[发明专利]一种城市地表径流污染物负荷计算方法

说明书

本发明公开了一种城市地表径流污染物负荷计算方法，根据汇水区的土地利用性质以及下垫面的条件，提出了透水区特征面积、不透水区特征面积和特征面积的计算模型，并建立了城市地表径流污染物负荷的计算模型，可快速估算不同降雨条件下各种污染物在地表径流下的污染负荷。

技术领域

本发明涉及城市水系工程领域，具体涉及一种城市地表径流污染物负荷计算方法。

背景技术

城市径流所产生的非点源污染是城市水质恶化的主要原因。分析不同降雨强度情况下的地表径流污染物总量，可为地表径流污染控制和城市水环境治理提供科学依据。

对于城区内不同子汇水区中污染物累积总量的估算，目前尚缺乏一种科学的、快速的以及高效的方法。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种城市地表径流污染物负荷计算方法，解决了城区内不同子汇水区中污染物累积总量估算的工程难题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种城市地表径流污染物负荷计算方法，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积负荷的样本数据集；

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。

进一步地：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。

进一步地：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。

进一步地：步骤S6包括以下步骤：

S61、建立污染物累积负荷、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；