[发明专利]基于链式反应的湖泊型流域非点源污染多级靶向治理目标确定方法

摘要

本发明提供一种基于链式反应的湖泊型流域非点源污染多级靶向治理目标确定方法，基于流域分布式水文、非点源污染模型依次得到子流域空间关系拓扑矩阵R、子流域污染输出负荷矩阵E、河网水系输移影响关系矩阵F，进一步得到子流域入湖污染贡献量计算矩阵D；计算湖泊水体水质污染物响应系数k_i；计算湖泊水环境评估周期T；构建目标水质—超标通量—入湖污染负荷映射关系结构；基于上述计算结果，最终进行流域非点源污染多级靶向治理目标的识别。该方法，在流域非点源污染靶向治理目标识别过程中将流域水环境看成一个完整的系统来对待，充分考虑了链式反应过程。克服了传统方法未考虑湖泊型流域大水体水质响应过程、忽略子流域之间的水力联系等缺陷。

主权项

1.一种基于链式反应的湖泊型流域非点源污染多级靶向治理目标确定方法，其特征在于：首先进行数据采集：收集流域气象、下垫面情况以及水文水质监测数据；然后进行多级靶向治理目标确定，确定过程具体包括以下步骤：/n1)构建流域分布式水文、非点源污染模型：模型输入数据中包括流域地理高程、土地利用类型、土壤类型以及坡度变化，模型以水文响应单元为基本计算网格，以子流域为统计单元，子流域由多个水文响应单元组成，每个水文响应单元内具有相似的土地利用类型、土壤类型和坡度；采用重要控制断面、子流域出口以及流域总出口的水文、水质监测数据进行模型率定工作，获取适合于目标流域水文、营养物循环的关键参数；/n2)构建子流域空间拓扑关系矩阵R：相邻的子流域之间具有明确的上下游隶属关系；水量和污染物质以子流域作为传输媒介；对于相邻的两个子流域W_i和W_j，W_i为紧邻W_j的上游流域，其水量和污染物质由W_i转移到W_j的条件概率为1，反之，条件概率为0；/n3)构建子流域污染输出负荷矩阵E：根据已建立的流域分布式水文、非点源污染模型，模拟计算子流域内的污染物质的产生、迁移和转化情况，某一子流域W_i的污染物输出量E_i是该子流域范围内所有水文响应单元污染物输出量的总和；/n4)构建河网水系输移影响关系矩阵F：根据各子流域的污染负荷输入及输出结果，采用污染物通量相对变化值来表征某一段河网水系对于污染物输移的影响，河网水系输移影响系数的取值范围在0到1之间，影响系数的数值越小，说明河网水系对于污染物输移影响的程度越大，反之，河网水系对于污染物输移影响的程度越小；/n5)计算湖泊水体水质污染物响应系数k：采用水体一维完全混合降解模型获取湖泊水体水质对于污染物质的响应系数k；/n6)构建子流域入湖污染贡献量矩阵D：基于上述建立的子流域空间拓扑关系矩阵R、子流域污染输出负荷矩阵E、河网水系输移影响关系矩阵F以及湖泊水体水质污染物响应系数k，计算各子流域入湖污染贡献量D_i；/n7)确定湖泊水环境评估周期T：采用水文小波分析方法确定湖泊水环境评估周期T；/n8)构建湖泊水环境状态变化、湖区水体污染物超标通量变化和流域污染负荷变化一一映射关系结构：分别通过湖泊目标水质达标保证率P、湖泊污染物超标积累通量α及流域污染负荷累积比例β表示；/n9)识别不同水质达标率下的流域非点源污染多级靶向治理目标：根据步骤6)得到各子流域污染贡献量D_i，为了消除子流域面积对于计算结果的影响，采用污染贡献量强度I_i对各子流域进行排序，并绘制子流域污染贡献量累积曲线C_D和子流域面积累积曲线C_A；采用步骤8)得到的不同湖泊水质达标率下所对应的流域污染负荷累积比例作为流域非点源污染靶向治理目标识别的划分依据，获取为达到某一湖泊水质达标率时需要优先控制的子流域位置、面积信息。/n