[发明专利]一种重金属衰减污染源的土壤污染范围预测方法及系统

说明书

本发明实施例提供一种重金属衰减污染源的土壤污染范围预测方法及系统，该方法包括：将目标污染区域划分为多个预设尺寸的网格，并建立元胞自动机；对于当前时刻的每一网格，元胞自动机根据每一网格当前时刻的污染物浓度、每一网格的污染物浓度输出量、每一网格的污染物浓度输入量，计算每一网格在下一时刻的污染物浓度；重复上述过程，直到超标网格数量达到最大，所有超标网格的边界即为土壤污染影响范围。本发明实施例针对重金属衰减污染源对周边土壤的污染问题，采用元胞自动机地理空间模拟框架，通过将元胞自动机应用到土壤污染范围预测中，确定迭代计算终止的确定方法，实现污染源影响范围的量化动态模拟。

技术领域

本发明涉及农业技术领域，尤其涉及一种重金属衰减污染源的土壤污染范围预测方法及系统。

背景技术

确定重金属污染源的影响范围，是进行监测和修复的前提。目前实际工作中，对各类污染源的影响范围的确定，主要是依据历史调查和经验确定基本影响范围(污染源周边公里数)，再根据风速、降水和地形等因素进行修正。

也有研究采用扩散模拟模型，来描述重金属污染源对周边土壤环境的影响。例如，使用对流扩散模型对重金属污染物在土壤或土壤水中的扩散进行模拟；重金属污染物通过空气沉降的扩散常用高斯扩散模型进行模拟。使用以上数值数值模拟方法，可以对重金属污染源的影响范围进行动态描述和预测。

基于经验或历史统计确定的污染影响范围的方法虽然简单明确，但其结果不能精确刻画污染源的影响边界，也不能描述污染范围的动态变化过程。基于数值模拟的动态模型，空间尺度适用性通常较差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供一种重金属衰减污染源的土壤污染范围预测方法及系统。

第一方面，本发明实施例提供一种重金属衰减污染源的土壤污染范围预测方法，包括：

将目标污染区域划分为多个预设尺寸的网格，并建立元胞自动机；

对于当前时刻的每一网格，所述元胞自动机根据每一网格当前时刻的污染物浓度、每一网格从所述当前时刻到下一时刻的污染物浓度输出量、每一网格从所述当前时刻到所述下一时刻的污染物浓度输入量，计算每一网格在所述下一时刻的污染物浓度，对于任一网格，所述任一网格从所述当前时刻到所述下一时刻的污染物浓度输出量为污染物含量衰减前后之差，所述任一网格从所述当前时刻到所述下一时刻的污染物浓度输入量为所有邻域网格输出到所述任一网格中的总和；

重复上述过程，直到超标网格数量达到最大，所有超标网格的范围即为土壤污染影响范围，所述超标网格是指网格的污染物浓度超过预设阈值。

优选地，所述预设尺寸为参考栅格数据的栅格大小，所述参考栅格数据为所有辅助数据中分辨率最高的栅格数据。

优选地，对于任一网格，所述元胞自动机根据所述任一网格当前时刻的污染物浓度、所述任一网格从所述当前时刻到所述下一时刻的污染物浓度输出量、所述任一网格从所述当前时刻到所述下一时刻的污染物浓度输入量，计算所述任一网格在所述下一时刻的污染物浓度，具体计算公式如下：

其中，C^t+1表示所述任一网格在所述下一时刻的污染物浓度，C^t表示所述任一网格在所述当前时刻的污染物浓度，表示所述任一网格从所述当前时刻到所述下一时刻的污染物浓度输入量，表示所述任一网格从所述当前时刻到所述下一时刻的污染物浓度输出量。

优选地，所述任一网格从所述当前时刻到所述下一时刻的污染物浓度输出量具体通过如下公式确定：

其中，λ表示衰减系数。

优选地，所述任一网格从所述当前时刻到所述下一时刻的污染物浓度输入量通过如下公式确定：