[發明專利]基于遙感解譯和降雨實驗的雨水徑流污染負荷測算方法

有效

• 申請號: 201910574359.2
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110287615B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 袁增偉;季佳瑩;張玲;盛虎;劉欣
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 蔣海軍;吳雪健

本發明公開了一種基于遙感解譯和降雨實驗的雨水徑流污染負荷測算方法，屬于污染負荷測算領域。本發明的方法包括設計降雨徑流污染物總負荷核算公式收集處理基礎數據；開展遙感解譯；通過降雨觀測實驗進行本地化降雨產流模擬；采集分析徑流污染物濃度；進行污染負荷測算并開展分析；構建研究區域高空間分辨率污染物排放清單，精準把握徑流污染源和污染負荷信息，為研究區精準治污工程及海綿城市建設提供依據。

技術領域

本發明屬于污染負荷測算領域，更具體地說，涉及一種基于遙感解譯和降雨實驗的雨水徑流污染負荷測算方法。

背景技術

我國地表水環境質量呈逐步改善趨勢，但城市黑臭水體現象卻仍然突出，不僅損害了城市人居環境，也嚴重影響城市形象。城市黑臭水體整治工作可以從點源污染和面源污染兩個角度開展。相對來說，點源污染的排查和核算比較簡單且容易控制，通過幾年的治理已經卓有成效，而面源來源廣、成分復雜，其中地表徑流污染在很多地區已經成為水體水質惡化、河流生態系統退化的重要原因，隨著城市化進程加速以及暴雨現象加劇，越來越多地區正在面臨同樣的問題，為切實有效地改善表水環境污染狀況，有必要對徑流污染重點控制。

目前，國內的非點源測算大多直接使用國外模型，使用觀測值進行參數率定以及模型校正。經檢索發現，申請公布號CN107480812A，公布日為2017年12月15日的中國發明專利申請公開了一種城市小流域初期雨水污染負荷預測方法，該方法包括劃分小流域河網與匯水區域；沿主河道與上下游子匯水區域的節點處，設置監測斷面；監測旱季斷面水質、水量；在監測斷面處，監測降雨初期t時段內平均水質、水量，計算得各匯水區域的初期雨水污染負荷及污染物濃度；劃分土地利用類型，對匯水區域遙感圖進行土地解譯，得到各匯水區域不同地域類別面積占比；建立初雨污染物濃度與地域類別和降雨強度的評估模型，并通過擬合得到污染系數和雨水沖刷系數；預測城市小流域區域污染趨勢變化。該發明雖然獲得的實測結果與模擬結果相對一致，但該發明構建的是經驗模型，影響模擬結果的未知因素較多，無法保證更多事件下的適應性。

也有研究者根據區域的特性開發本地化的模型，但在模型的應用過程中存在參數相關性、不穩定性和不唯一性的問題，且空間分辨率不高，通常只能識別子流域和用地板塊，無法根據模型結果很好的追溯污染物的來源，進而制定有效的治理措施。

此外，在產流模型中，SCS徑流曲線模型是基于美國的自然地理狀況和水文氣象條件，通過大量的實驗研究和統計分析得到，涉及參數較少、資料易獲取、計算過程不復雜，且有效考慮到了不同下墊面的區別，但由于我國與美國的土壤地形條件及降水特征的明顯差異，該SCS徑流曲線模型不能直接運用到我國的流域產流模擬。一些研究者也通過以下途徑對模型進行修正：包括重新率定徑流曲線數CN值(許彥等，基于Arc View的SCS模型在流域徑流計算中的應用，《水土保持研究》，2006，4：176-179；羅利芳等，徑流曲線數法在黃土高原地表徑流量計算中的應用，《水土保持通報》，2002，3：58-61)、尋求AMC更合理的劃分 (王少平等，基于GIS的蘇州河非點源污染的總量控制，《中國環境科學》，2002，22(6)： 520-524)、將SCS模型改進為柵格式水文分布模型應用于流域研究(羅鵬等，基于柵格式SCS 模型的分布式水文模型研究，《武漢大學學報(工學版)》，2011，44(2)：156-160)等，但這些研究最終沒能有效地應用于徑流污染源解析工作中。

發明內容

1.要解決的問題

針對現有徑流污染的研究中模型構建不準確、無法有效追溯污染源的問題，本發明提供了一種基于遙感解譯和降雨實驗的雨水徑流污染負荷測算方法，該方法包括設計降雨徑流污染物總負荷核算公式通過高精度遙感解譯技術進行土地利用分析；開展降雨觀測實驗進行本地化降雨產流模擬；監測分析徑流污染物濃度；測算并分析雨水徑流污染負荷；構建研究區域高空間分辨率污染物排放清單，精準把握徑流污染源和污染負荷信息，為研究區域精準治污工程設計及海綿城市建設提供科學依據。

2.技術方案