CN115144095B - 基于遥感的已运营核电厂温排水本底水温确定方法及*** - Google Patents

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Abstract

本申请属于环境监测技术领域，具体公开了基于遥感的已运营核电厂温排水本底水温确定方法及***，***包括：站点选取模块、模型构建模块、本底水温计算模块和温升计算模块；站点选取模块与模型构建模块连接，站点选取模块用于选取水温参考站和水温推算站；模型构建模块与本底水温计算模块连接，模型构建模块用于构建水温参考站和水温推算站水温值之间的线性关系模型；本底水温计算模块与温升计算模块连接，本底水温计算模块用于基于线性关系模块计算水温推算站的本底水温；温升计算模块用于计算水温推算站的温升水温值。根据水温参考站的水温推算实时的各水温推算站的环境本底水温，准确性较高，得到实际温升水温值更准确。

Description

基于遥感的已运营核电厂温排水本底水温确定方法及***
技术领域
本申请属于环境监测技术领域，具体涉及基于遥感的已运营核电厂温排水本底水温确定方法及***。
背景技术
核电站是利用核能来大规模生产电力的发电站。我国东部沿海地区是我国的电力负荷中心所在，每年电力消费约占全国的65%以上。出于经济性和便利性的考虑，我国的核电厂主要建在沿海地区，将海水作为冷却水，采用直流冷却方式将冷却水直接排回邻近海域，全部废热水体进入邻近海域，可能造成局部水域水体温度的急剧升高。增加其化学反应速率，影响水生生物的繁殖率及水中溶解氧，造成水的密度和粘度下降，并能加速颗粒物的沉降作用，影响水中悬浮物的沉降速率以及携带泥沙的能力，改变自然水体的水质。同时，温排水还对底栖动物、藻类、鱼类、珊瑚，甚至岸滩生物造成影响，改变其生存、生长和繁殖习性等。滨海核电厂温排水对海洋生态环境具有一定影响，加强滨海核电厂温排水热影响的监测是保障滨海海域环境和保持生态***正常运行的必要措施。另一方面，定期、准确地调查评估温排水的影响范围、强度，是近海岸热排放以及滨海核电厂对海水环境影响评估的重要参考依据。
但目前核电厂温排水监测仍存在一些问题：
1、新建滨海核电厂的温排水计算模型的参数合理性缺乏依据；
2、已运营滨海核电厂温排水的实际温升无法通过观测直接确定；
3、传统水温大面站监测工作量大且数据范围有限；
4、卫星遥感监测水温的弊端；
5、航空器航拍遥感弊端等。
发明内容
本申请提出了一种通过滨海核电厂运营前、后卫星遥感海表层水温和单点实测海表层水温，推算出滨海核电厂运营后排水口附近海域环境本底水温，从而得到实际温升水温值的方法。
为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
一方面，本申请提供一种基于遥感的已运营核电厂温排水本底水温确定方法，包括以下步骤：
S1、采集核电厂运营前和运营后的高时空分辨率卫星遥感海表层水温分布和核电厂背景信息，基于所述运营前和运营后的卫星遥感海表层水温分布和所述背景信息，选取水温参考站和水温推算站；
S2、采集核电厂运营前所述水温参考站和所述水温推算站典型季节逐时卫星遥感表层水温，基于所述高时空分辨率卫星遥感海表层水温，构建所述水温参考站和所述水温推算站的水温线性关系模型；并基于所述线性关系模型，筛选、剔除不符合预定条件的所述水温推算站；
S3、采集核电厂运营后的所述水温参考站的海表层水温观测值和核电厂运营后的所述卫星遥感同步海表层水温值，对所述卫星遥感海表层水温值进行校正，得到所述水温参考站与所述水温推算站所述线性关系模型的修正参数；并基于所述修正参数，得到核电厂运营后所述水温推算站的本底水温；
S4、基于所述水温参考站的水温推算得到所述水温推算站的本底水温与所述水温推算站的同步观测水温差值，得出温升水温值。
优选的，所述S1所述背景信息包括：水文环境、水深地形和气象信息。
优选的，所述S1所述水温参考站的选取方法包括：
采集核电厂运营前和运营后的所述卫星遥感海表层水温分布，选取不受温排水影响的站位为水温参考站。
优选的，所述S1所述水温推算站的选取方法包括：
基于核电厂运营前和运营后的所述卫星遥感海表层水温分布，在核电厂排水口温升区域内选择水温站点；
对所述水温站点分布进行加密插值，获取若干个水温推算站。
优选的，所述线性关系模型包括：
水温推算站水温值=A×水温参考站水温值+B；
式中A、B为线性回归系数。
优选的，所述S2所述筛选、剔除不符合预定条件的所述水温推算站的方法包括：
基于所述线性关系模型，剔除相关性在0.85以下的水温推算站。
优选的，所述S3所述得到所述水温推算站的本底水温的方法包括：
采集所述水温参考站海表面观测水温值和卫星遥感同步海表层水温值，并基于所述观测水温值对所述卫星遥感表层水温值进行校正，得到修正参数；
基于所述修正参数与所述线性关系模型，得到所述水温推算站的本底水温，水温推算站本底水温值=A×水温参考站水温值+B+修正参数。
另一方面，本申请还提供一种基于遥感的已运营核电厂温排水本底水温确定***，包括：站点选取模块、模型构建模块、本底水温计算模块和温升计算模块；
所述站点选取模块与所述模型构建模块连接，所述站点选取模块用于选取水温参考站和水温推算站；
所述模型构建模块与所述本底水温计算模块连接，所述模型构建模块用于构建所述水温参考站和所述水温推算站水温值之间的线性关系模型；
所述本底水温计算模块与所述温升计算模块连接，所述本底水温计算模块用于基于所述线性关系模型计算所述水温推算站的本底水温；
所述温升计算模块用于计算所述水温推算站的温升水温值。
优选的，所述站点选取模块包括：采集单元与站点选取单元；
所述采集单元与所述站点选取单元连接，所述采集单元用于采集核电厂运营前和运营后的卫星遥感海表层水温分布和核电厂背景信息；
所述站点选取单元用于基于核电厂运营前和运营后的所述卫星遥感海表层水温分布和所述背景信息，选取所述水温参考站和所述水温推算站。
本申请的有益效果为：
（1）本申请通过核电厂运营前的卫星遥感海表层水温，建立水温参考站与各水温推算站之间的线性关系，核电厂运营后通过水温参考站可推算出实时的排水口附近多个水温推算站的环境本底水温，不受温排水对环境本底水温扰动的影响，解决了温升冷却水排放后环境本底水温不易获取的问题；
（2）本申请获取的环境本底水温不同与静态统计法得到的环境本底水温，可根据水温参考站的实时水温推算同步的各水温推算站的环境本底水温，准确性较高，得到实际温升水温值更准确；
（3）与传统的多频次水温大面站观测方法相比，本申请调查所需的人力、物力均较少，在建立好水温参考站与各水温推算站之间的水温线性关系后，只保留水温参考站的长期观测，便可推算出各水温推算站的环境本底水温，节省了大量人力和物力；
（4）与卫星遥感和航空器遥感反演水温方法相比，不受气象因素制约，前期通过时空分辨率高的葵花卫星遥感海表层水温建立线性关系后，通过水温参考站的实时海表层水温观测值推算，其现场实测水温精度和可信度高于卫星遥感，经过校正和推算后，得到各水温推算站同步的环境本底水温，并可与卫星和航空器遥感获取的排水口附近绝对水温分布相减，得到实际温升场的分布。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请方法流程示意图；
图2为本申请***结构示意图；
图3为本申请实施例三w134测站和w135测站逐时水温线性拟合图；
图4为本申请实施例三w126测站和w131测站逐时水温线性拟合图；
图5为本申请实施例三w126测站和w123测站逐时水温线性拟合图；
图6为本申请实施例三w121测站和w122测站逐时水温线性拟合图；
图7为本申请实施例四实测海表层水温数据与同步的遥感海表层水温进行相关性分析结果示意图；
图8为本申请实施例五水温参考站和各水温推算站位置示意图；
图9为本申请实施例五水温参考站与T1水温推算站水温线性拟合图；
图10为本申请实施例五水温参考站与T2水温推算站水温线性拟合图；
图11为本申请实施例五水温参考站与T3水温推算站水温线性拟合图；
图12为本申请实施例五水温参考站与T4水温推算站水温线性拟合图；
图13为本申请实施例五水温参考站与T5水温推算站水温线性拟合图；
图14为本申请实施例五水温参考站与T6水温推算站水温线性拟合图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示，本申请基于遥感的已运营核电厂温排水本底水温确定方法，包括以下步骤：
S1、采集核电厂运营前和运营后的高时空分辨率卫星遥感海表层水温分布和核电厂背景信息，基于运营前和运营后的卫星遥感海表层水温分布和背景信息，选取水温参考站和水温推算站；
其中，背景信息包括：水文环境、水深地形和气象信息。本实施例采用葵花卫星，其时间分辨率为1h，空间分辨率为2km，可满足连续水温推算的需要，相比一般卫星仅提供日均温度，该卫星遥感数据的时间分辨率高，可满足连续推算的需要，同时空间分辨率满足在滨海核电厂排水口附近海域选取点位。
水温参考站的选取方法为：采集核电厂运营前和运营后的卫星遥感海表层水温分布，选取不受温排水影响的站位，且后期便于设置长期海表层水温观测的站位为水温参考站。水温推算站的选取方法为：根据卫星遥感海表层水温的分辨率，在核电厂排水口周边布设多个水温采样站，因为核电厂未运营前其场址附近表层水温分布较为相似，同时为保证排水口周边海域环境本底水温计算，在排水口附近布置多个水温推算站，水温推算站的空间分辨率高于水温采样站，应用水温采样站水温插值到水温推算站。
S2、采集核电厂运营前水温参考站和水温推算站典型季节逐时卫星遥感表层水温，基于高时空分辨率卫星遥感海表层水温，构建水温参考站和水温推算站的水温线性关系模型；并基于线性关系模型，筛选、剔除不符合预定条件的水温推算站；
其中，典型季节包括：夏季和冬季；
海水温度方程如下式（1）、式（2）、式（3）所示：
Figure 138973DEST_PATH_IMAGE001
其中：u，v，w分别表示x，y，z方向的海流速度分量；T为海水温度；t表示时间；K h 为热力垂直涡粘系数；F T 代表热量扩散项或热源项。
在海表面z=ζ(x,y,t)处：
Figure 462638DEST_PATH_IMAGE002
其中，ζ是海面水位波动，Q n (x,y,z)为海表面净热通量，包含净向下的长波辐射、净向下的短波辐射、潜热和感热通量；SW(x,y,ζ,z)为海表短波辐射；C p 为海水比热；长波辐射、感热和潜热通量通常发生在海表。
根据海水温度方程（1）、（2）、（3）可知，在没有热源项影响下，海表层水温与热通量、海流密切相关。在开敞性海域或者半封闭海湾内，两个相距不是很远的C和D点（一般20km内），两点的海表面热通量基本相同，若两个点的水文环境基本相同（海流分布特征和水深地形），在没有较大径流和其他冷热源影响的条件下D和D点的水温会表现为显著线性关系。
线性关系模型包括：
水温推算站水温值=A×水温参考站水温值+B；
式中A、B为线性回归系数。
筛选、剔除水温推算站的方法包括：
基于线性关系模型，剔除水温推算站与水温参考站水温的相关系数在0.85以下的水温推算站。
S3、采集核电厂运营后的水温参考站的海表层水温观测值和核电厂运营后的卫星遥感同步海表层水温值，对卫星遥感海表层水温值进行校正，得到水温参考站与水温推算站线性关系模型的修正参数；并基于修正参数，得到核电厂运营后水温推算站的本底水温；
得到水温推算站的本底水温的方法包括：
采集水温参考站海表面观测水温值和卫星遥感同步海表层水温值，并基于观测水温值对卫星遥感表层水温值进行校正，得到校正参数；
基于校正参数与线性关系模型，得到水温推算站的本底水温；
即，水温推算站本底水温值=A×水温参考站水温值+B+校正参数。
S4、基于水温参考站的水温推算得到水温推算站的本底水温与水温推算站的同步观测水温差值，得出温升水温值。
根据前文海水温度方法，当C或者D点其中一点受到热源影响时，其线性关系将被打破，假设C点受到热源影响，D点不受影响，此时C点温度受到额外叠加的热源影响后，C点水温=C点本底水温+C点温升或温降；因此，当热源影响C点，D点不受热源影响时，C点现场水温观测无法直接分辨出其温升或温降值，但可通过D点水温和先前C与D点水温之间线性关系，得到C点的环境本底水温，并通过C点现场绝对水温观测（环境本底水温+温升或温降）与推算得到的C点环境本底水温，获得C点的温升或温降值，即可获得C点由热源影响产生的C点温升或温降。因此，若在C或D其中任一点受到热源影响前，提前对C和D点进行水温观测，获得两者之间的线性关系，其中一点受到热源或冷源影响时，可通过两者之间的线性关系推算出受影响一点的环境本底水温，从而获得其水温温升或温降值。
实施例二
如图2所示，本申请还提供基于遥感的已运营核电厂温排水本底水温确定***，包括：站点选取模块、模型构建模块、本底水温计算模块和温升计算模块；
站点选取模块与模型构建模块连接，站点选取模块包括：采集单元与站点选取单元；站点选取模块工作过程包括：
采集核电厂运营前和运营后的卫星遥感海表层水温分布，选取不受温排水影响的站位，且后期便于设置长期海表层水温观测的站位为水温参考站。水温推算站的选取方法为：根据卫星遥感海表层水温的分辨率，在核电厂排水口周边布设多个水温采样站，因为核电厂未运营前其场址附近表层水温分布较为相似，同时为保证排水口周边海域环境本底水温计算，在排水口附近布置多个水温推算站，水温推算站的空间分辨率高于水温采样站，应用水温采样站水温插值到水温推算站。
模型构建模块与本底水温计算模块连接，模型构建模块工作过程包括：
海水温度方程如下式（1）、式（2）、式（3）所示：
Figure 304693DEST_PATH_IMAGE001
其中：u，v，w分别表示x，y，z方向的海流速度分量；T为海水温度；t表示时间；K h 为热力垂直涡粘系数；F T 代表热量扩散项或热源项。
在海表面z=ζ(x,y,t)处：
Figure 247372DEST_PATH_IMAGE003
其中，ζ是海面水位波动，Q n (x,y,z)为海表面净热通量，包含净向下的长波辐射、净向下的短波辐射、潜热和感热通量；SW(x,y,ζ,z)为海表短波辐射；C p 为海水比热；长波辐射、感热和潜热通量通常发生在海表。
根据海水温度方程（1）、（2）、（3）可知，在没有热源项影响下，海表层水温与热通量、海流密切相关。在开敞性海域或者半封闭海湾内，两个相距不是很远的C和D点（一般20km内），两点的海表面热通量基本相同，若两个点的水文环境基本相同（海流分布特征和水深地形），在没有径流和其他冷热源影响的条件下C和D点的水温会表现为显著线性关系。
构建线性关系模型：
水温推算站水温值=A×水温参考站水温值+B；
式中A、B为线性回归系数。
筛选、剔除水温推算站的方法包括：
基于线性关系模型，剔除水温推算站与水温参考站水温的相关系数在0.85以下的水温推算站。
本底水温计算模块与温升计算模块连接，本底水温计算模块工作过程包括：
采集水温参考站运营后的海表层水温观测值和运营后的卫星遥感同步的海表层水温值，并基于水温参考站海表层水温观测值对卫星遥感海表层水温值进行校正，得到水温参考站站遥感水温的修正参数；
即：水温参考站本底水温值=A×水温参考站水温值+B+修正参数。
温升计算模块工作过程包括：
根据前文海水温度方法，当C或者D点其中一点受到热源影响时，其线性关系将被打破，假设C点受到热源影响，D点不受影响，此时C点温度受到额外叠加的热源影响后，C点水温=C点本底水温+C点温升或温降；因此，当热源影响C点，D点不受热源影响时，C点现场水温观测无法直接分辨出其温升或温降值，但可通过D点水温和先前C与D点水温之间线性关系，得到C点的环境本底水温，并通过C点现场绝对水温观测（环境本底水温+温升或温降）与推算得到的C点环境本底水温，获得C点的温升或温降值，即可获得C点由热源影响产生的C点温升或温降。因此，若在C或D其中任一点受到热源影响前，提前对C和D点进行水温观测，获得两者之间的线性关系，其中一点受到热源或冷源影响时，可通过两者之间的线性关系推算出受影响一点的环境本底水温，从而获得其水温温升或温降值。
实施例三
本实施例以福建省宁德市沿海按为例，布置多个临时水温观测站，分成3个组进行水温线性关系相关性检验，分别代表了开敞性海域和海湾海域，每组测站之间相距10-30km之间，详见表1。每个组的水温观测时长一致，水温观测采用RBR XR-620 CTD。每组水温观测站不少于2个测站，每组选取1个测站作为水温参考站，剩余测站作为其水温推算站，对两者水温进行线性关系拟合，并计算拟合水温的均方差，证明每组测站之间存在线性相关性，同时检验拟合水温的准确性。
Figure 124061DEST_PATH_IMAGE004
（1）在第一组水温线性拟合中，以w134测站作为水温参考站（平均水温23.978℃），w135测站作为其水温推算站（平均水温24.264℃），得到两个测站的日均水温相关系数为0.924，信度超过99%，计算两个测站水温存在如下线性关系：Tw135=0.867×Tw134+3.467，均方差为0.069，说明两个测站存在显著的线性关系，以w134测站作为水温参考站推算得出的w135测站水温准确性较高。因此，可在夏季使用公式：Tw135=0.867×Tw134+3.467和w134站的实测逐时水温来推算w135测站逐时水温。如图3所示，为w134站和w135站逐时水温线性拟合图。
（2）在第二组水温线性拟合中，以w126测站作为水温参考站（平均水温26.354℃），w123和w131测站作为其水温推算站（平均水温26.461℃和25.571℃）。经过相关分析，得到w123和w126测站的日均水温相关系数为0.937，w126和w131测站的日均水温相关系数为0.879，信度均超过99%。分别得到w126测站与w123和w131测站逐时水温存在如下线性关系：Tw123=0.1.069×Tw126-1.725，Tw131=0.710×Tw126+6.834，均方差为0.274和0.133。因此，可见三个测站存在显著的线性关系。因此，可在夏季使用公式：Tw123=0.1.069×Tw126-1.725，Tw131=0.710×Tw126+6.834和w126站的实测逐时水温来推算w123和w131测站的逐时水温。如图4、图5所示，分别为w126测站和w131测站逐时水温线性拟合图、w126测站和w123测站逐时水温线性拟合图。
（3）在第三组水温线性拟合中，以w121测站作为水温参考站（平均水温25.075℃），w122测站作为其水温推算站（平均水温25.832℃）。经过相关分析，得到w121和w122测站的日均水温相关系数为0.875，信度超过99%。得到两个测站逐时水温存在如下线性关系：Tw122=0.878×Tw121+3.802，均方差为0.246，说明两个测站存在显著的线性关系。因此，可在夏季使用公式：Tw122=0.878×Tw121+3.802和w121站的实测逐时水温来推算w122测站的逐时水温。如图6所示，为w121测站和w122测站逐时水温线性拟合图。
从以上水温线性拟合的实验结果可见，无论在海湾内，还是在开敞性海域，当每组测站的海流分布特征、水深地形特征和气象条件相似的情况下，每组测站间的距离小于30公里时，每组测站间水温存在显著的线性关系，其均方差很小。因此，当组内其中一个水温测站的水温受到热源影响时，通过另一个水温测站推算得到的受影响水温测站的环境本底水温。
实施例四
本实施例以国家深海基地管理中心码头海表层实测水温为例以验证葵花卫星近岸海表层水温的准确性。
为了葵花卫星在近岸海表层水温遥感数据的准确性验证，于2022年5月13日至7月12日在国家深海基地管理中心的码头实施了海表层水温观测。海表层水温观测采用浮球法，水温观测设备置于浮球下方，确保海表层水温数据获取的准确性和可靠性，并收集了观测期同步的该码头位置的葵花卫星海表层水温逐时遥感数据。将实测海表层水温数据与同步的遥感海表层水温进行相关性分析，线性分析结果如图7所示，两者的相关系数为0.957，说明葵花卫星逐时海表层水温遥感数据准确性较高，可用于核电厂运行前的水温数据获取，可以通过葵花卫星的海表层水温遥感数据进行水温参考站和水温推算站的筛选和相关性分析等工作。
实施例五
本实施例以山东省烟台市海阳市核电厂一期工程为例，详细介绍本申请已运营核电厂温排水本底水温确定方法。
首先选取核电厂运营前和运营后的典型季节葵花卫星遥感表层水温，即2017年7月和2022年7月的海表层水温遥感数据，同时结合该项目的海域使用论证报告书中温排水预测结果，选取在排水口周边海域20km范围内，查找核电厂运营前后水温基本不变化的区域，初选作为水温参考站。通过对比分析，可知，在距离排水口约8.2km处的海阳新港处水温未受到温排水的影响，同时根据海阳核电厂一期工程海域使用论证报告中温排水温升影响数值计算结果，该处位于0.1℃的温升范围以外，故选该处作为水温参考站，并在核电厂的排水口4km范围内选取6个站位作为水温推算站，T1、T2、T3、T4、T5、T6，各水温推算站中邻近的水温推算站相距约700m-1.1km，基本位于温排水温升区1-4℃影响范围内。水温参考站和水温推算站位置示意如图8所示。
根据2017年7月3日1时至29日0时的葵花卫星遥感海表层水温分布，提取出水温参考站和水温推算站的海表层温度时间序列分布，并开展水温参考站和水温推算站的线性相关分析，得到水温参考站和各水温推算站之间的线性关系，Tc代表水温参考站水温，T1、T2、T3、T4、T5、T6代表各水温推算站水温，如表2所示。水温参考站与各水温推算站水温线性拟合图如图9、图10、图11、图12、图13和图14所示。表2为水温参考站与各水温推算站线性关系汇总表。由表2可见，水温参考站与各水温推算站之间存在非常好的线性关系，其均方差均很小，说明可以通过水温参考站和线性回归系数推算出各水温推算站的环境本底水温，即Ti=Ai×Tc+Bi，式中Ai和Bi为第i个水温推算站对应的线性回归系数，Ti为第i个水温推算站的环境本底水温。
Figure 493994DEST_PATH_IMAGE005
在2022年6月11日-23日在位于海阳新港的水温参考站开展为期约13天的海水表层水温观测，用于校正水温参考站水温观测值与葵花卫星遥感获取的水温参考站水温，以提高计算的准确性；经校正，水温参考站实测表层水温与卫星遥感解译表层水温平均相差0.074℃，即修正参数=0.074。因此，得出6个水温推算站的环境本底水温推算公式是：Ti=Ai×Tc+Bi+0.074，式中Tc为水温参考站水温，Ai和Bi为第i个水温推算站对应的线性回归系数，Ti为第i个水温推算站的环境本底水温。
根据以上公式，使用2022年6月12日水温参考站整日24小时的逐时海水表层水温观测值，可计算出各水温推算站的环境本底水温值，各水温推算站环境本底水温推算值如表3所示。
Figure 557765DEST_PATH_IMAGE006
各水温推算站的环境本底水温推算得出后，可以根据核电厂运营后现场各水温推算站的实际水温观测值与同步的环境本底水温推算值相减后得出实际温升水温值。
以上所述的实施例仅是对本申请优选方式进行的描述，并非对本申请的范围进行限定，在不脱离本申请设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本申请的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本申请权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.基于遥感的已运营核电厂温排水本底水温确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采集核电厂运营前和运营后的高时空分辨率卫星遥感海表层水温分布和核电厂背景信息，基于所述运营前和运营后的卫星遥感海表层水温分布和所述背景信息，选取水温参考站和水温推算站；
S2、采集核电厂运营前所述水温参考站和所述水温推算站典型季节逐时卫星遥感表层水温，基于所述高时空分辨率卫星遥感海表层水温，构建所述水温参考站和所述水温推算站的水温线性关系模型；并基于所述线性关系模型，筛选、剔除不符合预定条件的所述水温推算站；
S3、采集核电厂运营后的所述水温参考站的海表层水温观测值和核电厂运营后的所述卫星遥感同步海表层水温值，对所述卫星遥感海表层水温值进行校正，得到所述水温参考站与所述水温推算站所述线性关系模型的修正参数；并基于所述修正参数，得到核电厂运营后所述水温推算站的本底水温；
S4、基于所述水温参考站的水温推算得到所述水温推算站的所述本底水温与所述水温推算站的同步观测水温差值，得出温升水温值。
2.根据权利要求1所述基于遥感的已运营核电厂温排水本底水温确定方法，其特征在于，所述S1所述背景信息包括：水文环境、水深地形和气象信息。
3.根据权利要求1所述基于遥感的已运营核电厂温排水本底水温确定方法，其特征在于，所述S1所述水温参考站的选取方法包括：
采集核电厂运营前和运营后的所述卫星遥感海表层水温分布，选取不受温排水影响的站位为水温参考站。
4.根据权利要求1所述基于遥感的已运营核电厂温排水本底水温确定方法，其特征在于，所述S1所述水温推算站的选取方法包括：
基于核电厂运营前和运营后的所述卫星遥感海表层水温分布，在核电厂排水口温升区域内选择水温站点；
对所述水温站点分布进行加密插值，获取若干个水温推算站。
5.根据权利要求1所述基于遥感的已运营核电厂温排水本底水温确定方法，其特征在于，所述线性关系模型包括：
水温推算站水温值=A×水温参考站水温值+B；
式中A、B为线性回归系数。
6.根据权利要求4所述基于遥感的已运营核电厂温排水本底水温确定方法，其特征在于，所述S2所述筛选、剔除不符合预定条件的所述水温推算站的方法包括：
基于所述线性关系模型，剔除相关性在0.85以下的水温推算站。
7.根据权利要求1所述基于遥感的已运营核电厂温排水本底水温确定方法，其特征在于，所述S3所述得到所述水温推算站的本底水温的方法包括：
采集所述水温参考站海表面观测水温值和卫星遥感同步海表层水温值，并基于所述观测水温值对所述卫星遥感表层水温值进行校正，得到修正参数；
基于所述修正参数与所述线性关系模型，得到所述水温推算站的本底水温，水温推算站本底水温值=A×水温参考站水温值+B+修正参数。
8.基于遥感的已运营核电厂温排水本底水温确定***，其特征在于，包括：站点选取模块、模型构建模块、本底水温计算模块和温升计算模块；
所述站点选取模块与所述模型构建模块连接，所述站点选取模块用于选取水温参考站和水温推算站；
所述模型构建模块与所述本底水温计算模块连接，所述模型构建模块用于构建所述水温参考站和所述水温推算站水温值之间的线性关系模型；
所述本底水温计算模块与所述温升计算模块连接，所述本底水温计算模块用于基于所述线性关系模型计算所述水温推算站的本底水温；
所述温升计算模块用于计算所述水温推算站的温升水温值。
9.根据权利要求8所述基于遥感的已运营核电厂温排水本底水温确定***，其特征在于，所述站点选取模块包括：采集单元与站点选取单元；
所述采集单元与所述站点选取单元连接，所述采集单元用于采集核电厂运营前和运营后的卫星遥感海表层水温分布和核电厂背景信息；
所述站点选取单元用于基于核电厂运营前和运营后的所述卫星遥感海表层水温分布和所述背景信息，选取所述水温参考站和所述水温推算站。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11830635B1 (en) * 2022-09-06 2023-11-28 First Institute of Oceanography, Ministry of Natural Resources Method and system for determining background water temperature of thermal discharge from operating nuclear power plants based on remote sensing

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115796076B (zh) * 2022-11-30 2023-07-21 生态环境部卫星环境应用中心 融合水动力模型的核电温排水基准温度确定方法和装置
CN116313195A (zh) * 2023-05-22 2023-06-23 自然资源部第一海洋研究所 一种核电厂多个温排水口叠加和单独温升确定方法及***

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104361591A (zh) * 2014-11-13 2015-02-18 环境保护部卫星环境应用中心 电厂温排水监测中区域替代基准温度的获取方法和***
CN104751252A (zh) * 2015-04-18 2015-07-01 国家***第一海洋研究所 利用实测表面散热系数进行滨海电厂温排水预测的方法
CN105241429A (zh) * 2015-09-22 2016-01-13 中国科学院上海技术物理研究所 一种基于航空遥感的近海工业温排水提取方法
CN108364264A (zh) * 2018-02-07 2018-08-03 大连航天北斗科技有限公司 一种基于无人机红外遥感技术的海水温度监测方法及***
CN109255158A (zh) * 2018-08-15 2019-01-22 中国水利水电科学研究院 温排水原型观测水域本底水温计算方法、装置及存储介质

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6082792A (ja) * 1983-10-14 1985-05-10 Hitachi Ltd 熱交換量調整装置
JPH10318844A (ja) * 1997-05-21 1998-12-04 N T T Data:Kk 熱赤外画像データを利用した温度推定方法及び温度推定装置
CN101551275B (zh) * 2009-04-30 2011-07-27 上海航遥信息技术有限公司 机载多光谱扫描仪用于工业温排水监测的技术方法
CN203785812U (zh) * 2014-03-25 2014-08-20 中国人民解放军63863部队 一种三维实时表层水温测量***
CN111307297A (zh) * 2020-04-07 2020-06-19 厦门大学 水体表皮温度测量装置与方法及其应用
CN111928888B (zh) * 2020-06-12 2022-10-28 中国环境科学研究院 一种水域污染智能监控分析方法及***
CN112735619A (zh) * 2020-11-09 2021-04-30 海南核电有限公司 一种基于滨海核电厂海洋致灾物综合信息处理***
CN113869683A (zh) * 2021-09-17 2021-12-31 中广核工程有限公司 核电厂冷源安全预警方法、装置、计算机设备和***
CN115144095B (zh) * 2022-09-06 2022-11-11 自然资源部第一海洋研究所 基于遥感的已运营核电厂温排水本底水温确定方法及***
CN218973634U (zh) * 2022-12-09 2023-05-05 厦门大学 一种非接触式高精度水体表皮温度测量装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104361591A (zh) * 2014-11-13 2015-02-18 环境保护部卫星环境应用中心 电厂温排水监测中区域替代基准温度的获取方法和***
CN104751252A (zh) * 2015-04-18 2015-07-01 国家***第一海洋研究所 利用实测表面散热系数进行滨海电厂温排水预测的方法
CN105241429A (zh) * 2015-09-22 2016-01-13 中国科学院上海技术物理研究所 一种基于航空遥感的近海工业温排水提取方法
CN108364264A (zh) * 2018-02-07 2018-08-03 大连航天北斗科技有限公司 一种基于无人机红外遥感技术的海水温度监测方法及***
CN109255158A (zh) * 2018-08-15 2019-01-22 中国水利水电科学研究院 温排水原型观测水域本底水温计算方法、装置及存储介质

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Monitoring of Tianwan Nuclear Power Plant Thermal Pollution Based on Remotely Sensed Landsat Data;聂敏 等;《OGARSS 2020-2020 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium》;20210217;全文 *
基于Landsat-8数据的田湾核电站温排水分布研究;纪成等;《海洋测绘》;20200325(第02期);全文 *
热红外遥感技术在核电站温排水监测中的应用;张建永 等;《铀矿地质》;20210531;第37卷(第3期);全文 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11830635B1 (en) * 2022-09-06 2023-11-28 First Institute of Oceanography, Ministry of Natural Resources Method and system for determining background water temperature of thermal discharge from operating nuclear power plants based on remote sensing

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