刘英[1]2003年在《千岛湖水体水质参数遥感及其估测模型研究》文中研究指明水体富营养化已成为当今世界性的水污染治理难题，也是全球性的环境问题之一。目前，我国湖泊由水质污染引起的富营养化问题十分突出，在国家环保“九五”规划中，就把太湖、滇池、巢湖叁大湖泊的治理工作列为重中之重的治理项目。 千岛湖位于浙江省西部，是1959年新安江水电站大坝建成蓄水后形成的人工湖泊。坝址以上流域总面积10442km~2。千岛湖兼有发电、防洪、旅游、渔业养殖、航运、及工农业用水等多种功能，是钱塘江的重要水源，因此它对浙江省的生态环境及社会经济的可持续发展具有举足轻重的影响。千岛湖历来以优异的水质着称，但是近几年来，随着区域经济的发展，千岛湖出现富营养化的迹象，因此，加强对千岛湖的水质动态监测，及时掌握库区不同区域，特别是上游主要支流的水质动态状况，建立大面积水质动态遥感监测技术，对千岛湖的开发利用和保护有着十分重要的研究和应用价值。 本文根据实测的千岛湖水质参数数据、水体反射光谱数据以及不同时相的卫星遥感数据，研究了不同富营养化程度水体的高光谱反射特性以及千岛湖库区水体藻类叶绿素a浓度与其光谱反射特征之间的关系；还进行了室内悬浮泥沙光谱反射特征研究，并构建了多光谱和高光谱变量，建立了估测模型，对水体叶绿素和悬浮物含量进行了模拟；利用TM和IKONOS数据对千岛湖库区的水质状况作了定性和定量的评价研究。主要结果如下： (1)不同富营养化水体反射光谱的基本特征表现为：随着叶绿素含量的增大，水体的反射光谱曲线的峰、谷愈明显，并且700nm附近叶绿素反射峰的位置逐渐向长波方向移动，范围约在690-730nm之间。富营养化程度最高的水体，其光谱在550nm、700nm附近形成两个反射峰，峰值最高且靠近长波方向；富营养化程度居中的水体，在上述两个波段位置也形成了反射峰，但其高度降低，波峰的位置靠前；富营养化程度最底的水体，其反射光谱曲线近似于纯水的反射光谱，总体比较平缓，没有明显的波峰和波谷存在。 (2)悬浮泥沙的光谱特征：在340-2500nm之间，光谱曲线在815nm和1070nm左右形成两个反射峰，在560-720nm之间呈肩状形态，高反射出现在可见光波段，在波长1160nm以后，光谱反射率逐渐下降，趋近于零。当水体深度一定时，随着水中悬浮物浓度的增加，光谱反射率逐渐增加，其反射光谱曲线在650nm、760nm和820nm左右发生相应的显着变化，反射峰逐渐向长波方向移动。在490-1500nm波长范围内，悬浮物含量和光谱反射率呈正相关。 (3)构建了一系列光谱变量，研究了这些光谱变量和水质参数之间的相关关系，并建立相应的估测模型。对千岛湖水体叶绿素-a浓度拟合来说，多光谱波段中以红光波段(MSS5和 SPOTZ）为变量的的二项式模型取得了比较好的估测效果；高光谱变量中，以红边内一阶微分的总和与黄边内一阶微分的总和的归一化植被指数为变量的指数模型取得了最好的估测效果。 （4）在悬浮物浓度的预测模型中，多光谱波段的以蓝绿波段、红光、近红外波段为变量的线性模型和二项式模型得到了较好的结果；高光谱波段中，以红边范围内最小反射率为变量的线性和二项式模型可以很好地预测悬浮物浓度。 （5）通过对 1991和 1999年的 TM数据遥感值（DN）的研究，对千岛湖的水质变化做了定点定性评价。结果表明，12＃航标、积岭口两个样点所代表区域的水质受到一定程度的污染，有富营养化趋势，其他区域则没有明显变化。利用 200年 10月的 IKONOS数据与同步的水质参数数据研究结果说明，叶绿素a浓度与IKONOS hi光波段以及其他波段组合遥感值（DN）之间，透明度和 IKONOS的蓝光波段以及蓝、绿、红叁波段 DN值之和之间，都达到了99％置信度下的显着相关。根据这一结果，建立了对应的水质参数估测模型，模型的拟合结果显示，实测值与拟合值基本一致，表明这些模型可以用于千岛湖水质参数的预测预报。但是鉴于本研究中采样点数量的限制，模型的精度还有待于进一步检验、提高。同时，利用这些模型得到了千岛湖局部水体叶绿素和透明度分布图，80．44％的水体叶绿素浓度在 36’之间，绝大部分水体透明度在 46米之间，说明千岛湖总体富营养化水平比较低，水质总体尚好，而局部区域需要加强管理。
刘英, 王珂, 周斌, 许红卫, 沈掌泉[2]2003年在《千岛湖水体叶绿素浓度高光谱遥感监测研究初报》文中指出以千岛湖为研究对象,利用高光谱地物光谱仪在库区进行了反射光谱测量和同步水质采样分析。通过研究水体藻类叶绿素浓度与其高光谱反射特征之间的关系,建立了叶绿素a的遥感定量模型,结果表明:光谱反射率比值R701nm/R516nm、IKONOS的红光与蓝光波段反射率之比与叶绿素a线性相关程度都比较高,决定系数分别为0.87和0.83,可以用来估计叶绿素a浓度;而微分光谱、单波段以及其它波段比与叶绿素a的相关性不及前两者。所以,遥感估算千岛湖叶绿素a浓度,采用比值法最准确。由于TM波段与IKONOS波段范围几乎完全相同,而分辨率不同,从经济实用的角度考虑,可以用TM数据对整个库区进行大范围遥感监测,而对其支流和小范围水面,用分辨率较高的IKONOS数据才能满足精度要求。
文军[3]2004年在《千岛湖区域生态风险评价研究》文中指出千岛湖是解放初期国家在浙江西部淳安县境内建设新安江大坝之后蓄水形成的大型深水人工湖泊，其兼具有发电、防洪、灌溉等多项功能。改革开放后，千岛湖的旅游功能不断提升，先后被评为国家级重点风景名胜区和国家级森林公园，2001年被评国家AAAA级旅游区和国家级生态示范区。随着区域经济特别是旅游开发活动的升温，千岛湖流域正面临着开发过程中不断增强的人为活动的影响。客观科学地评价由此所带来的生态风险问题，是指导千岛湖区域经济与生态环境协调发展的理论基础。本研究以生态风险评价基本理论为指导，在环境现状评价的基础上，对近10年来的常规监测数据、酸雨、底泥进行了系统分析，构建了水域生态风险胁迫因子总氮和总磷的预测模型，最后从风险管理对策和风险管理技术两方面提出千岛湖区域生态风险管理体系。主要研究结果如下： 利用2002年的环境常规监测数据，对千岛湖区域的生态环境质量现状进行了定量评价，全湖水质达到饮用水水质标准。但是，千岛湖区域酸雨污染问题非常突出，千岛湖局部区域水质已受到一定程度的污染，影响千岛湖平均水质的最主要污染因子是TN，其次为TP，再次是高锰酸盐指数、粪大肠菌群及BOD_5。全湖水质分析的结果表明，TN的污染负荷比高达50％，TP的污染负荷比为17％，高锰酸盐指数、粪大肠菌群及BOD_5的污染负荷比分别为12％、9％及8％，其余项目污染负荷比只占4％。从富营养化评价结果显示，总体评分为35.8分，全湖水质已为中营养状态。此外建筑扬尘、油烟污染、噪声等环境污染也比较突出。 通过对千岛湖区域的生态风险源与胁迫因子的系统分析，确定了本区域生态风险源主要有农业污染、城镇化、采矿业、点源排污、交通运输、大气沉降、旅游业、畜牧水产养殖业、林业、外来生物入侵、洪水灾害等。区域风险胁迫因子主要是有毒化学物质、病原体、营养物质等方面。确定了以千岛湖水质变化为生态风险评价终点，并提出了以保持或提高本区域水质；遏制区域内酸雨恶化或劣变趋势；本区域的濒危物种种群数量的恢复与增长；保证水力发电、防洪与灌溉的需要；延长水库的使用寿命；保障娱乐与旅游业的需要等为区域生态风险管理目标。 千岛湖水质综合污染指数分析，近十年来千岛湖多数监测项目和各断面污染指数都出现显着下降的趋势，全湖综合水质出现趋好的走势，表明千岛湖总体水质的变化正处于相对低的风险状态之中。各断面水污染综合指数的对比分析显示，代表千岛湖叁个主要来水水质的街口、航头岛和百亩畈叁个断面分列前叁，通过河流污染物的输入是千岛湖水质下降的主要风险来源，其中街口指标显着高于其它断面，它是正常年份中污染输入强度最大的来源。各监测项目污染指数的对比分析表明，总氮、溶解氧和高锰酸钾指数排列前面，仅有总氮项目的综合污染指数高出国家标准限值，各断面的总平均值达到1.6，而其它各项均低于0.5，说明总氮的输入是在近期千岛湖水质下降风险中首要问题。根据各断面水质污染综合指数负荷比的比较分析，街口、航头岛和百亩畈叁个断面排在前列，街口该指标远高于其它断面，多年平均负荷比高达17％。趋势分析中，除街口和西园码头外其它各断面负荷比均表现出不同程度的下降趋势，表明它们对整体水质上升的贡献不高，分别表现出入湖水质和人为活动在延缓水质上升过程中的不利影响。在考核各监测项目综合污染指数分担率的分析中，总氮、溶解氧和高锰酸钾指数排在前列，叁项分担率之和达全湖71％，其中总氮接近49％，显着地高于其它项目。趋势分析中总氮的分担率出现了显着性的下降趋势，同时其它项目也都表现出不同程度的下降趋势，大肠杆菌的变化趋势尚不明确。以有序聚类法分析全湖水质变化趋势的一致性结果显示，1998至1999年是千岛湖水质状态变化规律的最优分割点，并且在1998年后全湖总体水质上升的一致性明显高于此前各年份变化过程。 洪水对千岛湖的水质构成极为严重的威胁，19%年洪灾中千岛湖总体水质在多年走势图中出现“污染峰r，现象，表明外来面源污染是主要污染来源。根据洪灾前后水质变化对比分析，千岛湖水体受洪灾的影响仅局限于当年，通过水体的缓冲和自净能力的恢复，各项污染指数在灾后都能迅速恢复至止常状态。在洪灾年中，水质污染指数排序及负荷比均是百亩贩、航头岛、街口和叁潭岛，四断面总负荷达到全湖72%。与正常年份不同，百亩贩是洪灾中水质最差的断面，根据洪灾年与灾前年的污染指数比值显示，水质变化对洪灾的敏感性次序是百亩贩、航头岛、二潭岛和街口，受洪灾影响变化最大且对全湖水质影响最大断面均是百亩贩和航头岛，二者上升幅度达到叁倍之多。对洪灾年的各项监测项目的分析显示，洪灾年中综合污染指数对全湖分担率最高的是大肠杆菌和总氮，其它各项目分担率很低，对洪灾年中的总体水质几无影响，大肠杆菌分担率高达46.6%，取代了总氮的位置成为洪灾年中水质的最大污染因素。洪灾年与灾前年的污染指数比值显示，对洪灾影响敏感而污染指数发生迅速上升的监测项目依次是大肠杆菌、总锅、氨氮、总错和总氮，其它项目无明显变化。，又肠杆菌在洪灾年中的问题显得特别突出?
参考文献：
[1]. 千岛湖水体水质参数遥感及其估测模型研究[D]. 刘英. 浙江大学. 2003
[2]. 千岛湖水体叶绿素浓度高光谱遥感监测研究初报[J]. 刘英, 王珂, 周斌, 许红卫, 沈掌泉. 浙江大学学报(农业与生命科学版). 2003
[3]. 千岛湖区域生态风险评价研究[D]. 文军. 中南林学院. 2004
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