[发明专利]一种城市地表径流污染物负荷计算方法

权利要求书

1.一种城市地表径流污染物负荷计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据研究区的土地利用分布图，将研究区内的透水区上的土地利用分为M类，将研究区内的不透水区上的土地利用分为N类；

S2、根据ArcGIS地理信息系统，计算透水区上每一类的面积，并计算不透水区上每一类的面积；

S3、根据监测数据得到污染物在透水区每一类土地上的最大堆积量以及污染物在不透水区每一类土地上的最大堆积量，并遍历出透水区和不透水区的污染物最大堆积量中的最大值，记为地面污染物堆积量最大值；

S4、通过监测得到研究区的降雨总量和各污染物累计负荷的样本数据集；

S5、根据特征面积模型，通过透水区上每一类的面积、不透水区上每一类的面积、污染物在透水区每一类土地上的最大堆积量、污染物在不透水区每一类土地上的最大堆积量和地面污染物堆积量最大值计算得到汇水区透水区特征面积和汇水区不透水区特征面积；

S6、根据线性回归算法，通过样本数据集、汇水区透水区特征面积和汇水区不透水区特征面积，训练得到汇水区特征面积计算模型；

S7、根据研究区监测得到的降雨总量、汇水区特征面积，通过城市地表径流污染物累计负荷的计算模型，得到城市地表径流污染物累计负荷的实际计算模型；

S8、根据城市地表径流污染物累计负荷的实际计算模型，计算不同降雨条件下研究区中各汇水区的各污染物的负荷情况；

步骤S5中特征面积模型中的汇水区透水区特征面积表达式为：

其中，S_am为汇水区透水区特征面积，i为当前透水区类别标识，其值在区间[1,M]内，c_mz[i]为污染物透水区在第i类土地上的最大堆积量，s_mz[i]为透水区上第i类的面积，C_max为地面污染物堆积量最大值；

步骤S5中特征面积模型中的汇水区不透水区特征面积表达式为：

其中，S_iam为汇水区不透水区特征面积，j为当前不透水区类别标识，其值在区间[1,N]内，c_imz[j]为污染物在不透水区第j类土地上的最大堆积量，s_imz[j]为不透水区第j类的面积，C_max为地面污染物堆积量最大值；

步骤S6包括以下步骤：

S61、建立污染物累计负荷、降雨总量、汇水区透水区特征面积和汇水区不透水区特征面积的多元线性表达式；

S62、根据最小二乘法，通过已求得的汇水区透水区特征面积和汇水区不透水区特征面积，以及事先监测得到的样本数据集，对多元线性表达式进行训练，率定出第一比例系数、第二比例系数和偏置系数；

S63、归一化第一比例系数和第二比例系数，得到透水区权重系数和不透水区权重系数；

S64、根据汇水区透水区特征面积、汇水区不透水区特征面积、透水区权重系数和不透水区权重系数，得到汇水区特征面积计算模型；

步骤S61中污染物累计负荷、降雨总量、汇水区透水区特征面积和汇水区不透水区特征面积的多元线性表达式为：

MP_load＝k₁S_amP+k₂S_iamP+b_bias (3)

其中，污染物累计负荷MP_load，降雨总量P，k₁为第一比例系数，k₂为第二比例系数，b_bias为偏置系数，S_am为汇水区透水区特征面积，S_iam为汇水区不透水区特征面积；

步骤S63中归一化表达式为：

其中，k₁为第一比例系数，k₂为第二比例系数，w_mz为透水区权重系数，w_imz为不透水区权重系数；

步骤S64中汇水区特征面积计算模型表达式：

S_a＝w_mzS_am+w_imzS_iam (6)

其中，S_a汇水区特征面积，w_mz为透水区权重系数，w_imz不透水区权重系数，S_am为汇水区透水区特征面积，S_iam为汇水区不透水区特征面积；

步骤S7中城市地表径流污染物累计负荷的实际计算模型表达式：

MP_load＝k·S_a·P+b (7)

其中，MP_load为污染物累计负荷，P为降雨总量，S_a汇水区特征面积，k为比例系数，b为偏置因子，均由线性回归法，根据事先监测得到的样本数据集率定得到。