遙感技術在核電站溫排水影響范圍監測中的應用

摘 要：濱海核電站運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際影響的范圍和程度，以及進一步改進溫排水影響模擬預測方法提供依據，需要開展溫排水影響范圍監測。文章概述了核電站溫排水影響范圍監測中遙感技術的使用，并對航空遙感技術和衛星遙感技術的優缺點進行對比，給出航空遙感技術和衛星遙感技術的適用建議。

關鍵詞：遙感技術；核電站；溫排水；監測

濱海核電站運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。隨著整個社會環境保護意識的逐步增強，核電站溫排水的余熱排放對附近海域生態環境造成的負面熱影響已日益引起社會關注。因此，核電站溫排水影響范圍的監測對于防止熱污染，保護海域水質和生態環境具有重要意義。

自20世紀60年代以來，國內外專家對于核電站溫排水對周邊海域造成的環境影響先后進行了大量的調查和研究工作。核電站溫排水影響預測評價目前通常采用局部區域小變態物理模型與大范圍水域數學模型兩類模擬方法[1]?；谝陨蟽煞N方法各有其適應性和局限性，核電廠溫排水影響預測評價通常采取兩種方法相結合，通過綜合分析后給出最終溫排水預測結果。但是，無論采取哪種方法，鑒于預測評價結果的可靠性依賴于基礎資料和運算精度，結果存在較大的不確定性和局限性。因此，在核電廠運行后，溫排水造成的實際環境影響可能會與預測評價結果存在較大差異。為了清楚掌握核電廠溫排水實際影響的范圍和程度，開展溫排水影響范圍監測變得十分重要。同時，獲取的溫排水實際影響數據也是進一步改進溫排水影響模擬預測方法和提高預測準確性及科學性的重要技術手段。

目前，核電廠溫排水環境影響監測所采用的方法包括航空遙感技術、衛星遙感技術、現場人工測量技術。尤其是1986年切爾諾貝利事故發生后，各國紛紛采用遙感技術開展核電站環境監測和風險評估。國內方面，如大亞灣核電基地[2]、紅沿河核電基地[3]、田灣核電站也進行了溫排水遙感測量等相關工作，取得了令人滿意的應用效果。

1 航空遙感技術

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

表1列舉了目前能夠獲取熱紅外數據用與溫排水監測的航空遙感測量儀器。

2 衛星遙感技術

衛星遙感技術指通過利用衛星攜帶探測儀器接收測定目標的本身和背景之間的紅外輻射，進行溫度反演得到溫度場數據。該方法空間精度可以達到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℃，測量區域可達3000平方公里，可包絡在核電周邊海域。

表2列舉了目前能夠獲取熱紅外數據用于溫排水監測的遙感衛星。

3 現場人工測量技術

現場人工測量技術指利用測量儀器測量開展現場人工測量獲得目標溫度分布圖像。

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。

另一種儀器為常規測量方式，用以進行不同水深溫度實測。通過兩種測量結果繪制出溫度分布圖像。

4 三種監測技術對比

航空遙感技術測量時間可控、數據精度高，可以在不同的潮汐狀況下快速、準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。相對于衛星遙感技術來說，航空遙感技術還有飛行高度低、覆蓋范圍小、多條帶、測量目標溫度梯度變化快和圖像畸變等不同點。

衛星遙感技術具有宏觀性、時效性、同步性，可獲得大尺度區域內的海面溫度圖像。但因衛星過境時間限制及氣象情況，獲得的數據有限。

現場人工測量技術因不確定因素較多，得到的數據可參考性不高，故一般作為航空遙感技術和衛星遙感技術的輔助手段，用于遙感數據定標工作，提高遙感溫度反演精度，特別是絕對值溫度。

5 結束語

從上述比較可以看出，核電廠溫排水監測小區域溫度場適于利用高精度的航空遙感技術，大區域溫度場調查適于利用衛星遙感技術，同時近同步開展現場人工測量技術用于遙感數據定標，可以提高航空、衛星遙感技術測量溫度精度。

參考文獻

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

[2]吳傳慶，王橋，王文杰.利用TM影像監測和評價大亞灣溫排水熱污染[J].中國環境監測，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.