悬浮泥沙浓度的测量

分析了悬浮泥沙浓度测量的几种方法的原理及目前的研究进展,为悬浮泥沙浓度测量的进一步创新研究和河口海岸研究中新技术的运用提供科学的依据和建议.     

珠江口虎门悬浮泥沙浓度的测量

利用2004年虎门口ADP的反向散射声强数据，和同步采样经实验室过滤得出悬沙浓度的数据，建立了半经验公式，得到虎门高分辨率的悬沙浓度剖面的时间序列；计算的悬沙浓度与水样法测量的平均相对误差是7．4％，与目前通用的悬沙浓度测量仪器的误差相当，为提高ADP仪器使用效率，更好地研究沉积动力提供一种新的方法。     

杭州湾冬季表层水体悬浮泥沙质量浓度的逐时变异

通过杭州湾3个代表性站位的日内连续观测数据,对其冬季表层水体悬浮泥沙质量浓度的逐时变异进行研究,分析不同的潮时、潮型以及风速等因素对悬浮泥沙的质量浓度变化的影响.结果表明:风速较小且稳定时,不同涨落潮时引起的流速变化是杭州湾悬浮泥沙质量浓度变化的主要原因;在风力较大且不稳定时,风力作用引起的泥沙再悬浮可能会导致悬浮泥沙质量浓度变化异常.     

厦门环东海域整治过程悬浮泥沙变化遥感监测

选用2005-2007年福建省干季（10月～2月）三个时相中潮位的中巴卫星CCD数据,利用泥沙指数SI=（ch2＋ch3）／（ch2／ch3）提取厦门环东海域悬浮泥沙信息．与现场浊度的对比表明,该泥沙指数能较好地反映悬浮泥沙的相对分布．泥沙指数图像显示,该海域悬浮泥沙浓度分布具有浅海高、深海低,从两岸向中部降低的特点;与2005年10月相比,2007年1月整治过程中清淤吹填使海域面积有所减小,但湾中上部高、中高浓度泥沙明显增加;到2007年11月,清淤吹填基本完成,海域高、中高浓度悬浮泥沙总比2005年10月约减少14km2．综合整治使得整个环东海域悬浮泥沙含量明显降低．     

二类水体悬浮泥沙遥感反演算法综述

鉴于二类水体本身光学性质的复杂性及其与人类生产活动的密切关系,利用遥感数据监测二类水体水质受到了国内外学者的普遍关注,成为海洋学领域的热点问题。悬浮泥沙含量是表征水质优劣的一个重要参数,众多研究致力于建立悬浮泥沙反演模型的研究,定量反演二类水体悬浮泥沙浓度。该文总结了近年来二类水体悬浮泥沙遥感反演算法的研究进展。悬浮泥沙定量反演模型大致可分为以下三类：1）利用水体光学特性和水体组分之间关系建立的经验模型;2）综合经验模型和物理模型构建的半分析模型;3）基于辐射传输模型和生物光学模型建立的物理模型。针对目前反演算法存在的主要问题,提出未来的研究需加强反射率光谱曲线研究、开发高光谱遥感数据以及综合多源数据信息等方面的内容。     

水体悬浮泥沙动态监测的遥感反演模型对比分析——以鄱阳湖为例

水体泥沙是进行水环境监测及研究与泥沙输移有关的侵蚀、沉积过程所带来的灾害问题的关键因素,实现悬浮泥沙遥感定量动态监测的关键在于建立合适的反演模型。采用实测光谱模拟TM/ETM 和MERIS数据,对比分析了单波段和波段比值遥感因子构建的5种常用的经验半经验模型。结果表明,以MERIS第7波段遥感反射率为遥感因子建立的对数模型最适宜鄱阳湖地区悬浮泥沙的动态监测。     

基于ASD光谱仪的悬浮泥沙光学衰减系数研究

 设计了基于ASD光谱仪的玻璃水槽实验,测量人工光源穿透不同水深、不同质量浓度含沙水体的辐亮度,以纯水为参照,得出了某一粒径组成下不同质量浓度悬浮泥沙在350~920 nm波段范围内的光学衰减系数。实验泥沙样本的光学衰减系数光谱特征单一,随着波长的增大逐渐减小,表现为一条略倾的曲线,且正比于泥沙质量浓度。在0~0.15 m深度范围内的,相同质量浓度的泥沙光学衰减系数随水深的变化可以忽略不计。从350~920 nm,实验泥沙样本的单位质量浓度光学衰减系数从0.084缓慢减小至0.069 m²/g。     

悬浮泥沙定量遥感综合模式及其在珠江口的应用

从太阳光在水体中传输的物理机制入手,引入水体光学厚度概念,根据辐射传输理论,推导出悬浮泥沙定量遥感的综合模式,该模式具有明确清晰的物理意义.并且该模式在条件简化下几乎包含了前人所推导的所有半经验模式,包括线性模式、对数模式、Gordon模式、负指数模式、统一模式.将该模式应用于珠江入海口水域的悬浮泥沙调查与监测中,取得了不错的效果.     

杭州湾悬浮泥沙遥感反演与变化动力分析

利用2012年5月3日～4日,5月7日～8日实测悬浮泥沙浓度和光谱数据构建反演模型,反演了2012年5月7日杭州湾HJ-1A卫星CCD影像悬浮泥沙浓度,并进行了空间分布分析,结合水深、风速数据等其他实测要素对悬浮泥沙浓度的变化动力进行了分析.结果显示：杭州湾悬浮泥沙的空间分布受潮汐、湾底地形、风速、注入径流和长江口来沙的综合影响,悬浮泥沙浓度随时间变化十分剧烈,潮汐是其变化的主要因素,当风速较大时,风对悬浮泥沙的影响也不容忽略.     

利用地面光谱数据反演悬浮泥沙质量浓度

为研究用高光谱数据反演悬浮泥沙质量浓度的方法,以近海悬浮泥沙为实验材料,配制了不同质量浓度悬浮泥沙样品,利用2种方法对样品进行建模:一种是将可见光和近红外光谱进行小波变换并将小波低频系数以偏最小二乘回归建模,另一种为波段组合法.利用交叉检验方法,分析了交叉检验结果,并将2种方法建立的模型进行了比较.研究表明:波段组合法中,TM4与TM1波段反射率比值的指数模型效果最好;在预测能力上,小波偏最小二乘模型总体上比波段组合模型精度高并且稳定性好,适用于悬浮泥沙光谱定量分析.     

基于World View-2影像的西溪湿地悬浮泥沙遥感监测

西溪湿地作为城市次生湿地,其生态和旅游功能为人们所重视,因此监测其水质安全尤为重要．水体中悬浮泥沙浓度是评定水质的相关参数之一,利用环境遥感技术可对水体的悬浮泥沙浓度信息进行监测．以西溪湿地2个时相的World View-2影像为主要数据源,通过水体光谱测量及水样采集,建立悬浮泥沙定量反演模型,并利用实测数据对反演模型精度进行验证评估．研究结果表明：1）采用第三、第五波段遥感反射率比值模型可削弱大气影响,突出悬浮泥沙信息,模型平均相对误差为19.98%;2）采用FLAASH大气校正方法,影像所有波段平均相对误差为17.58%;3)2011年、2013年选用的单景影像反演结果显示西溪湿地悬浮泥沙平均浓度分别为7.48mg/L、9.35mg/L,且湿地各区域悬浮泥沙浓度差异明显;4）采用合适的大气校正和悬浮泥沙反演模型,World View-2影像可较好地应用于西溪湿地悬浮泥沙浓度的遥感监测．     

长江河口潮滩悬浮泥沙输移规律研究进展

通过阅读和研究大量有关文献，对长江口潮滩悬移泥沙的输移规律有了较全面的了解．目前，长江口潮滩、潮沟、以及两者之间的悬浮泥沙输移基本规律的研究已经比较深入，但对于动力过程的探讨仍然局限在少数几个因子，而悬浮泥沙对重金属、氮、磷等营养元素吸附的研究则刚刚开始．由于在潮滩上获取实测资料的难度较大，使潮沟构成的微地貌系统动力结构和悬浮泥沙运动的研究不足，因此，需要在浅层测流的基础上，进一步探讨其规律。     

MODIS/Terra辅助的HJ-1B CCD1数据悬浮泥沙浓度反演研究

针对MODIS/Terra传感器服役时间超期需要后续卫星延续观测以及国产陆地卫星数据水环境遥感应用问题,以深圳湾为研究区域,利用2007年～2008年获取的40个现场实测数据与MODIS/Terra NIR-SWIR大气校正反射率数据建立MODIS悬浮泥沙浓度反演模型,以此为基础,反演2010年～2012年4景MODIS悬浮泥沙浓度分布状况,展开同步的瑞利散射校正反射率(Rrc)多波段组合因子的HJ-1B CCD1影像悬浮泥沙浓度反演模型对比研究.结果表明,在不进行气溶胶校正的情况下,HJ-1B CCD1数据波段比值算法(Rrc(660)/ Rrc(560))可以有效实现深圳湾悬浮泥沙浓度的反演,反演模型的决定系数为0.88,均方根误差为7.19 mg/L,模型验证的相对误差为7.45%,该研究对于进一步推进水环境遥感监测有一定的积极意义.     

鄱阳湖丰、枯水期悬浮体浓度及其粒径分布特征

通过2008年、2009年10月(枯水期)和2011年7月(丰水期)的3次全湖调查,结合鄱阳湖水体采样调查与MODIS同步卫星影像反演悬浮体浓度数据,同时利用LISST-100对鄱阳湖悬浮体粒径进行现场观测,研究了鄱阳湖悬浮体浓度及悬浮体粒径分布规律.结果表明,鄱阳湖表层悬浮体浓度表现为北部、中部高,南部低的空间分布特征;垂向分布上看,一般情况下,表层中层底层;而在风生流及采砂活动影响下的湖区中部和南部部分区域,垂直浓度分布规律不明显.全湖平均悬浮体浓度枯水期大于丰水期,且枯水期全湖悬浮体浓度空间差异较丰水期更小.悬浮体粒度组成主要以粉砂为主,其中细粉砂所占比例最高;全湖悬浮体粒径主要分布在8μm~90μm之间,丰、枯水期分布规律较为一致,枯水期的平均悬浮体中值粒径较丰水期更细.悬浮体中值粒径表现为南粗北细的空间分布特征.从粒径频率谱形态分布上看,主要呈现双峰、三峰的粒径分布形态,北部湖区悬浮体粒径谱形态时空分布基本一致;而南部大湖区,丰、枯水期粒径谱分布有较大差异.鄱阳湖悬浮体浓度及粒度分布特征主要是受到水动力、底质及冲淤状态、生物絮凝及人为采砂活动等因素共同影响的结果.     

用FY-1D数据估算珠江口海域悬浮泥沙含量

以珠江口海域作为研究对象,以气象卫星FY-1D数据为信息源,通过遥感监测值与准同步珠江口实测悬浮泥沙含量的对比分析,建立基于FY-1D数据的悬浮泥沙含量遥感估算模型.研究表明,FY-1D可用于近岸水域悬浮泥沙的遥感监测,在动态监测方面有明显优势,可作为现有海洋采样观测的补充手段.     

消光法测定磷酸铵盐微粒灭火剂灭火浓度研究

采用过滤称重法配合激光消光法对两种粒度的磷酸铵盐微粒灭火剂在杯式燃烧器中的灭火浓度进行了研究,得出了激光测定磷酸铵盐微粒灭火剂的质量浓度标定曲线和微粒灭火剂的灭火浓度。结果表明,在该实验条件下,平均粒度分别为6.0 μm和13.7 μm的磷酸铵盐微粒灭火剂其激光吸收发散系数K值分别为0.353 0 m2/g和0.257 3 m2/g,平均灭火质量浓度分别为32.9 g/m3和41.6 g/m3,前者的灭火效能比后者高出25 % ～ 30 %,且前者采用激光消光法测定时相对误差较小。     

江苏辐射沙洲海域悬浮泥沙输运分析

根据辐射沙洲邻近主水道和中心沙洲滩面水道33个站点的水深、潮流和水体含沙量同步实测资料,运用悬沙输移机制分解方法,计算了各站位所在水道断面全潮平均单宽悬移质通量、涨潮平均单宽悬移质通量、落潮平均单宽悬移质通量大小及其方向;并对相应悬沙输移的基本路径进行了分析。对各断面潮平均悬沙通量进行了估算,确定了辐射沙洲腹地邻近水道的悬沙净进入断面和净输出断面;辐射沙洲悬沙输移具有以辐射沙洲条子泥滩地为中心的辐聚辐散运移规律;悬浮泥沙净输移在沙洲腹地有逆时针循环运移特征。从东南过来的东海前进潮波潮流携带的泥沙主要沿条渔港水道以及向条子泥腹地输移,并在条子泥沙脊附近与其他方向的来潮来沙相汇,因此条子泥沙滩存在着淤长的动力因素和泥沙条件。     

湖泊水体悬浮泥沙遥感定量反演web服务体系的实现

以实现湖泊水体悬浮泥沙遥感定量反演空间信息共享服务和互操作为目标,设计了WebService技术支持下的泥沙反演服务总体框架,并在此基础上系统地阐述了泥沙反演的web服务体系.对内陆湖泊悬浮泥沙遥感定量反演模型进行服务的分解,获得能实现单一功能的原子服务,网络用户可以针对不同的数据和特殊的应用将原子服务进行动态组合和自由定制,服务器将自动将这些原子服务拼接成能完成特定功能的服务链.     

颗粒浑液浓度的光学测量方法

在理论与实践相符合原则的指导下,从广义的Lambert-Beer定律出发,提出颗粒浑液浓度光学测量中光密度非线性校正问题的解决方法;使用沉降粒径指标,解决了颗粒浑液浓度测量受颗粒粒径影响的难题;此外,对混合颗粒消光系数的合理处理进行了尝试。这些问题的解决是台式光电泥沙分析仪研制成功的关键。