太湖水体光学衰减系数的分布及其变化特征

利用2001-2002年周年太湖全湖不同湖区湖泊光学的实测资料,分析了太湖水体光学衰减系数的区域分布,季节变化,垂直分布及日变化特征,并阐述了其变化原因,将太湖与国外一些湖泊进行对比,进一步阐述了太湖的光学特征。结果表明:光学衰减系数的湖区分布大致为:河口区>五里湖>湖心区>梅梁湾>贡湖>东太湖;由于不同湖区对光学衰减系数影响的主导因素不一样,其季节变化存在差异,东太湖季节变化不大,湖心区衰减系数秋冬季较大,而梅梁湖区则夏秋较大;衰减系数日变化则表现为中午大,上午和下午小;衰减系数的垂直分布主要有逐渐递减和先递减后均匀2种类型;衰减系数的光谱特性表现为在短波部分较大,长波部分较小,670nm处有一相对高值。

太湖水体光学衰减系数的特征及参数化

利用 2 0 0 1— 2 0 0 2年周年太湖全湖不同湖区湖泊光学及表层水样的实测资料 ,分析了太湖水体表层光学衰减系数与透明度、无机和有机颗粒物质及叶绿素a的相关关系 ,建立了表层水光学衰减系数与无机、有机颗粒物质及叶绿素a多元线性回归方程。结果表明 ,光学衰减系数与透明度的关系为 :Kd=0 0 96+ 1 85 2ST ;表层水光学衰减系数与无机、有机颗粒物质及叶绿素a多元线性回归方程为 :Kd=0 2 1 9+ 0 0 768Ciss+ 0 2 1 4Cdet+ 0 0 0 6Cchl;光学衰减系数变化的主要影响因子是无机及有机颗粒物。

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 m^2/g。

台湾海峡1997年8月至1999年8月份海水光学衰减系数的分布特征

利用 1 997～ 1 999年间 8月份台湾海峡的实测资料 ,分析了海水光学衰减系数的垂直分布类型、水平分布特征 .结果表明 ,台湾海峡海水光学衰减系数的垂直分布类型主要分为 5种 ,大部分随深度而递增 ;光学衰减系数等值线基本与岸线平行 ,水平梯度自北向南、自近岸向外海递减 ,近岸等值线密集 ,而外海稀疏 ;影响台湾海峡光学衰减系数的主要因素是悬浮物质 (主要含浮游生物 )

基于Landsat 8 OLI影像反演的湖北大冶湖水体光学衰减特性

水体光学衰减特性直接影响湖泊的清澈程度和沉水植被的生存,利用遥感技术获取湖泊光学衰减分布特性能极大提高效率.基于20172019年的原位调查数据,利用Landsat 8 OLI影像开发了大冶湖水体光学衰减系数(K_(d))的遥感反演模型,并分析大冶湖水体K_(d)的多年时空分布特性与驱动机制,以期为大冶湖流域的修复与管理提供参考.结果表明:波段比二次模型K_(d)=9.61(B1/B4)^(2)-2.41(B1/B4)-6.40效果最好,精度达到R^(2)=0.79,MAPE=23.9%,RMSE=0.89 m^(-1).大冶湖水体K_(d)值的主要影响因素为悬浮物和浊度等,其次为有色溶解性有机物和叶绿素a.大冶湖K_(d)值分布在空间上由西向东逐渐递减,但局部也受到风速、陆源输入、人为活动和微生物活动等的影响,季节上平均以夏季最高、冬季最低.2013年以来大冶湖水体K_(d)值整体呈现下降趋势.

洱海水体光学特性的季节变化及其影响因素分析

为了探究人类活动对洱海水体富营养化进程的影响,2014年4月、7月、11月和2015年1月在洱海全湖设置36个采样点进行采样监测,研究洱海光学衰减系数(K)、透明度(SD)、浊度(Turb)和叶绿素a(Chl-a)的季节变化规律及其相关性,并分析沉水植物分布对光学特性的影响,以期为洱海富营养化治理和控制提供基本数据支持。结果表明,光学衰减系数的季节变化规律为春季(0.59 m-1)<冬季(0.68 m-1)<秋季(0.95 m-1)<夏季(1.05 m-1);叶绿素a含量与光学衰减系数的季节变化规律相同,为春季(5.24μg/L)<冬季(5.49μg/L)<秋季(12.33μg/L)<夏季(14.22μg/L);透明度季节变化规律为夏季(1.86 m)<秋季(2.28 m)<春季(3.00 m)<冬季(3.07 m);浊度季节变化规律是春季(32.50 mg/L)<冬季(32.52 mg/L)<秋季(32.64 mg/L)<夏季(32.70 mg/L)。光学衰减系数与透明度、浊度和叶绿素a均呈显著正相关(P<0.01),相关系数分别为0.648、0.523和0.467;透明度与叶绿素a和浊度均呈显著负相关(P<0.01),相关系数分别为0.497和0.564;浊度与叶绿素a显著正相关(P<0.01),相关系数为0.241。叶绿素a在一定程度上会影响光学衰减系数,但不是其主要影响因素。在秋季和冬季,沉水植物区的水体光学衰减系数显著低于无沉水植物区(P<0.05),但这种差异在春季和夏季不显著(P>0.05)。在一年中的各季节,沉水植物区与无沉水植物区的水体透明度和叶绿素a含量均无显著差异(P>0.05);沉水植物区的水体浊度显著低于无沉水植物区(P<0.01)。

两种生态净化措施对水源水库光学环境的影响

为了评估生态净化措施对水体光学环境的影响,以上海金泽水库为例,在微纳米曝气复氧和水生植物净化两种生态净化措施前后布设采样点进行了光学衰减系数(水体光合辐照度(PAR)衰减系数)、真光层深度和透明度及相关水质指标的监测和分析.结果表明:水生植物净化和曝气复氧净化措施有利于水体光学环境的改善,经微纳米曝气后,水体透明度增大20%～25%,真光层深度增大2.2%～14.8%,光学衰减系数降低0.4%～4.4%;经水生植物净化后,水体透明度增大20%～29.4%,真光层深度增大6%～20%,光学衰减系数降低17.3%～20.5%.逐步回归结果表明不同生态净化措施的光学环境改善机制不同,微纳米曝气主要通过叶绿素、溶解性有机物、温度、溶解氧影响水体光学环境,水生植物净化主要通过浊度影响水体光学环境.冬季,两种生态净化措施对总氮和溶解性有机物均没有改善效果.

南黄海水团和悬浮体分布及其光学性质

应用1983年11－1984年7月观测的温度、盐度和光学衰减系数C作为划分水团指标，采用逐步聚类分析方法划分南黄海水团，并对南黄海的悬浮体分布和光学性质进行了分析讨论。结果表明，将海水光学衰减系数作为划分水团指标是可行、有效的。分析结果为：夏季表层有黄海水团、黄海冷水团和长江冲淡水，底层只有黄海水团和黄海冷水团，并且存在着混合带。秋季水团基本上保持着夏季型，但长江冲淡水缩小，不存在混合带。南黄海底层水的主要光学特征具有明显的区域性，并大体上可分为如下区域：（1）中、东部区域，相当于黄海底层冷水区域，最大光学衰减系数大于9；（2）西部区域，黄海水团区域，呈东南向条状，其轴心区的光学衰减系数C＞1；（3）西南部区域，包括苏北沿岸水与黄-东海混合水；（4）西北部区域，相应于黄海底层浑水侵入区。最后，用称重法获得的悬浮总量（ss）与c之间有线性关系：C=0．366SS＋0．50，相应的线性关系数为0．83。

尹家湖夏季水体光学特性研究

为探究夏季水体光学特性及其影响因素,以期为大冶城市湖泊沉水植物的恢复提供参考,采用野外调查和室内分析方法,于2017年夏季对湖北省大冶市典型城市湖泊尹家湖进行了研究,得到以下结果:①尹家湖夏季水体透明度(SD)平均值为(0.29±0.09)m,光学衰减系数(K d)平均值为(3.52±0.16)/m;②悬浮物(SS)平均浓度为(38.60±14.66)mg/L,叶绿素a(Chl-a)平均浓度为(14.80±7.80)μg/L,有色溶解性有机物(CDOM)平均浓度为(11.49±1.55)μg/L。结论如下:①K d与Chl-a、CDOM、SS的Pearson相关系数分别为0.572、0.078、0.835,K d的主要影响因子是SS,Chl-a次之,CDOM的影响较小;②根据真光层深度(Z eu)/水深(Depth)阈值可知,尹家湖夏季大部分水域沉水植物无法自然恢复,需要施以水位调控、降低悬浮物浓度等辅助工程措施改善水下光照条件。

鄂东南5个典型湖泊的水体光学特性研究

为了探究水体光学特性的时空变化特征及影响因素,于2018—2019年对鄂东南5个典型湖泊(仙岛湖、梁子湖、网湖、策湖和青山湖1号)进行了周年调查;通过分析光学衰减系数(K_(d))等重要水体光学参数,得到了各湖泊光合有效辐射衰减特征及影响因子,可为该地区富营养化湖泊的水生植被修复提供参考。结果表明:(1)鄂东南5个典型湖泊之间的透明度、悬浮物、叶绿素a差异极显著(P<0.01)。(2)仙岛湖和梁子湖的溶解性有机物浓度较低,年均值分别为(1.38±0.39)、(2.36±0.92)m^(-1),与其他湖泊差异极显著(P<0.01)。(3)年均光学衰减系数的空间分布规律为:仙岛湖[(0.36±0.21)m^(-1)]<梁子湖[(1.81±0.89)m^(-1)]<青山湖1号[(3.77±1.89)m^(-1)]<策湖[(4.40±1.90)m^(-1)]<网湖[(4.70±2.54)m^(-1)],各湖泊之间存在极显著差异(P<0.01)。(4)仙岛湖光学衰减系数的主要影响因子是溶解性有机物,梁子湖和网湖则主要受悬浮物影响,溶解性有机物和叶绿素a是造成策湖和青山湖1号水体光学衰减系数较高的重要原因,其中以溶解性有机物为主。(5)各湖泊的真光层深度与透明度均呈现出极显著相关性(P<0.01),透明度在一定程度上可以反演真光层深度,也可为沉水植物恢复区域划分提供依据。

太湖水体中悬浮物研究

为了全面了解太湖水中悬浮物的物质组成、变化规律,选取了太湖站近10年来各测点的连续观测资料及2次定点观测资料,分析了太湖水体中悬浮物的无机和有机颗粒成份、时空分布、垂直变化、与风速、风向的关系以及与重要光学参数的关系。研究结果表明:太湖悬浮物中有机物大概占30%;浓度大小的湖区分布大致是:湖心区>河口区、梅梁湖、贡湖、五里湖>东太湖;悬浮物浓度的季节变化是:湖心区冬季、春季>秋季>夏季,东太湖冬季>春季、夏季、秋季,其他湖区则没有明显季节变化;垂直分布是:深层>表层并且底泥悬浮的临界风速在5～6.5m/s之间;悬浮物浓度的增加是引起湖水透明度降低和光学衰减系数增大的主要原因。

悬浮物浓度对水下光照和初级生产力的影响

采用太湖湖泊生态系统研究站生态实验室的模拟生态槽进行水动力模拟实验研究(1999年5月8日～6月24日),探讨了水动力的扰动引起悬浮物的增加、改变水下光强的分布,并由此造成了初级生产力的变化。结果表明,无论是静止还是小水流、大水流状态,水下光强随深度都是按指数规律衰减;在静止状态下,槽水清澈见底,光衰减系数为1m-1左右,到小水流和大水流时,由于动力的扰动、悬浮物浓度的增加,光学衰减系数增加到2m-1和4m-1左右,真光层深度也由最初的4m降到2m、1m;对光学衰减系数、真光层深度与悬浮物浓度进行线性和幂函数回归,发现他们之间的相关性很好,反映了风浪扰动引起水中悬浮物增加是改变水下光照分布的主要原因;在静止状态下,由于槽水清澈,强光作用下表面存在光抑制现象,最大初级生产力出现在0 4～0 6m,其他情形光抑制很弱或基本上不存在,最大初级生产力出现在0～0 2m。

太湖水体透明度的分析、变化及相关分析

本文根据 1993- 2 0 0 1年太湖站常规监测资料及 2 0 0 1- 2 0 0 2年周年实验资料 ,分析研究了太湖水体透明度的分布特征、季节变化 ,重点分析了透明度与光学衰减系数、悬浮物及叶绿素 a的相互关系 ,阐述了影响透明度的主要因子。研究表明 :太湖透明度的区域分布为湖心区最低 ,其次是河口区 ,东太湖最高 ;季节变化表现为全湖平均透明度夏秋季大、冬春季小 ,不同湖区变化不尽相同 ;光学衰减系数与透明度的关系为 :Kd=0 .0 96 +1.85 2ST ;悬浮质与透明度的关系为 :S1/ 4 =8.10 3- 5 .84 7ln ST;对透明度主要影响因子进行分析 ,发现太湖透明度主要受悬浮物的影响 ,透明度跟叶绿素的相关性不是很大 ,只存在微弱的线性相关。

悬浮泥沙对藻类生长影响的实测与分析

通过对长江下游镇扬段的牛轭湖—内江的泥沙、水质、光强、藻类等进行现场监测和数据分析,探讨了内江悬浮泥沙对水下光强的衰减规律以及对藻类生长的影响。结果表明:内江水体中存在80%以上的粒径小于75μm的微细悬浮颗粒,其中不易沉降的粘土颗粒占到20%～50%左右,枯水期平均含量为40 mg/L,丰水期平均含量为70 mg/L,而藻细胞生物总量基本都在100万个/L以内,其中绿藻、硅藻为优势种。数据分析表明:泥沙对水下光强的衰减遵循指数函数衰减规律,光衰减系数与泥沙含量呈较好的线性相关性,内江的优势种绿藻、硅藻的生物量与泥沙含量呈显著的指数相关。认为,泥沙通过衰减光强间接地抑制藻类繁殖,这一抑制作用可以由泥沙含量和藻细胞密度之间的关系进行定量。

上海公园绿地景观水体透明度影响因子研究

于2010年,以上海市90个公园绿地共107个景观水体为研究对象,通过野外调查与室内分析,探寻水体透明度与光衰减系数的关系,并在此基础上分析影响水体透明度的主要因子.研究结果表明:(1)上海市公园绿地景观水体透明度普遍较低,平均透明度为(0.54±0.24)m,98.31%的水体透明度低于1 m;(2)透明度与光学衰减系数显著负相关,两者之间可建立数学关系式为Kd=0.017+(1.12)/(ST);(3)悬浮物是上海城市公园绿地水体透明度的主导影响因子,总磷和铵态氮通过控制浮游藻类的营养水平来影响水体透明度.研究结果为科学合理地评价景观水体水质尤其是水体透明度提供测度,并为水体环境的改善、水生植被的构建及水体的养护管理提供科学依据.

水体透明度远程监测系统的研究与应用

传统湖泊水体透明度测量方法为面向现场的测量方法,容易受时间、天气等客观因素的影响。为解决该问题,利用光度学原理设计由激光模组、光电池等组成的透明度传感器,实现一种基于通用分组无线业务的湖泊水体透明度远程监测系统。在研究太湖水域的光学衰减与透明度关系的基础上,根据太湖水体透明度的计算公式实现对太湖某水域的实际测量。结果表明,该测量方法实时性好,传感器准确可靠,整个系统运行稳定,为监测部门提供决策依据。

某核电装卸料机试验水池给排水设计

结合某核电装卸料机试验水池的设计,通过对水质的光学特性理论分析,提出试验水池采用核电高压水堆B级水标准是可行的,同时对试验水池灯光设计提出要求。还提出了在运行过程中水质保护措施。实践证明整体方案是可行的。

水下无线光通信系统模型分析

水下无线光通信系统与现行的水下声波通信系统相比,具有传输速率更高,隐蔽性更强,抗干扰性更好等优点,但由于光在水下的衰耗较大,通信距离不如后者。本文首先讨论了不同水体中水下光传播的光学衰减系数K和漫衰减系数c的分布特点,给出了衰减系数的简化公式,并作定性的分析,在此基础上简单分析了水下光通信系统的组成和主要性能参数。最后,提出发展水下无线光通信系统的构想。

洱海治理中水体透光性的季节变化及其影响因素分析

为了探究人类活动对洱海水体富营养化进程的影响,2020年4月、7月、11月和2021年1月在洱海全湖设置36个采样点进行采样监测,研究洱海光学衰减系数(K)、透明度(SD)、浊度(Turb)和叶绿素a(Chl-a)的季节变化规律及其相关性,并分析沉水植物分布对光学特性的影响,以期为洱海富营养化治理和控制提供基本数据支持。

基于光学相干层析技术的电工胶带检验方法

光学相干层析(OCT)技术是一种无损、高分辨率、快速的断层成像检验技术。电工胶带是法庭科学领域的一种重要物证。利用自主搭建的频域OCT系统对10种不同品牌的红色电工胶带进行OCT成像检验。从电工胶带的二维OCT图像中提取光程、散射强度比、信号峰个数、衰减系数等特征参数,比较各参数在不同样品之间的统计学显著性差异。对电工胶带样品进行三维OCT图像重建,获得样品的横截面图像。实验发现,上述特征可以有效区分不同品牌的电工胶带。OCT技术可以实现对物证样品的原位、无损、实时检验,且操作便捷、分辨率高,将为法庭科学电工胶带物证检验提供一种新的方法。