[發明專利]一種灌溉農用地面源污染排放量預測方法及系統

有效

• 申請號: 202011173963.3
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112464434B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 翟麗梅;郭樹芳;劉宏斌;張富林
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/18;G06Q10/04;G06Q50/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 聶俊偉

本發明實施例提供一種灌溉農用地面源污染排放量預測方法及系統，包括：收集灌溉農用地在目標監測點處的歷史降水量、灌溉量、單次徑流量、單次淋溶量和產流氮磷濃度數據；確定各月份地表徑流產流量、地下淋溶產流量、產流氮磷濃度預測值；最后，確定灌溉產流氮磷總量預測值。本發明實施例提供的污染排放量預測方法，在農田面源污染發生驅動因素與特征基礎上，針對產流水量和產流氮磷濃度，分別建立月份地表徑流和地下淋溶產流量預測模型以及產流氮磷濃度預測模型，科學預測降雨和灌溉影響的農用地田塊尺度氮磷排放量，解決了受降雨和灌溉影響的農用地田塊尺度面源污染排放量無法預測的難題，為農業面源污染防治提供了技術支持。

技術領域

本發明涉及農業灌溉技術領域，尤其涉及一種灌溉農用地面源污染排放量預測方法及系統。

背景技術

灌溉農用地指包括人工灌溉和天然降水均為水分來源的農業生產用地。隨著我國農業集約化、規模化程度的提高，農業生產對化肥的依賴性日漸增強，為了追求相對較高的經濟效益，廣大農戶存在著過量施用化肥的現象，化肥超過一定范圍后，農田盈余的氮磷易進入環境造成面源污染。中國是世界第一大化肥生產國和使用國，以9％的耕地養活22％的人口，消耗了35％的化肥，這帶來的后果是肥料利用率偏低，肥料損失嚴重，農田面源污染風險加劇。第一次全國污染源普查結果是重要的污染來源，其中總氮、總磷排放分別占排放總量的57.2％和67.4％。從第二次全國污染源普查結果來看，農業源仍然是重要的排放源。

目前，農田面源污染徑流流失研究主要是通過野外實地監測，其實施難度大、影響因素多。另外，還采用基于模型模擬的徑流監測方法，其工作量相對較小、比較容易開展，但需要具有連續、系統的地表徑流監測數據作為支持。

用于農田面源污染排放量的預測研究則主要有源強估算法和模型法。其中，源強估算法是基于第一次全國污染源普查種植業氮磷源強系數，以源強系數大小與化肥流失率成正比的原理，通過對源強系數進行校正，再結合農田播種面積預測等進行農田氮磷排放量預測。該方法沒有考慮田塊尺度農田實施農藝措施對污染物排放的影響，也沒有考慮農田土壤和降水灌溉等因素的區域特征對田塊尺度農田面源污染排放量的影響。而模型法則是基于對污染物產生、遷移等構建機理模型，通過對降雨徑流的形成以及污染物的遷移轉化過程進行模擬，不僅考慮污染物的輸入和輸出情況，還考慮污染物的遷移轉化過程。常用的模型有SWAT、HSPF、AnnAGNPS、ANSWERS、SWMM、 WEPP等，但此類模型應用是以流域為主，對數據量、數據精度要求較高，基礎數據和參數需求量大，對實測資料的依賴程度較高，很難用于無資料或資料條件較差的區域。

因此，如何全面、實時、準確地預測田塊面源污染發展趨勢將有利于今后科學防治農業面源污染。

發明內容

本發明實施例提供一種灌溉農用地面源污染排放量預測方法及系統，用以解決現有技術中在灌溉和降雨驅動下田塊尺度上面源污染預測模型的空缺，以提高預測地面源污染排放量的精度和效率。

第一方面，本發明實施例提供一種灌溉農用地面源污染排放量預測方法，主要包括：收集灌溉農用地在目標監測點處的歷史灌溉產流相關數據；根據歷史灌溉產流相關數據確定在未來預設時間段內各月份的灌溉產流相關預測值；根據灌溉產流相關預測值確定所述灌溉農用地的灌溉產流氮磷總量預測值，并將灌溉產流氮磷總量預測值作為灌溉農用地的污染排放量。

可選地，歷史灌溉產流相關數據主要包括歷史降水量、歷史灌溉量、歷史單次徑流量、歷史單次淋溶量和歷史產流濃度數據；各月份的灌溉產流相關預測值主要包括各月份地表徑流產流量、各月份地下淋溶產流量、各月份產流氮磷濃度預測值和各月份產流氮磷量預測值。

可選地，根據所述歷史灌溉產流相關數據確定在未來預設時間段內各月份的灌溉產流相關預測值，主要包括：