[发明专利]一种基于河流水质观测推算上游入河污染通量的方法

说明书

本发明涉及一种基于河流水质观测推算上游入河污染通量的方法，属水污染控制与管理技术领域。主要步骤包括，1)出口断面水质过程观测资料采集；2)河流水质过程计算模型构建；3)河流水质过程伴随模型构建；4)入河污染通量优化计算。该方法采用河流下游断面的水质浓度过程观测资料实现了入河污染通量的高精度估算，避开了在采用传统方法中根据陆面资料估算入河污染通量不确定性过大的问题。本发明可直接应用于流域河湖污染输移模拟、流域污染负荷的评估和流域污染治理方案的制定等，为水资源管理、水环境保护的科学决策提供科技支撑。

技术领域

本发明涉及一种基于河流水质观测推算上游入河污染通量的方法，属于水污染控制与管理技术领域。

背景技术

污染来源总体可分为集中排放的点源和分布式入河的非点源污染。对于集中式点源的入河污染通量，估算较为简单。对于非点源污染的入河通量，因流域陆面地表过程的复杂性，非点源污染的入河通量则较难准确估算。流域陆面上的污染物质产生后，在地表和地下水的输送作用下进入河流向下游输送，受陆面的降雨、地貌、土地利用类型、区域发展和产业结构等多种因素的影响，入河通量具有很大的不确定性。

国内外对于陆面非点源污染入河的估算发展了很多不同的直接估算方法，包括采用经验的统计分析方法、输出系数模型、具有物理机制的功能型模型(如STORM，SWMM、ANGPS等)，以及流域的综合管理模型等(如SWAT、BASINS等)。研究也从总量的简单分析过渡到了基于过程的模拟阶段。研究结果表明，在流域管理相关的分析评估中起了重要的作用。这些方法都是基于从源产生到输出系统的思路来建立核算方法，通过基于源数据的调查和核算，求解出入河污染通量。这些方法依赖于大量基础数据的支撑，如果陆面的基础数据不足，入河污染核算就难以保证合理可靠。尤其是基于过程的模拟，对陆面污染源的数据需求更高。此外，这些评估方法除了要核算污染源的产生量，而且要确定污染负荷产生后的入河通量。目前的方法一般是给定一个入河系数来核算入河污染通量。入河系数是一个高度不确定性的量，空间和时间上的变异显著，目前还没有成熟的计算方法。简单的估算必然会引入很大的误差。

为了避免从源到汇估算入河污染通量可能造成的上文所述的核算不准确问题，本发明公开了一种基于河流断面水质观测推算上游入河污染通量的方法，根据从汇到源反推的思路，并采用优化控制的方法实现入河污染通量的计算，实现了有别于传统的直接根据陆域土地利用等陆面信息来估算河流入河污染的方法，减少了入河污染通量计算的不确定性环节。

本发明旨在建立利用河流下游断面水质浓度观测来反推上游入河污染通量的方法，实现入河污染通量的高精度估算。可直接应用于流域河湖污染输移模拟、流域污染负荷的评估和流域污染治理方案的制定等，为水资源管理、水环境保护的科学决策提供科技支撑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于河流水质观测推求上游入河污染通量的方法，实现入河污染通量的高精度估算。该方法有别于传统的从源到汇估算入河污染通量的方法，即先计算出点源和非点源的污染负荷，然后根据入河系数来推求入河污染通量。而是采用河流下游断面的水质浓度过程观测资料推算上游入河污染通量过程。从而避开了在采用陆面数据估算过程中入河不确定性过大的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于河流水质观测推算上游入河污染通量的方法，基于河流出口段面的水质过程数据，反向推算上游入河污染通量的动态变化过程。所述的方法包括如下步骤：

(1)收集或采集河流出口断面水质过程观测资料；

根据具体研究的水质指标，收集或采集某指定分析时段T内河流出口断面位置的水质过程C^obs(x_o,t)，其中t∈(0，T)，x_o为出口断面的空间坐标。观测数据的时间间隔根据分析目标要求来确定。

(2)建立河流水质过程计算模型；