一種非點(diǎn)源污染空間分布式模型的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種非點(diǎn)源污染空間分布式模型，該模型基于ArcGIS9.2的水文工具集及水和污染物溶質(zhì)共軛運(yùn)移理論，根據(jù)水文敏感系數(shù)，結(jié)合各種土地利用/覆被類型的某種污染物質(zhì)在評(píng)估時(shí)間內(nèi)的輸出系數(shù)計(jì)算關(guān)鍵污染源區(qū)指數(shù)；最后沿集水區(qū)匯流路徑，結(jié)合每個(gè)柵格像元不同類型對(duì)流經(jīng)該種污染物質(zhì)的過(guò)濾能力系數(shù)，按照匯流截流的生態(tài)過(guò)程分別得到像水環(huán)境輸出和被植被移除的污染物質(zhì)量,以ArcGIS9.2作為界面和平臺(tái)，采用柵格數(shù)據(jù)形式，進(jìn)行模型構(gòu)建。
【專利說(shuō)明】一種非點(diǎn)源污染空間分布式模型

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種非點(diǎn)源污染空間分布式模型。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著生活水平的提高，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)和環(huán)境污染的的意識(shí)越來(lái)越重視，環(huán)境污 染，制約著生活質(zhì)量的提高。而由于環(huán)境污染主觀感受性和局部性，如何對(duì)環(huán)境污染進(jìn)行更 直觀，更準(zhǔn)確的評(píng)估已經(jīng)成為環(huán)境污染檢測(cè)的重要課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是針對(duì)非點(diǎn)源污染問(wèn)題，提供了一種非點(diǎn)源污染空間分布式模型。
[0004] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下： 一種非點(diǎn)源污染空間分布式模型，其特征在于，包括： 集水區(qū)范圍的確定，集水區(qū)指水體的地表水和地下水的補(bǔ)給區(qū)域，所述積水區(qū)域范圍 的確定是通過(guò)在ArcGIS9. 2中采用八流向算法派生出流向數(shù)據(jù)和匯流量數(shù)據(jù)； 根據(jù)評(píng)估水庫(kù)的位置點(diǎn)和匯流量數(shù)據(jù)，采用snap pour point工具調(diào)整水庫(kù)位置點(diǎn)，使 其精確的捕捉到最近的匯流量最高的像元上；最后根據(jù)調(diào)整水庫(kù)的注入點(diǎn)和流向數(shù)據(jù)，采 用Watershed工具穿件集水區(qū)； 關(guān)鍵污染源區(qū)指數(shù)，水環(huán)境非點(diǎn)源污染關(guān)鍵源區(qū)的形成受多種因素的影響，分為源因 子和遷移擴(kuò)散因子兩類，所述關(guān)鍵污染源區(qū)指數(shù)，源因子的計(jì)算通過(guò)每種類型的評(píng)估污染 物質(zhì)輸出系數(shù)和研究去的實(shí)地調(diào)查確定，遷移擴(kuò)散因子通過(guò)水文敏感系數(shù)計(jì)算； 水環(huán)境污染負(fù)荷與被植被移除的污染物空間變異，水環(huán)境污染物負(fù)荷以及集水區(qū)內(nèi)被 植被過(guò)濾移除的非點(diǎn)源污染物量由關(guān)鍵污染源區(qū)指數(shù)和各種類型評(píng)估的污染物過(guò)濾移除 系數(shù)得到。
[0005] 所述關(guān)鍵污染源區(qū)指數(shù)的遷移擴(kuò)散因子通過(guò)水文敏感系數(shù)計(jì)算公式： HSCi=lg (f low_acc/ (Ksatj X soil_depthi X sloped) 式中：HSQ表示柵格i標(biāo)準(zhǔn)化前的水文敏感系數(shù)；flow_acc和slopei分別是柵格i由 數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)（DEM)派生出的匯流量數(shù)據(jù)和坡度數(shù)據(jù)；Ksati是柵格i 土壤滲透性數(shù) 據(jù)；soilcbpthi是柵格i 土壤深度數(shù)據(jù)； 對(duì)計(jì)算得到的水文敏感系數(shù)柵格圖層進(jìn)行〇?1的標(biāo)準(zhǔn)化處理得到水文敏感區(qū)指數(shù)。
[0006] 非點(diǎn)源污染物質(zhì)輸出系數(shù)和水文敏感系數(shù)在ArcGIS9. 2內(nèi)相乘得到集水區(qū)內(nèi)評(píng) 估污染物關(guān)鍵源區(qū)指數(shù)的空間變異特征： CSA^loadSiXHSAi 式中CSAi為柵格i內(nèi)關(guān)鍵污染源區(qū)指數(shù)；loadSi為柵格i評(píng)估污染物在評(píng)估時(shí)間內(nèi)輸 出系數(shù)；HSAi為柵格i內(nèi)水文敏感區(qū)指數(shù)。
[0007] 所述水文敏感區(qū)指數(shù)在各類不同土地覆被和不同年份差異均不大，變化范圍在 0· 45?0· 47 (水體不計(jì)）。
[0008] 所述個(gè)類型的評(píng)估污染物的過(guò)濾移除能力系數(shù)的取值范圍為0?1，越接近1能力 越強(qiáng)。
[0009] 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下： 本模型將非點(diǎn)源污染分布問(wèn)題進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬是評(píng)估非點(diǎn)源污染控制管理措施效率和 管理情景效果的重要工具。兼顧經(jīng)驗(yàn)和機(jī)理模型的優(yōu)勢(shì)，本模型在理論上充分照顧到流域 內(nèi)面源污染物質(zhì)運(yùn)移截留過(guò)程的內(nèi)在機(jī)制，在評(píng)估應(yīng)用上對(duì)模型參數(shù)做了必要的簡(jiǎn)化。以 格局一過(guò)程一服務(wù)為主線，結(jié)合流域內(nèi)不同土地覆被（landc 〇ver，LC)的污染物輸出系數(shù)和 攔截能力系數(shù)，構(gòu)建了匯流路徑上模擬每個(gè)柵格像元截留污染物，使其不進(jìn)入受納水體量 的模型。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1為本模型技術(shù)框架。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 一種非點(diǎn)源污染空間分布式模型，其特征在于，包括： 集水區(qū)范圍的確定，集水區(qū)指水體的地表水和地下水的補(bǔ)給區(qū)域，所述積水區(qū)域范圍 的確定是通過(guò)在ArcGIS9. 2中采用八流向算法派生出流向數(shù)據(jù)和匯流量數(shù)據(jù)；根據(jù)評(píng)估水 庫(kù)的位置點(diǎn)和匯流量數(shù)據(jù)，采用snap pour point工具調(diào)整水庫(kù)位置點(diǎn)，使其精確的捕捉到 最近的匯流量最高的像元上；最后根據(jù)調(diào)整水庫(kù)的注入點(diǎn)和流向數(shù)據(jù)，采用Watershed工 具芽件集水區(qū)； 關(guān)鍵污染源區(qū)指數(shù)，水環(huán)境非點(diǎn)源污染關(guān)鍵源區(qū)的形成受多種因素的影響，分為源因 子和遷移擴(kuò)散因子兩類，所述關(guān)鍵污染源區(qū)指數(shù)，源因子的計(jì)算通過(guò)每種類型的評(píng)估污染 物質(zhì)輸出系數(shù)和研究去的實(shí)地調(diào)查確定，遷移擴(kuò)散因子通過(guò)水文敏感系數(shù)計(jì)算； 水環(huán)境污染負(fù)荷與被植被移除的污染物空間變異，水環(huán)境污染物負(fù)荷以及集水區(qū)內(nèi)被 植被過(guò)濾移除的非點(diǎn)源污染物量由關(guān)鍵污染源區(qū)指數(shù)和各種類型評(píng)估的污染物過(guò)濾移除 系數(shù)得到。
[0012] 所述關(guān)鍵污染源區(qū)指數(shù)的遷移擴(kuò)散因子通過(guò)水文敏感系數(shù)計(jì)算公式： HSCi=lg (f low_acc/ (Ksatj X soil_depthi X sloped) 式中：HSQ表示柵格i標(biāo)準(zhǔn)化前的水文敏感系數(shù)；flow_acc和slopei分別是柵格i 由數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)派生出的匯流量數(shù)據(jù)和坡度數(shù)據(jù)；Ksati是柵格i 土壤滲透性數(shù)據(jù)； soilcbpthi是柵格i 土壤深度數(shù)據(jù)； 對(duì)計(jì)算得到的水文敏感系數(shù)柵格圖層進(jìn)行〇?1的標(biāo)準(zhǔn)化處理得到水文敏感區(qū)指數(shù)。
[0013] 非點(diǎn)源污染物質(zhì)輸出系數(shù)和水文敏感系數(shù)在ArcGIS9. 2內(nèi)相乘得到集水區(qū)內(nèi)評(píng) 估污染物關(guān)鍵源區(qū)指數(shù)的空間變異特征： CSA^loadSiXHSAi 式中CSAi為柵格i內(nèi)關(guān)鍵污染源區(qū)指數(shù)；loadSi為柵格i評(píng)估污染物在評(píng)估時(shí)間內(nèi)輸 出系數(shù)；HSAi為柵格i內(nèi)水文敏感區(qū)指數(shù)。
[0014] 表一為匯流路徑上每個(gè)柵格污染物質(zhì)輸出和土地覆被移除污染物質(zhì)量計(jì)算過(guò)程 模型

【權(quán)利要求】
1. 一種非點(diǎn)源污染空間分布式模型，其特征在于，包括： 集水區(qū)范圍的確定，集水區(qū)指水體的地表水和地下水的補(bǔ)給區(qū)域，所述積水區(qū)域范圍 的確定是通過(guò)在ArcGIS9. 2中采用八流向算法派生出流向數(shù)據(jù)和匯流量數(shù)據(jù)；根據(jù)評(píng)估水 庫(kù)的位置點(diǎn)和匯流量數(shù)據(jù)，采用snap pour point工具調(diào)整水庫(kù)位置點(diǎn)，使其精確的捕捉到 最近的匯流量最高的像元上；最后根據(jù)調(diào)整水庫(kù)的注入點(diǎn)和流向數(shù)據(jù)，采用Watershed工 具穿件集水區(qū)；關(guān)鍵污染源區(qū)指數(shù)，水環(huán)境非點(diǎn)源污染關(guān)鍵源區(qū)的形成受多種因素的影響， 分為源因子和遷移擴(kuò)散因子兩類，所述關(guān)鍵污染源區(qū)指數(shù)，源因子的計(jì)算通過(guò)每種類型的 評(píng)估污染物質(zhì)輸出系數(shù)和研究去的實(shí)地調(diào)查確定，遷移擴(kuò)散因子通過(guò)水文敏感系數(shù)計(jì)算； 水環(huán)境污染負(fù)荷與被植被移除的污染物空間變異，水環(huán)境污染物負(fù)荷以及集水區(qū)內(nèi)被 植被過(guò)濾移除的非點(diǎn)源污染物量由關(guān)鍵污染源區(qū)指數(shù)和各種類型評(píng)估的污染物過(guò)濾移除 系數(shù)得到。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非點(diǎn)源污染空間分布式模型，其特征在于，所述關(guān)鍵污 染源區(qū)指數(shù)的遷移擴(kuò)散因子通過(guò)水文敏感系數(shù)計(jì)算公式： HSCi=lg (f low_acCi/ (Ksatj X soil_depthi X sloped) 式中：HSQ表示柵格i標(biāo)準(zhǔn)化前的水文敏感系數(shù)；flow_acc和slopei分別是柵格i 由數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)派生出的匯流量數(shù)據(jù)和坡度數(shù)據(jù)；Ksati是柵格i 土壤滲透性數(shù)據(jù)； soilcbpthi是柵格i 土壤深度數(shù)據(jù)； 對(duì)計(jì)算得到的水文敏感系數(shù)柵格圖層進(jìn)行〇?1的標(biāo)準(zhǔn)化處理得到水文敏感區(qū)指數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種非點(diǎn)源污染空間分布式模型，其特征在于，所述非點(diǎn) 源污染物質(zhì)輸出系數(shù)和水文敏感系數(shù)在ArcGIS9. 2內(nèi)相乘得到集水區(qū)內(nèi)評(píng)估污染物關(guān)鍵 源區(qū)指數(shù)的空間變異特征： CSA^loadSiXHSAi 式中CSAi為柵格i內(nèi)關(guān)鍵污染源區(qū)指數(shù)；loadSi為柵格i評(píng)估污染物在評(píng)估時(shí)間內(nèi)輸 出系數(shù)；HSAi為柵格i內(nèi)水文敏感區(qū)指數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非點(diǎn)源污染空間分布式模型，其特征在于，所述水文敏 感區(qū)指數(shù)在各類不同土地覆被和不同年份差異均不大，變化范圍在0. 45?0. 47 (水體不 計(jì))。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非點(diǎn)源污染空間分布式模型，其特征在于，所述個(gè)類型 的評(píng)估污染物的過(guò)濾移除能力系數(shù)的取值范圍為〇?1，越接近1能力越強(qiáng)。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104091052SQ201410293563
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】吳楠, 高吉喜, 方降龍, 何方, 周曉鐵, 葛菁, 德里斯 申請(qǐng)人:安徽省環(huán)境科學(xué)研究院