遥感技术在环境水力学中应用.pdfVIP

中国环境水力学2004 遥感技术在环境水力学中的应用 黄小雪1罗麟2 (1．四川大学环境科学与工程系2．四川大学高速水力学国家重点实验室) 摘要对近年来遥感技术在环境水力学中诸如污水排放研究、水体水色监测、 海上溢油监测和水流一水质模型建立等领域的应用现状及研究进展进行了综述； 通过对若干应用实例的分析，阐明了遥感技术应用于环境水力学研究的可行性与 必然性；最后指出，鉴于环境水力学研究水域由小变大的趋势，遥感技术要发挥 更大作用必将迸一步与地理信患系统和垒球定位系统相结合。 关键词遥感技术环境水力学应用 1前言 环境水力学是环境流体力学的分支，是现代流体力学与新兴环境科学相结合产生的一 门交叉学科。从狭义角度看，其任务主要是研究地面及地下水域中物质的扩散、混合、输 移和转化规律，建立其分析计算方法，确定物质浓度的时空分布及其应用；从广义上讲， 环境水力学则研究一切与环境有关的水力学问题，是传统水力学的继承与发展，内容涉及 水文学、水力学、水化学、水生物学、生态学、湖沼学、海洋学和沉积学等，是一门综合 性很强的边缘学科。美国环境与水资源研究所环境水力学技术委员会提出“环境水力学特 别着重于将物理因素(水动力学、泥沙输移和地形条件)、化学因素(保守与非保守物质 的传输、反应动力学和水质)和生物因素(生态学)作为一个系统来进行研究”…。近年 来环境水力学不断发展，研究领域已经突破了水污染这一初衷，开始水土保持、河道冲 淤、洪水破坏、冰凌变化等许多其他方面的研究。 遥感具有速度快、信息量大和受条件限制少等特点。自20世纪六七十年代诞生以来 业已，‘泛应用于气象、地理、环境监测以及资源探测等领域，并取得了巨大成就”～“。 近年来，不少学者尝试将遥感技术应用于环境水力学的研究【8~1…，并取得了不少研究成 果。本文将对近年来遥感技术在环境水力学研究中的应用进行细致的分析总结，以便更好 地把握现状，发现问题，进而促进环境水力学更加迅速的发展。 2遥感技术在环境水力学若干研究领域中的应用 环境水力学，顾名思义，其研究对象既有水问题又涉及环境问题，是有关一切环境问 338· 题中的水力学问题，包括在天然环境中以及环境工程设施中的各种水力学问题。其涉及面 广，错综复杂，因此，很难有统一的分类。下面，按照具体研究对象的不同分别介绍遥感 技术在环境水力学若干领域中的应用及进展。 2．1在污水排江排海工程研究中的应用 随着社会的发展，人们向水域中排放的污染物越来越多。尽管海洋等水域具有强大的 自净能力，但盲目排放仍会造成严重污染。因此，在污水排放前必须进行周密规划，对污 水排江排海工程进行设计计算，包括排放口的形式、布置方式，污染物在潮流作用下的稀 释扩散等。一般说来，不管是生活污水，还是工业废水；不管是否经过净化处理，其最终 受纳水体基本上都是江河海洋。因此，如何优化排江排海工程成了环境水力学中一项重要 的研究内容。 2．1．1滨海城市污水排海工程 随着现代化工农业的发展，海洋污染问题愈来愈严峻。以海滨城市大连为例，早在 1996年污水排放口总数就超过200个，近年来更是有增无减。这些排放口每天排放数百 万吨含有毒性化学物质和致病细菌的工业废水和民用污水，极大地破坏了海洋的生态环 境，排江排海工程的优化就显得极为重要。但是排江排海污染面积往往很大，传统的监测 方法很难获得研究或工程计算所需的数据资料。在此，遥感技术的快速、及时、监测范围 大等优势便有了用武之地。如巩晓东、孙晓红lq一等人突破传统监测方法，将航空遥感技 术和常规监测方法相结合，对航空图像进行综合分析从而确定污染源扩散方向，扩散速度 以及受污染的海域面积。进而综合其他相关资料得出了污水扩散与潮汐、波浪的关系。对 整个海域的污染状况和污染程度进行了较为全面的监测，为治理工作提供了准确的分析数 据，很好地支持了排海工程的优化设计。此外，许多学者专家l”。2]纷纷进行了这方面的 研究，获得了一定的研究成果。但是有几个共同的问题限制了遥感技术的应用： (1)遥感分辨率还不够高。 (2)排污规律受海浪变化影响较大，可移植性不高，没有普遍的意义；再者，海浪对 污染物扩散迁移的影响作用也比较复杂。 (3)遥感技术对海面朽染物的水平移动可以较好的反映，但不能反映污水的垂直 变化。 可见．遥感