[發(fā)明專(zhuān)利]基于柵格化處理的平原河網(wǎng)區(qū)河道面源污染負(fù)荷確定方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810474581.0
• 申請(qǐng)日: 2018-05-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108733915A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鵬;王船海;馬騰飛;王一丹;郝少盼;謝增芳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于柵格化處理的平原河網(wǎng)區(qū)河道面源污染負(fù)荷確定方法,采用柵格化處理技術(shù)和GIS空間疊合分析功能，以河道斷面面積與柵格到周邊河道最小距離之比為權(quán)重，計(jì)算匯流權(quán)重因子，確定各河道的匯流區(qū)范圍及對(duì)應(yīng)的各類(lèi)土地利用面積。具體步驟包括：繪制河網(wǎng)多邊形、計(jì)算域柵格化及空間運(yùn)算、計(jì)算匯流權(quán)重因子、確定面源污染流向、劃分面源污染匯流區(qū)、統(tǒng)計(jì)土地利用類(lèi)型面積、計(jì)算單位面積污染負(fù)荷、計(jì)算河道面源污染負(fù)荷。本發(fā)明通過(guò)提出反映平原河網(wǎng)區(qū)水系特征的面源污染匯流區(qū)確定方法，解決了該類(lèi)地區(qū)匯流區(qū)界限難以確定的問(wèn)題，易于在具有同類(lèi)水系特征地區(qū)的污染負(fù)荷計(jì)算中推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于柵格化處理的平原河網(wǎng)區(qū)河道面源污染負(fù)荷確定方法，屬于環(huán)境領(lǐng)域。

背景技術(shù)

污染物按排放方式不同，可分為點(diǎn)源和面源兩大類(lèi)。污染負(fù)荷計(jì)算是開(kāi)展流域水環(huán)境治理的重要基礎(chǔ)性工作。然而，由于面源污染發(fā)生的隨機(jī)性、機(jī)理過(guò)程的復(fù)雜性、排放途徑的不確定性以及時(shí)空分布的差異性，造成難以在較大的時(shí)空尺度上通過(guò)調(diào)查和監(jiān)測(cè)等手段獲取其排放量，因此，通常采用數(shù)學(xué)模型方法估算面源污染負(fù)荷。

目前國(guó)際上比較成熟的面源污染模型主要有GWLF、AGNPS、SWAT、HSPF等。這些模型多依據(jù)地形特征來(lái)進(jìn)行水系和流域劃分，適用于流域界限清晰的山地和丘陵地區(qū)。然而，我國(guó)長(zhǎng)江、淮河、珠江流域的下游平原地區(qū)分布有大量河網(wǎng)，以太湖流域?yàn)槔摿饔蚩偯娣e3.69萬(wàn)km2，其中高程10m以下的平原區(qū)面積約占80％，地面高程差別小，并且該地區(qū)河道縱橫交錯(cuò)，形成獨(dú)特的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。特殊的地貌和水系特征決定了平原河網(wǎng)區(qū)的面源匯流區(qū)界限難以劃分，現(xiàn)有面源污染模型無(wú)法直接應(yīng)用于該地區(qū)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于柵格化處理的平原河網(wǎng)區(qū)河道面源污染負(fù)荷確定方法，充分利用GIS的柵格化技術(shù)和空間分析功能，準(zhǔn)確劃分面源污染匯流區(qū)，易于在平原河網(wǎng)區(qū)面源污染負(fù)荷計(jì)算中推廣使用。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一種基于柵格化處理的平原河網(wǎng)區(qū)河道面源污染負(fù)荷確定方法，包括以下步驟：

(1)繪制河網(wǎng)多邊形結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)計(jì)算區(qū)域的水系圖，對(duì)河網(wǎng)進(jìn)行概化處理，繪制繪制由河道包圍所形成的網(wǎng)狀多邊形結(jié)構(gòu)圖；

(2)計(jì)算域柵格化及空間運(yùn)算

借助工具，對(duì)計(jì)算區(qū)域的土地利用圖層和柵格圖層進(jìn)行空間疊合分析，生成每個(gè)網(wǎng)格單元不同土地利用類(lèi)型的范圍，統(tǒng)計(jì)相應(yīng)土地利用的面積為河網(wǎng)多邊形第i個(gè)網(wǎng)格第j種土地利用的面積，km²；

(3)計(jì)算匯流權(quán)重因子

按公式(1)進(jìn)行計(jì)算：

式中：為第i個(gè)網(wǎng)格到第k條河道上的權(quán)重因子，％；為第i個(gè)網(wǎng)格到第k條河道的最小距離，km；A_k為第k條河道的斷面面積，m²；m為包圍該網(wǎng)格的河道數(shù)量；

(4)確定面源污染流向

統(tǒng)計(jì)每個(gè)網(wǎng)格到第k條河道的最大權(quán)重因子，按公式(2)計(jì)算：

M_i＝max{P_i^k,k＝1…m} (2)

式中：M_i為某個(gè)河網(wǎng)多邊形的第i個(gè)網(wǎng)格匯流入第k條河道的最大權(quán)重因子，％；

如果第i個(gè)網(wǎng)格到第k條河道的權(quán)重因子最大，那么該網(wǎng)格的面源污染負(fù)荷全部匯入第k條河道；

(5)面源污染匯流區(qū)劃分