包括五日生化需氧量(BOD5)、總磷(TP)、氨氮(NH3—N)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)和溶解氧(DO),數(shù)據(jù)由湖南省水利廳提供，該數(shù)據(jù)共有7個(gè)斷面13個(gè)測(cè)點(diǎn)，斷面名稱分別為暮云、猴子石、長(zhǎng)沙、岳華、馬廠、丁字、丁字渡口，獲取時(shí)間分別為2016年3月9日、5月4日、6月6日、7月6日、11月9日、12月7日。

2.2.3 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù) 本文利用相關(guān)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估知識(shí)，使用危險(xiǎn)性及易損性概念，并將其引入到風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系中。危險(xiǎn)性表示在給定地區(qū)可能發(fā)生的危險(xiǎn)因素。易損性是指在給定危險(xiǎn)地區(qū)存在的任何財(cái)產(chǎn)由于潛在的危險(xiǎn)因素而造成的傷害和損失程度。

對(duì)于湘江長(zhǎng)沙段來說，危險(xiǎn)性因素包括：部分沿江道路、橋梁、風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)等。其中沿江道路為離江邊較近且發(fā)生事故時(shí)對(duì)水質(zhì)有影響的道路；風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)數(shù)據(jù)包括生活排水口、工業(yè)排水口以及位于湘江邊具有一定風(fēng)險(xiǎn)的油庫和碼頭港口等，在2015年底長(zhǎng)沙市對(duì)生活排水口完成了截污改造工程，所以將風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分為一、二級(jí)污染源，一級(jí)污染源為工業(yè)等排水口，二級(jí)污染源為生活排污口；易損性包括自來水廠取水口以及湘江長(zhǎng)沙段的不同水功能區(qū)(包括景觀娛樂用水區(qū)、飲用水源區(qū)、過渡區(qū))。上述基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)來自于實(shí)地采集或由湖南省水利廳提供，湘江長(zhǎng)沙段基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)分布如圖1所示。

3 研究方法

本文通過水質(zhì)參數(shù)的遙感反演以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相關(guān)的技術(shù)方法，對(duì)湘江長(zhǎng)沙段水域進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究。湘江長(zhǎng)沙段水域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)流程如圖2所示。

由圖2可知，通過水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與相應(yīng)的Landsat遙感影像像元值建立不同的水質(zhì)參數(shù)反演模型，對(duì)模型優(yōu)選之后應(yīng)用到遙感影像反演獲取不同的水質(zhì)數(shù)據(jù)，通過疊加分析得到綜合水質(zhì)圖，再與由基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析得到的風(fēng)險(xiǎn)度圖相結(jié)合，最終得出湘江長(zhǎng)沙段水域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估圖。

3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

對(duì)獲取的9景遙感影像進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正、幾何校正、影像鑲嵌、圖像增強(qiáng)和研究區(qū)裁剪等預(yù)處理。本研究采用輻亮度法和黑暗像元法進(jìn)行了相關(guān)遙感影像的輻射定標(biāo)和大氣校正處理。幾何校正以地形圖為參考對(duì)遙感影像進(jìn)行幾何精校正，通過校正處理后，保證校正誤差小于1個(gè)像元。

3.2 水質(zhì)參數(shù)遙感反演方法

目前水質(zhì)遙感反演模型的構(gòu)建主要有3種方法，分別是分析方法、經(jīng)驗(yàn)方法和半經(jīng)驗(yàn)方法[14]。分析方法以輻射傳輸模型為基礎(chǔ)，通過遙感反射率得到水體中吸收系數(shù)和后向反射系數(shù)的比值，并結(jié)合水體中各相應(yīng)組分的相關(guān)參數(shù)，進(jìn)而反演不同水質(zhì)參數(shù)的濃度[15]；經(jīng)驗(yàn)方法是通過建立遙感數(shù)據(jù)與地面監(jiān)測(cè)的水質(zhì)參數(shù)值之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系來反演水質(zhì)參數(shù)值[16]；半經(jīng)驗(yàn)方法是將已知的水質(zhì)參數(shù)光譜特征與統(tǒng)計(jì)分析模型(或其它數(shù)學(xué)模型,如線性光譜分解模型)相結(jié)合,選擇最佳的波段或波段組合作為相關(guān)變量估算水質(zhì)參數(shù)值的方法,具有一定的物理意義[15]。本文采用半經(jīng)驗(yàn)方法對(duì)5種水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行反演。顧清[17]在水質(zhì)反演的研究中，給出了61種波段組合方式，通過波段之間的加減乘除混合運(yùn)算，基本囊括了以往研究得出的水質(zhì)遙感反演最佳的組合形式。本文使用這61種波段組合方式從中找出了最優(yōu)模型的波段組合。

3.2.1 模型的建立 根據(jù)以上的波段組合方式，分別與各評(píng)價(jià)因子濃度的實(shí)測(cè)值進(jìn)行相關(guān)性分析。從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中隨機(jī)選取一部分?jǐn)?shù)據(jù)作為反演數(shù)據(jù)集，其余的作為驗(yàn)證數(shù)據(jù)集，本文選取的反演數(shù)據(jù)集為暮云-2、猴子石-2、長(zhǎng)沙-1、長(zhǎng)沙-2、岳華-2、馬廠-3、丁字-2、丁字渡口-2，驗(yàn)證數(shù)據(jù)集為猴子石-1、猴子石-3、長(zhǎng)沙-3、岳華-1、岳華-3，其中斷面后的數(shù)字表示在某一斷面自左向右監(jiān)測(cè)點(diǎn)的順序。通過SPSS軟件求實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與各波段組合方式得到影像相應(yīng)處像元值之間的Pearson相關(guān)系數(shù)，并從中選取Pearson相關(guān)系數(shù)最大的波段組合進(jìn)行建模(注：Pearson是度量?jī)蓚€(gè)參數(shù)之間的相關(guān)程度，其值介于-1到1之間，絕對(duì)值越大相關(guān)程度越高)。其中2016年3月的最大Pearson相關(guān)系數(shù)如表2所示。

由表2可知，2016年3月Pearson相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值在0.6左右及以上，說明不同波段組合與相應(yīng)的水質(zhì)參數(shù)具有一定的相關(guān)性。利用office軟件對(duì)各評(píng)價(jià)因子進(jìn)行建模，分別建立指數(shù)模型、線性模型、對(duì)數(shù)模型、多項(xiàng)式模型、冪函數(shù)模型并進(jìn)行比較，從中選取R2系數(shù)最大的模型為最優(yōu)模型，對(duì)湘江水質(zhì)進(jìn)行反演。其中2016年3月的水質(zhì)參數(shù)反演模型如表3所示。

表2 2016年3月最大Pearson相關(guān)系數(shù)

注：表中b1、b2、b3、b4分別表示遙感影像的第1、2、3、4波段即藍(lán)、綠、紅、近紅外波段。

3.2.2 模型的檢驗(yàn) 將所得到的模型分別應(yīng)用到Landsat影像中，得到各時(shí)期各水質(zhì)反演圖。采用相地誤差作為模型檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，即:

(1)

式中：pi為第i個(gè)測(cè)點(diǎn)的相對(duì)誤差;ni為第i個(gè)測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)濃度,mg/L;mi為第i個(gè)測(cè)點(diǎn)的估算濃度,mg/L。

表3 2016年3月水質(zhì)參數(shù)反演模型

根據(jù)研究資料，在湖泊中反演的精度若在30%以內(nèi)，則認(rèn)為反演的效果較為理想。本文中由于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與影像數(shù)據(jù)有數(shù)日的間隔，且河流流動(dòng)性較與湖泊大，出現(xiàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)的精度較低但都在可控范圍之內(nèi)。水質(zhì)參數(shù)遙感反演模型精度分析見表4。

表4 水質(zhì)參數(shù)遙感反演模型精度分析

4 結(jié)果分析

4.1 水域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)分析

4.1.1 綜合水質(zhì)現(xiàn)狀分析 通過遙感反演，每個(gè)時(shí)期共5種水質(zhì)參數(shù)，故6個(gè)時(shí)期共反演出30幅水質(zhì)參數(shù)圖。通過ArcGIS軟件對(duì)反演后的圖像進(jìn)行疊置分析，并通過自然間斷點(diǎn)分類法得到湘江長(zhǎng)沙段綜合水質(zhì)圖，如圖3所示。由于各評(píng)價(jià)指標(biāo)存在量綱和數(shù)量級(jí)上的差異，不同的量綱和數(shù)量級(jí)不便于分析，為了解決這一問題，對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)利用公式(2)進(jìn)行歸一化處理，使得取值范圍在[0,1]之間。

(2)

式中：Xi、X*分別為數(shù)據(jù)歸一化前后的數(shù)值；Xmax、Xmin分別為樣本數(shù)據(jù)中的最大值、最小值。

由圖3可知，湘江長(zhǎng)沙段上、中游的水質(zhì)狀況優(yōu)于下游地區(qū)，這與上游部分工業(yè)企業(yè)搬往下游周邊地區(qū)以及瀏陽河和撈刀河的匯入有一定關(guān)系。

4.1.2 危險(xiǎn)性、易損性分析 利用ArcGIS軟件對(duì)危險(xiǎn)性及易損性所包含的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)做初步的預(yù)處理后，依據(jù)各基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的重要程度使用層次分析法計(jì)算各個(gè)圖層相應(yīng)的權(quán)重。湘江長(zhǎng)沙段危險(xiǎn)性、脆弱性圖層各要素權(quán)重如表5、6所示。

表5 危險(xiǎn)性圖層各要素權(quán)重

表6 易損性圖層各要素權(quán)重

注：暮云水源區(qū)表示長(zhǎng)沙暮云-傅家洲飲用水源區(qū)，望城水源區(qū)表示望城飲用水源區(qū)，開福過渡區(qū)表示望城開福過渡區(qū)，景觀娛樂區(qū)表示傅家洲-月亮島景觀娛樂用水區(qū)。

根據(jù)Maskrey[8]的研究，將危險(xiǎn)性與易損性的代數(shù)和表示為風(fēng)險(xiǎn)度。利用柵格計(jì)算將危險(xiǎn)性以及易損性圖層進(jìn)行疊置，得到湘江長(zhǎng)沙段風(fēng)險(xiǎn)度圖，如圖4所示。為了便于將風(fēng)險(xiǎn)度數(shù)據(jù)與綜合水質(zhì)圖進(jìn)行對(duì)比分析，應(yīng)消除量綱與數(shù)量級(jí)上的差異，使用公式(2)進(jìn)行歸一化處理。

由圖4可以看出，由于湘江長(zhǎng)沙段中、下游脆弱性圖層中景觀娛樂區(qū)和危險(xiǎn)性圖層中各要素分布較少，而使得風(fēng)險(xiǎn)度偏低。其他區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)、沿江道路和水廠取水口等分布相對(duì)較多則風(fēng)險(xiǎn)度偏高。

圖1 湘江長(zhǎng)沙段基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)分布圖

4.2 水域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析

本文研究湘江長(zhǎng)沙段水域風(fēng)險(xiǎn)，因此將危險(xiǎn)性和易損性疊置之后的圖層與湘江長(zhǎng)沙段的綜合水質(zhì)現(xiàn)狀作為水域風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。使用公式(2)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，再利用ArcGIS軟件將歸一化處理后的圖層進(jìn)行疊置分析得到湘江長(zhǎng)沙段的水域風(fēng)險(xiǎn)圖(使用自然間斷點(diǎn)分級(jí)法對(duì)不同的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行分級(jí))，如圖5所示。

根據(jù)所求得的湘江長(zhǎng)沙段水域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估數(shù)據(jù)，從不同風(fēng)險(xiǎn)區(qū)與各風(fēng)險(xiǎn)源以及各風(fēng)險(xiǎn)區(qū)之間數(shù)量關(guān)系進(jìn)行分析。風(fēng)險(xiǎn)區(qū)與風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)和水源區(qū)及其水質(zhì)關(guān)聯(lián)較大；總體來說湘江長(zhǎng)沙段主要處于中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)及低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

4.2.1 風(fēng)險(xiǎn)程度與風(fēng)險(xiǎn)源關(guān)系的分析 鑒于飲用水源區(qū)對(duì)水質(zhì)要求較高，一旦水質(zhì)稍微變差，就會(huì)影響到整個(gè)區(qū)域，所以景觀娛樂區(qū)和過渡區(qū)相比飲用水源區(qū)的權(quán)重較低，因此大部分的景觀娛樂區(qū)與過渡區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)程度都低于飲用水源區(qū)。

圖2 湘江長(zhǎng)沙段水域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)流程圖

圖3 2016年湘江長(zhǎng)沙段綜合水質(zhì)圖圖4湘江長(zhǎng)沙段風(fēng)險(xiǎn)度圖圖5 2016年湘江長(zhǎng)沙段水域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估圖

在撈刀河和瀏陽河入湘江處風(fēng)險(xiǎn)程度較高，原因在于這兩處有污水處理廠以及一些生活排污口，且根據(jù)綜合水質(zhì)現(xiàn)狀圖可知此處的水質(zhì)狀況中等偏下，導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)程度相對(duì)于其他地方較高。在一級(jí)污染源中長(zhǎng)沙新港位于沙河上游的2～3 km處，在該港口地區(qū)上游有兩個(gè)混凝土公司，下游有中石化和霞凝港，為一級(jí)污染源的集聚區(qū)，所以長(zhǎng)沙新港及附近水域的風(fēng)險(xiǎn)程度高于其周邊地區(qū)。在湘江航電樞紐的上游3 km左右處有一個(gè)丁字油庫，油庫為一級(jí)污染源，且丁字油庫的上游不遠(yuǎn)處有一個(gè)丁字灣，所以該處發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的程度較高。在月亮島以及馮家洲靠近河西一側(cè)，因?yàn)樗廓M窄，污染物容易在此處沉積，且這兩處存在一定數(shù)量的二級(jí)污染源涵閘等，導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)程度略微偏高。在湘江長(zhǎng)沙庫區(qū)段的上游部分區(qū)域，同樣因?yàn)榇嬖谝恍┗す疽约吧硤?chǎng)等，且結(jié)合綜合水質(zhì)現(xiàn)狀圖，靠近河岸的區(qū)域由于水體流速小等原因?qū)е挛廴疚锏某练e，以至于水質(zhì)狀況不是很理想，綜合相關(guān)因素相應(yīng)區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)程度也相對(duì)較高。

4.2.2 風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域數(shù)量統(tǒng)計(jì)分析 通過對(duì)各級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的統(tǒng)計(jì)分析，可求得不同風(fēng)險(xiǎn)區(qū)所占的面積及其在總面積中的比例。湘江長(zhǎng)沙段各級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)數(shù)據(jù)見表7。

表7 湘江長(zhǎng)沙段各級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)數(shù)據(jù)

由表7可知，中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為25.91 km2，所占比例達(dá)到45.86%，結(jié)合上述湘江長(zhǎng)沙段風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估圖(圖5)，中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布于水功能區(qū)中的飲用水源區(qū)以及過渡區(qū)和景觀娛樂用水區(qū)中橋梁所處的位置，而飲用水源區(qū)在水功能區(qū)中所占比例較大；高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積為4.32 km2，所占比例為7.65%，結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估圖可以看出高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布于湘江的兩岸，并且位于風(fēng)險(xiǎn)源較密集的區(qū)域，這是由于在風(fēng)險(xiǎn)源密集的區(qū)域各風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重產(chǎn)生疊加效應(yīng)，導(dǎo)致在疊加區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)度高于周邊區(qū)域；較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為9.24 km2，所占比例為16.35%，由風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估圖可知，較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要位于湘江的兩側(cè)以及水功能區(qū)中的飲用水源區(qū)橋梁所處位置。湘江兩側(cè)主要是處于風(fēng)險(xiǎn)源分布區(qū)域，與高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)不同的是，其位于風(fēng)險(xiǎn)源稀疏區(qū)域，即各風(fēng)險(xiǎn)源的緩沖區(qū)未重疊部分。橋梁部分則是由于橋梁的風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重與飲用水源區(qū)較高的風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重疊加，導(dǎo)致疊加的區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)度較高；較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為17.03 km2，所占比例達(dá)到30.14%，該區(qū)域主要位于水功能區(qū)中的過渡區(qū)以及景觀娛樂用水區(qū)。

在風(fēng)險(xiǎn)源較為密集的地方應(yīng)盡量減少風(fēng)險(xiǎn)源的數(shù)量，對(duì)于水質(zhì)較差的區(qū)域(例如撈刀河和瀏陽河在湘江的入口處)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)污水處理廠的排水質(zhì)量的控制，工廠以及油庫等地應(yīng)該加強(qiáng)工人的防范意識(shí)，對(duì)于湘江長(zhǎng)沙段應(yīng)建立相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)防治機(jī)制、風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)機(jī)制和風(fēng)險(xiǎn)治理機(jī)制。對(duì)于不同的區(qū)域建立相應(yīng)的機(jī)制，能夠更加有效地應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)論與討論

通過遙感技術(shù)利用5種實(shí)測(cè)水質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)和Landsat影像對(duì)湘江長(zhǎng)沙段進(jìn)行水質(zhì)反演，結(jié)合災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的危險(xiǎn)性及易損性相關(guān)概念利用ArcGIS軟件進(jìn)行空間分析得到風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估圖，研究結(jié)論如下：

(1)總體上湘江長(zhǎng)沙段水質(zhì)狀況良好，部分水質(zhì)較差的區(qū)域主要分布在下游，即撈刀河、瀏陽河以及匯入湘江處和長(zhǎng)沙新港、丁字油庫附近，在一定程度上也體現(xiàn)在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估圖中。

(2)湘江長(zhǎng)沙段大部分區(qū)域主要為較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，其他風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布于下游及湘江兩側(cè)，這主要由于下游工廠及港口較多，湘江中上游高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)則由于大多數(shù)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分布于兩側(cè)。

(3)傳統(tǒng)的水域風(fēng)險(xiǎn)通過危險(xiǎn)性、脆弱性等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，而通過遙感技術(shù)為水域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估引入水質(zhì)狀況數(shù)據(jù)因子，使得在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中對(duì)于影響因子的考慮更為全面。

由于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為歷史數(shù)據(jù)，并非根據(jù)遙感影像時(shí)期而專門獲取的數(shù)據(jù)，所以遙感影像和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)具有一定的時(shí)間間隔以及水質(zhì)參數(shù)的數(shù)量較少而存在一定的局限性。在以后的研究中，如果使用同一天同一時(shí)段實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與遙感影像可以提高反演的精度，同時(shí)增加水質(zhì)參數(shù)的數(shù)量更能反映出水質(zhì)的綜合狀況。