[發明專利]基于Copula函數的流域氮代謝環境風險評價方法有效

申請號：	202011120385.7	申請日：	2020-10-19
公開（公告）號：	CN112232680B	公開（公告）日：	2021-11-09
發明（設計）人：	徐文;李虎;朱士江	申請（專利權）人：	三峽大學
主分類號：	G06Q10/06	分類號：	G06Q10/06;G06Q50/26
代理公司：	宜昌市三峽專利事務所 42103	代理人：	成鋼
地址：	443002 ***	國省代碼：	湖北;42
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摘要：
搜索關鍵詞：	基于 copula 函數流域代謝環境風險評價方法
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【權利要求書】：

1.基于Copula函數的流域氮代謝環境風險評價方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：建立流域氮代謝網絡模型，計算氮物質流；

步驟2：擬合大氣氮排放量、地表水氮負荷量以及土壤氮積累量的邊緣分布函數；

步驟3：根據步驟2的邊緣分布函數，構造大氣氮排放量、地表水氮負荷量以及土壤氮積累量的三元聯合分布函數；

步驟4：根據步驟3的三元聯合分布函數，采用環境風險源危險度評價模型，進行環境風險評價；

環境風險源危險度評價模型如下：

R＝G(C_θ(F_U(u),F_V(v),F_W(w)))

式中G()為Gumbel-Hougaard Copula函數，F_U(u),F_V(v),F_W(w)分別表示大氣氮排放U、地表水氮負荷V、土壤氮積累W的邊緣分布函數，C_θ(F_U(u),F_V(v),F_W(w))表示大氣氮排放U、地表水氮負荷V、土壤氮積累W三者的多元聯合分布函數，R表示環境風險危險度；

步驟5：利用主成分分析法識別氮代謝環境風險的關鍵影響因素；

步驟6：利用通徑分析法獲得氮代謝環境風險各影響因素之間的相互作用關系；

步驟1中，選取的氮密切相關的生產系統和生活系統的節點包括：居民生活、農作物種植、蔬菜種植、干鮮果種植、生豬養殖、牛羊養殖、家禽養殖、水產養殖、工業；根據氮在各個節點的輸入、消費、回收以及排放過程，建立流域氮代謝網絡模型；

步驟5的具體過程如下：

步驟5.1：基于流域氮代謝網絡模型和物質流分析的結果，并結合流域實際情況，從社會經濟條件、農業種植要素、畜禽養殖要素、工業污染排放以及含氮物質回收利用5個方面進行深入挖掘，選取了14個能夠量化分析流域氮代謝環境風險的影響因素，如表3所示；

表3氮代謝環境風險的主要影響因素表

步驟5.2：采用回歸分析法，對影響因素進行相關性分析；

步驟5.3：根據主成分選取原則，即特征根大于1或者方差的累積貢獻率達85％-95％，利用統計分析軟件SPSS提取前三個成分作為主成分；

步驟5.4：繪制主成分載荷系數圖；

荷載系數反映了自變量/影響因素與主成分之間的相關性，通過主成分分析的方法得到已選取的14個影響因素在提取的三個主成分上的荷載情況；種植總面積x₄、化肥施用量x₅、灌溉用水量x₆、畜禽糞便還田量x₁₂、生活廢水還田量x₁₃以及秸稈回用量x₁₄六個影響因素在第一主成分上的荷載較高；人口x₁、城鄉農產品消費量x₂、城鄉畜禽產品消費量x₃、畜禽糞便產生量x₉、工業廢水排放量x₁₀以及工業廢氣排放量x₁₁六個影響因素在第二主成分上的荷載較高；畜禽養殖量x₇和飼料投入量x₈這兩個影響因素在第三主成分上的荷載較高；

根據各個影響因素的涵義，種植總面積x₄、化肥施用量x₅、灌溉用水量x₆、畜禽糞便還田量x₁₂、生活廢水還田量x₁₃以及秸稈回用量x₁₄是農業種植的相關要素，因此第一主成分代表農業發展；人口x₁、城鄉農產品消費量x₂、城鄉畜禽產品消費量x₃代表城鄉居民生活的消費需求，畜禽糞便產生量x₉、工業廢水排放量x₁₀以及工業廢氣排放量x₁₁代表生產活動引起的排污需求，因此第二主成分代表社會經濟發展；畜禽養殖量x₇和飼料投入量x₈是畜禽養殖的相關要素，因此第三主成分代表養殖業發展。