基于栅格化处理的平原河网区河道面源污染负荷确定方法
专利汇可以提供基于栅格化处理的平原河网区河道面源污染负荷确定方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于 栅格化 处理的平原河网区河道面源污染负荷确定方法,采用栅格化处理技术和GIS空间叠合分析功能，以河道断面面积与栅格到周边河道最小距离之比为权重，计算汇流权重因子，确定各河道的汇流区范围及对应的各类土地利用面积。具体步骤包括：绘制河网多边形、计算域栅格化及空间运算、计算汇流权重因子、确定面源污染流向、划分面源污染汇流区、统计土地利用类型面积、计算单位面积污染负荷、计算河道面源污染负荷。本发明通过提出反映平原河网区 水 系特征的面源污染汇流区确定方法，解决了该类地区汇流区界限难以确定的问题，易于在具有同类水系特征地区的污染负荷计算中推广应用。，下面是基于栅格化处理的平原河网区河道面源污染负荷确定方法专利的具体信息内容。
1.一种基于栅格化处理的平原河网区河道面源污染负荷确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)绘制河网多边形结构图
根据计算区域的水系图，对河网进行概化处理，绘制由河道包围所形成的网状多边形结构图；
(2)计算域栅格化及空间运算
借助工具，对计算区域的土地利用图层和栅格图层进行空间叠合分析，生成每个网格单元不同土地利用类型的范围，统计相应土地利用的面积 为河网多边形第i个网格第j种土地利用的面积，km2；
(3)计算汇流权重因子
按公式(1)进行计算：
式中：Pik为第i个网格到第k条河道上的权重因子，％；dik为第i个网格到第k条河道的最小距离，km；Ak为第k条河道的断面面积，m2；m为包围该网格的河道数量；
(4)确定面源污染流向
统计每个网格到第k条河道的最大权重因子，按公式(2)计算：
Mi＝max{Pik,k＝1…m} (2)
式中：Mi为某个河网多边形的第i个网格汇流入第k条河道的最大权重因子，％；
如果第i个网格到第k条河道的权重因子最大，那么该网格的面源污染负荷全部汇入第k条河道；
(5)面源污染汇流区划分
依次计算河网多边形内每个网格的面源污染汇入周边河道的最大权重因子，所有汇入同一条河道的网格即构成该河道的汇流区；
(6)统计汇流区土地利用类型面积
按公式(3)统计河网多边形不同土地利用类型的面积；
式中：Aj分别为河网多边形第j种土地利用类型的面积，km2；n为某一河道汇流区的栅格数量；依次对所有河网多边形重复上述计算过程，得到计算区域全部河道的汇流区范围及对应的各种土地利用类型面积；
(7)将河道汇流区的各类土地利用面积输入面源污染模型，计算与每条河道对应的面源污染量WLk；
(8)根据面源污染量WLk，结合工业废水和生活污水的点源调查资料，统计每条河道各种污染物的污染负荷总量WLs，将该数据与政府公布的水污染物限制排污总量WLL进行比较：
如果WLs≤WLL，说明河道的实际污染负荷小于或等于限制排污总量，无需对该河道制定相应减排措施；
如果WLs>WLL，说明该河道的实际污染负荷已经超过限制排污总量，需要制定相应的污染治理和减排措施。
2.根据权利要求1所述的基于栅格化处理的平原河网区河道面源污染负荷确定方法，其特征在于：所述步骤(2)中的工具为GIS软件平台的“Intersect”工具。
3.根据权利要求1所述的基于栅格化处理的平原河网区河道面源污染负荷确定方法，其特征在于：所述步骤(7)中面源污染类型包含城市径流污染、旱地径流污染、稻田径流污染。
4.根据权利要求3所述的基于栅格化处理的平原河网区河道面源污染负荷确定方法，其特征在于：城市降雨径流污染单元负荷计算包含以下两个步骤：
a、计算城市单位面积的地表污染物累积通量：
Ws＝αiFiγiRcl/0.9 (4)
式中：Ws为城市单位面积污染物累积通量，kg/(km2·d)；αi为城市污染物浓度参数，mg/L；γi为地面清扫频率参数；Rcl为地表污染冲刷降水量，mm/d；Fi为人口密度参数；
其中，γi＝Ni/20(清扫间隔Ni<20h)
γi＝1(清扫间隔Ni≥20h)
b、降雨径流冲刷模型
城镇降雨径流的流失速率按公式(5)计：
Wu＝Ws(1-e-kRt) (5)
式中：Wu为单位面积城市污染负荷，kg/(km2·d)；k为降雨径流对地表污染物的冲刷系数，1/mm，城市地区取0.14～0.19；R为降雨强度，mm/h；t为降雨历时，h。
5.根据权利要求4所述的基于栅格化处理的平原河网区河道面源污染负荷确定方法，其特征在于：旱地径流污染单元负荷利用式(6)计算而得
Wf＝mfη+W0 (6)
式中：η为肥料流失率，％；Wf为某一施肥水平下单位面积肥料流失量，kg/(km2·d)；W0为零施肥条件下单位面积肥料年流失量，kg/(km2·d)；mf为单位面积施肥量，kg/(km2·d)。
6.根据权利要求5所述的基于栅格化处理的平原河网区河道面源污染负荷确定方法，其特征在于：稻田径流污染单元负荷的计算包含以下步骤，
①稻田径流氮素流失模型
田面水中TN和NH3-N浓度变化过程按公式(7)和(8)计算：
式中： 和 为前一时刻和后一时刻的田面水深度，mm； 和 为前一时刻和后一时刻田面水NH3-N浓度，mg·L-1； 和 为前一时刻和后一时刻田面水TN浓度，mg·L-1；Ri为稻田灌溉速率，mm·d-1；Ci1和Ci2为稻田灌溉水NH3-N和TN浓度，mg·L-1；Rr,Rd,Rl分别为降水强度、实际排水速率及渗漏速率，mm·d-1；Cr1和Cr2为降水中NH3-N和TN浓度，mg·L-1；Φn为氮肥向田面水的释放通量，kg·hm-2·d-1；kv为溶液中NH3-N的挥发速率常数，d-1；kn和kdn为水土界面的硝化和反硝化速率常数，d-1；
②稻田径流磷素流失模型
田面水磷素浓度变化过程按公式(9)计算：
式中： 和 为前一时刻和后一时刻田面水TP的质量浓度，mg·L-1；Ri为灌溉速率，mm·d-1；Ci3为灌溉水中TP的质量浓度，mg·L-1；Cr3为降水中TP的质量浓度，mg·L-1；ka为土壤对TP的吸附速率常数，d-1；Φp为磷肥向田面水的释放通量kg·hm-2·d-1；
③单位面积稻田污染物流失量
根据(7)～(9)式计算田面水污染物浓度随时间的变化过程后，根据单位面积稻田排水量按式(10)计算随污染负荷：
若Rd≤0，即水田产流量为零，则产污量Wp＝0；
若Rd>0，即水田产流，产污量按下式计算：
Wp＝0.01Ca×Rp (10)
式中：Wp为单位面积稻田污染负荷，kg/(km2·d)；Ca为田面水污染物浓度，mg/L；Rp为稻田净雨深，mm/d。
7.根据权利要求6所述的基于栅格化处理的平原河网区河道面源污染负荷确定方法，其特征在于：所述步骤(7)中每条河道对应的面源污染量WLk为：
WLk＝Wu×Awk+Wf×Afk+Wp×Apk
式中：WLk为第k条河道的面源污染负荷，kg/d；Auk为利用公式(3)计算得到的第k条河道对应的城市面积，km2； 为第k条河道对应的旱地面积，km2；Apk为第k条河道对应的稻田面积，km2。
基于栅格化处理的平原河网区河道面源污染负荷确定方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
氮肥向田面水的释放通量，kg·hm ·d ；kv为溶液中NH3-N的挥发速率常数，d ；kn和kdn为水土界面的硝化和反硝化速率常数，d-1。
河道对应的城市面积，km ； 为第k条河道对应的旱地面积，km；Ap为第k条河道对应的稻田面积，km2。
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