温排水监测技术规范DB35T15972016

ICS13.030.20Z10DB35福建省地方标准DB35/T1597—2016温排水监测技术规范TechnicalSpecificationofThermalDischargeMonitoring2016-08-22发布2016-11-22实施福建省质量技术监督局发布DB35/T1597—2016I前言本标准按GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则编制。本标准由厦门市环境保护局提出。本标准由福建省环境保护厅归口。本标准起草单位：厦门市环境科学研究院、厦门市环境监测中心站。本标准主要起草人：王坚、蔡启欣、林清泓、张杰儒、黄厔、黄全佳。DB35/T1597—20161温排水监测技术规范1范围本标准规定了温排水的监测方法、技术要求和自动监测设施的运营维护管理办法。本标准适用于向江河、湖泊、水库、海域等具有使用功能的水体排放温水，导致表层水体温度升高的监测。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB3097-1997海水水质标准GB3838-2002地表水环境质量标准GB6920水质pH值测定玻璃电极法GB12763.2海洋调查规范海洋水文观测GB13195-1991温度计法GB17378.4海洋监测规范海水分析GB50179河流流量测验规范HJ506-2009水质溶解氧测定电化学探头法HJ730近岸海域环境监测点位布设技术规范HJ731-2014近岸海域水质自动监测技术规范HJ/T91地表水和污水监测技术规范HY/T143小型海洋环境监测浮标HY/T147.7-2013海洋监测技术规程卫星遥感技术方法3术语与定义下列术语适用于本标准。3.1温排水warmdischarge排入自然水体的温度高于自然水体的水。3.2黑体blackbody指如果某一物体对任何波长的辐射全部吸收，该物体称为绝对黑体，在自然界是不存在的，在理论DB35/T1597—20162上具有重要地位，实验室可以通过人工制造出接近于黑体的表面。3.3亮度温度brighttemperature当一个物体的辐射亮度与某一黑体的辐射亮度相等时，该黑体的物理温度就被称之为该物体的亮度温度。3.4像元pixel包含空间和光谱响应强度两个变量的遥感图像数据单元。3.5大气校正atmospherecorrection消除或减弱卫星遥感影像在获取时在大气传输中因吸收或散射作用引起的辐射畸变。3.6几何校正geometriccorrection为消除影像的几何畸变而进行投影变换和不同波段影像的套合等校正工作。3.7辐射校正radiometriccorrection对由于外界因素，数据获取和传输系统产生的系统的、随机的辐射失真或畸变进行的校正。3.8表面温度surfacetemperature,ST指水域表层水温度，一般指水域表面到0.5m水深的平均动力学温度。3.9空间分辨率spatialresolution遥感影像上能够识别的两个相邻地物的最小距离。3.10连续自动监测continuousautomaticmonitoring在监测点位采用自动监测仪器进行连续的样品分析的过程。DB35/T1597—201634温度计法4.1监测点位布设4.1.1布设原则以HJ730、HJ/T91的相关规定为原则。4.1.2布设方法4.1.2.1温排水点位布设以温排水的排放口为中心，按一定间隔设置监测垂线；除河道宽度小于或等于50m时设置1条垂线、宽度为50m～100m时设置3条垂线外，一般不少于5条垂线，每条垂线上布设5～10个监测点并以经纬度确定点位坐标，原则上距离排水口越近，点位越密集。4.1.2.2背景点布设在温排水排放口上游、不受温排水影响的区域设置背景点并以经纬度确定点位坐标。4.1.2.3温排水监控点布设在温升2℃～3℃区域，温排水与监测水域基本混匀处设置监控点位并以经纬度确定点位坐标。4.2监测频次与时间4.2.1根据不同水体功能和温排水监管需求进行监测；4.2.2受潮汐影响水体的监测，应分别在大潮期和小潮期进行，每个潮期分别在高平潮及低平潮时监测；4.2.3监控点位应获得周平均值，每周至少选取4ｄ进行监测计算平均值。4.3监测项目必测项目包括：a)水温；b)pH、溶解氧、流速、流向，根据需要可适当增加选测项目。4.4测定方法各监测项目的测定方法应符合表1的相关要求，温度场分布采用克里金（Kriging）插值法进行统计（参照附录B），要求计算出温差（t）在0.5℃≤t＜1℃、1℃≤t＜2℃、2℃≤t＜3℃、t≥4℃等的区域面积及所占比例。表1测定方法监测项目分析方法采用标准水温（海水）表层温度表法GB17378.4水温（其它地表水）温度计法GB13195-1991pH（海水）pH计法（具有温度补偿功能）GB17378.4DB35/T1597—20164表1（续）监测项目分析方法采用标准pH（其它地表水）玻璃电极法（具有温度补偿功能）GB6920溶解氧（海水）电化学探头法（具有温度补偿功能）GB17378.4溶解氧（其它地表水）电化学探头法（具有温度补偿功能）HJ506-2009海流（流速、流向）海流计法GB12763.2河流（流速、流向）流速仪法GB501794.5质量保证与控制根据HJ/T91中关于分析每批水样时均须做10%平行双样的要求，监测过程中一条垂线上至少选择一个点位进行平行样监测，其测量偏差应符合所采用标准的规定。此外，监测过程的其它质量保证与控制措施，应符合所采用标准的相关规定。4.6监测报告监测报告的内容参照附录A的要求。5热红外遥感法5.1遥感监测的原理一切物体都向外辐射红外和微波波段的电磁波(热辐射)，且辐射强度与物体的温度呈正相关。每一种物体的化学和物理特性以及入射光的波长不同，因此它们对入射光的反射率也不同，其反射规律即为该物体的反射光谱。根据目标物的电磁波信息与物体的反射光谱相比较，对物体进行识别和分类。5.2监测时间所采用遥感影像数据的卫星过境时间。5.3监测项目水温及水域温度场分布。5.4遥感数据的选择5.4.1数据选择原则5.4.1.1使用的数据应包含热红外波段，并可以通过校正得到各波段的亮度温度；5.4.1.2波段间的相关性小；5.4.1.3温排水影响区域云量的覆盖率小于或等于10%；5.4.1.4太阳天顶角小于60°。5.4.2遥感数据的选择DB35/T1597—20165根据5.4.1选择覆盖所监测水域，具有10.4μm～12.5μm热红外测温波段（单通道或多通道）卫星遥感数据。5.5热红外遥感图像解译5.5.1几何校正必须对遥感图像进行几何校正，以获得具有几何精度的热红外影像图。5.5.1.1控制点(GCP)的选择原则通常选择原始遥感影像上地面突变点作为控制点，如道路的交叉口、河流分叉或拐弯处、桥梁、建筑物等，这些地物标志明显，易于识别；控制点的数量：对几何畸变程度较小的原始遥感影像，通常不少于15个；对几何畸变程度较大的原始遥感影像，通常要30个以上；在同一幅原始遥感影像图中，原则上中心区域的控制点少一些，四周区域多一些，在几何畸变程度相近的区域控制点要均匀分布。5.5.1.2校正方法在每一幅原始遥感影像图上选择好控制点，求出这些控制点在数字化地图(1：10000)上对应点的真实坐标，然后将这些已知坐标的控制点代入计算机的校正软件进行运算，要求校正后误差应小于1像元。5.5.2辐射定标与亮度温度换算利用热红外卫星遥感数据，根据数据文件中记录的辐射参数，按公式（1）计算出地物在大气顶部的辐射亮度（L），按公式（2）计算相关波段的亮度温度（Tb）。L=G×DN+B………………………………………（1）式中：DN——像元值，0～255G、B——所选波段的辐射参数，可由所获取卫星数据文件中的gain、bias得到。)1/ln(12LKKTb…………………………（2）式中：1K、2K——计算常数，可由所获取卫星数据文件中得到。5.5.3亮度温度与表面水温的计算模型5.5.3.1单通道计算法将卫星反演的亮度温度与水域表面实测温度用最小二乘法进行线性回归（公式3），以获得亮度温度与表面水温的计算公式。bTaaST10………………………………（3）DB35/T1597—20166式中：0a，1a——回归系数;Tb——亮度温度，单位为开尔文（K）;ST——表面水温单位为℃。5.5.3.2分裂窗计算法参照HY/T147.7-2013中长波算法（公式4）、大扫描角度算法（公式5），以获得亮度温度与表面水温（ST）的计算模式。22110bbTaTaaST…………………………………….（4） 式中：0a，1a，2a——回归系数;Tb1，Tb2——各通道的亮度温度，单位为开尔文（K）。                      1sec322110aTaTaaSTbb …………….（5） 式中：0a，1a，2a——回归系数;Tb1，Tb2——各通道的亮度温度，单位为开尔文（K）;θ——卫星天顶角，单位弧度（rad）。5.5.4温排水温度场分布5.5.4.1按4.1.2.2的要求设置背景点，海域背景点还应根据潮汐情况选择不受温排水影响的位置，将遥感反演获得的水域表面温度计算结果扣除背景点水温计算结果，确定温排水温差分布。5.5.4.2在图像分类工具中利用克里金插值法（Kriging）进行水体温度场统计，要求计算出温差(t)在0.5℃≤t＜1℃、1℃≤t＜2℃、2℃≤t＜3℃、t≥4℃等的区域面积及所占比例。5.5.4.3利用图像分类工具，绘制温度场分布图（1:100000），并用绿、黄、橙、红等色阶表示不同温升强度区域，建立水域温度场分布。5.6质量保证与控制5.6.1卫星数据选取卫星数据时避免采用有明显条带或大面积数据缺失的原始数据，监测时采用最接近卫星过境时刻发布的辐射定标系数。5.6.2空间分辨率DB35/T1597—20167原则上红外影像空间分辨率在300m或优于300m，若使用空间分辨率劣于300m的红外影像数据，应在几何校正的控制点(GCP)中选取3个最易识别的控制点作为特征点，采用全球卫星定位(GPS)技术对该特征点进行定位，获取准确的地面控制点位置，减少图像误差。5.6.3建模的表面水温监测要求选择至少10个点位，若监测水域已有水文观测站点直接将其纳入，不足10个点位的应按本标准中4.1的要求设置临时监测点位。选择与卫星遥感数据同步（或准同步）的时间，按4.4的要求进行水域表面温度监测；对于海域表面温度监测，用于建立算法的数据量不应少于30组。5.6.4监测结果检验在不同温升区域按本标准中4.1的要求设置临时监测点位，选择与卫星遥感数据同步（或准同步）的时间，按4.4的要求进行水域表面温度监测，要求现场实测的表面水温与遥感监测结果的平均偏差小于±1℃。5.6.5监测时间现场采样与卫星过顶的时间差不应超过±3h。5.7监测报告监测报告的内容参照附录A的要求。6连续自动监测法6.1监测点位的布设6.1.1监测点位的布设原则监测点位的布设以监控GB3097-1997、GB3838-2002中不同水体功能区为原则，同一水体功能区至少要设置1个监测点位。6.1.2监测点位的布设方法6.1.2.1避开湍流和容易造成淤积的部位，离河岸的距离不得小于10m、距海岸一般不小于500m；6.1.2.2传感器感应部分设在水下0.5m～1m范围内，枯水季节安装传感器的位置水深不小于1m；6.1.2.3背景点布设见4.1.2.2；6.1.2.4温排水监控点位布设见4.1.2.3。6.2监测项目及分析方法必测项目包括：a)水温；b)溶解氧、pH，根据需要可适当增加选测项目。DB35/T1597—20168各监测项目的分析方法见表2。表2分析方法监测项目分析方法采用标准水温热电偶或热电阻法水和废水监测分析方法（第四版）溶解氧（海水）电化学探头法GB17378.4溶解氧