Analysis of stream water quality and estimation of nutrient load with the aid of Quick Bird remote sensing imagery

摘要

Les activités humaines ont créé des excédents en nutriments dans les terres agricoles en raison de l'augmentation du taux d'application d'engrais chimiques et de l'augmentation du cheptel. Pour analyser les caractéristiques des nutriments et estimer la charge en éléments nutritifs dans les cours d'eau, nous avons mené une vaste campagne de terrain et des expériences de qualité de l'eau de 2007 à 2008 dans la rivière Koise, une rivière importante du bassin versant du lac Kasumigaura, au Japon. Des indicateurs de qualité de l'eau relatifs à l'azote total (TN), au phosphore total (PT) et au carbone organique total (COT) ont été étudiés. Les charges en nutriments TN, TP et COT, ainsi que l'azote dissous total, l'azote inorganique dissous, l'azote organique dissous, l'azote organique particulaire, le phosphore total dissous, le carbone organique dissous et le carbone organiquernparticulaire ont également été estimés pour la rivière Koise. Les variations saisonnières de la concentration en nutriments de 2007 à 2008 ont été analysées en tenant compte de la variation de débit et des activités agricoles. Les résultats ont montré que l'eau d'irrigation issue du lac Kasumigaura peut potentiellement réduire la concentration en TN et augmenter la teneur en COT dans la rivière Koise. Des coefficients de corrélation significatifs entre la charge en nutriments et le débit en rivière ont été trouvés. Les charges de pollution mensuelles de différentes sources ont ensuite été évaluées en fonction de la classification de l'occupation des sols produite à partir des images de télédétection à haute résolution Quick Bird. Cette étude présente une interprétation utile de jeux de données de qualité de l'eau en vue d'obtenir une meilleure information sur la qualité de l'eau pour une gestion plus efficace des ressources en eau dans les bassins fluviaux.%Human activities have created high nutrient surpluses in agricultural lands due to the increasing rate of chemical fertilizer application and the increase in livestock production. To analyse the nutrient characteristics and estimate the nutrient load in streams, we conducted extensive field survey and water quality experiments from 2007 to 2008 in Koise River, a major river of the Lake Kasumigaura watershed, Japan. Water quality indicators of total nitrogen (TN), total phosphorus (TP) and total organic carbon (TOC) were investigated. The nutrient loads of TN, TP and TOC, as well as dissolved total nitrogen, dissolved inorganic nitrogen, dissolved organic nitrogen, particle organic nitrogen, dissolved total phosphorus, dissolved organic carbon and particle organic carbon were also estimated for the Koise River. Seasonal variation of the nutrient concentration from 2007 to 2008 was analysed considering the river discharge variation and agricultural activities. The results showed that the irrigation water from Lake Kasumigaura has the potential ability to decrease the TN concentration and increase the TOC concentration in the Koise River. Significant correlation coefficients between nutrient load and river discharge were found. The monthly pollution loads from different sources were then evaluated based on land cover classification generated from high-resolution Quick Bird remote sensing imagery. This study presents a useful interpretation of water quality data sets with a view to obtaining better information about water quality for more effective management of water resources in river basins.