CN104091052A - 一种非点源污染空间分布式模型 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非点源污染空间分布式模型，该模型基于ArcGIS9.2的水文工具集及水和污染物溶质共轭运移理论，根据水文敏感系数，结合各种土地利用/覆被类型的某种污染物质在评估时间内的输出系数计算关键污染源区指数；最后沿集水区汇流路径，结合每个栅格像元不同类型对流经该种污染物质的过滤能力系数，按照汇流截流的生态过程分别得到像水环境输出和被植被移除的污染物质量,以ArcGIS9.2作为界面和平台，采用栅格数据形式，进行模型构建。
Description
技术领域
本发明涉及一种非点源污染空间分布式模型。
背景技术
随着生活水平的提高，人们对环境保护和环境污染的的意识越来越重视，环境污染，制约着生活质量的提高。而由于环境污染主观感受性和局部性，如何对环境污染进行更直观，更准确的评估已经成为环境污染检测的重要课题。
发明内容
本发明的目的是针对非点源污染问题，提供了一种非点源污染空间分布式模型。
本发明采用的技术方案如下：
一种非点源污染空间分布式模型，其特征在于，包括：
集水区范围的确定，集水区指水体的地表水和地下水的补给区域，所述积水区域范围的确定是通过在ArcGIS9.2中采用八流向算法派生出流向数据和汇流量数据；
根据评估水库的位置点和汇流量数据，采用snap pour point工具调整水库位置点，使其精确的捕捉到最近的汇流量最高的像元上；最后根据调整水库的注入点和流向数据，采用Watershed工具穿件集水区；
关键污染源区指数，水环境非点源污染关键源区的形成受多种因素的影响，分为源因子和迁移扩散因子两类，所述关键污染源区指数，源因子的计算通过每种类型的评估污染物质输出系数和研究去的实地调查确定，迁移扩散因子通过水文敏感系数计算；
水环境污染负荷与被植被移除的污染物空间变异，水环境污染物负荷以及集水区内被植被过滤移除的非点源污染物量由关键污染源区指数和各种类型评估的污染物过滤移除系数得到。
所述关键污染源区指数的迁移扩散因子通过水文敏感系数计算公式：
HSCi=lg(flow_acc/(Ksati×soil_depthi×slopei))
式中：HSCi表示栅格i标准化前的水文敏感系数；flow_acc和slopei分别是栅格i由数字高程模型数据（DEM）派生出的汇流量数据和坡度数据；Ksati是栅格i土壤渗透性数据；soil_depthi是栅格i土壤深度数据；
对计算得到的水文敏感系数栅格图层进行0～1的标准化处理得到水文敏感区指数。
非点源污染物质输出系数和水文敏感系数在ArcGIS9.2内相乘得到集水区内评估污染物关键源区指数的空间变异特征：
CSAi=loadsi×HSAi
式中CSAi为栅格i内关键污染源区指数；loadsi为栅格i评估污染物在评估时间内输出系数；HSAi为栅格i内水文敏感区指数。
所述水文敏感区指数在各类不同土地覆被和不同年份差异均不大，变化范围在0.45～0.47（水体不计）。
所述个类型的评估污染物的过滤移除能力系数的取值范围为0～1，越接近1能力越强。
与已有技术相比，本发明的有益效果如下：
本模型将非点源污染分布问题进行数学模拟是评估非点源污染控制管理措施效率和管理情景效果的重要工具。兼顾经验和机理模型的优势，本模型在理论上充分照顾到流域内面源污染物质运移截留过程的内在机制，在评估应用上对模型参数做了必要的简化。以格局—过程—服务为主线，结合流域内不同土地覆被（landcover，LC）的污染物输出系数和拦截能力系数，构建了汇流路径上模拟每个栅格像元截留污染物，使其不进入受纳水体量的模型。
附图说明
图1为本模型技术框架。
具体实施方式
一种非点源污染空间分布式模型，其特征在于，包括：
集水区范围的确定，集水区指水体的地表水和地下水的补给区域，所述积水区域范围的确定是通过在ArcGIS9.2中采用八流向算法派生出流向数据和汇流量数据；根据评估水库的位置点和汇流量数据，采用snap pour point工具调整水库位置点，使其精确的捕捉到最近的汇流量最高的像元上；最后根据调整水库的注入点和流向数据，采用Watershed工具穿件集水区；
关键污染源区指数，水环境非点源污染关键源区的形成受多种因素的影响，分为源因子和迁移扩散因子两类，所述关键污染源区指数，源因子的计算通过每种类型的评估污染物质输出系数和研究去的实地调查确定，迁移扩散因子通过水文敏感系数计算；
水环境污染负荷与被植被移除的污染物空间变异，水环境污染物负荷以及集水区内被植被过滤移除的非点源污染物量由关键污染源区指数和各种类型评估的污染物过滤移除系数得到。
所述关键污染源区指数的迁移扩散因子通过水文敏感系数计算公式：
HSCi=lg(flow_acc/(Ksati×soil_depthi×slopei))
式中：HSCi表示栅格i标准化前的水文敏感系数；flow_acc和slopei分别是栅格i由数字高程模型数据派生出的汇流量数据和坡度数据；Ksati是栅格i土壤渗透性数据；soil_depthi是栅格i土壤深度数据；
对计算得到的水文敏感系数栅格图层进行0～1的标准化处理得到水文敏感区指数。
非点源污染物质输出系数和水文敏感系数在ArcGIS9.2内相乘得到集水区内评估污染物关键源区指数的空间变异特征：
CSAi=loadsi×HSAi
式中CSAi为栅格i内关键污染源区指数；loadsi为栅格i评估污染物在评估时间内输出系数；HSAi为栅格i内水文敏感区指数。
表一为汇流路径上每个栅格污染物质输出和土地覆被移除污染物质量计算过程模型
表 一
所述水文敏感区指数在各类不同土地覆被和不同年份差异均不大，变化范围在0.45～0.47（水体不计）。
所述模型的评估污染物的过滤移除能力系数的取值范围为0～1，越接近1能力越强。
以滁州城西水库为例，污染物以磷素为例，其流程图如图1所示
以磷素进行模型运用，可大体反应城西水库非点源污染负荷状况及流域生态系统对减轻水体非点源污染状况的服务能力。早期输出系数模型嘉定所有土地/覆被类型的输出系数不变，这种假设和现实状况差异不大 。
表二为本发明的案列滁州城西水库2010年计算出的参数表
表 二
本模型通过对一种非点源污染物质进行模拟，可反应滁州城西水库流域内不同土地类型覆被格局下对受纳水体水质污染状况的具体影响力。
Claims (5)
1.一种非点源污染空间分布式模型，其特征在于，包括：
集水区范围的确定，集水区指水体的地表水和地下水的补给区域，所述积水区域范围的确定是通过在ArcGIS9.2中采用八流向算法派生出流向数据和汇流量数据；根据评估水库的位置点和汇流量数据，采用snap pour point工具调整水库位置点，使其精确的捕捉到最近的汇流量最高的像元上；最后根据调整水库的注入点和流向数据，采用Watershed工具穿件集水区；关键污染源区指数，水环境非点源污染关键源区的形成受多种因素的影响，分为源因子和迁移扩散因子两类，所述关键污染源区指数，源因子的计算通过每种类型的评估污染物质输出系数和研究去的实地调查确定，迁移扩散因子通过水文敏感系数计算；
水环境污染负荷与被植被移除的污染物空间变异，水环境污染物负荷以及集水区内被植被过滤移除的非点源污染物量由关键污染源区指数和各种类型评估的污染物过滤移除系数得到。
2.根据权利要求1所述的一种非点源污染空间分布式模型，其特征在于，所述关键污染源区指数的迁移扩散因子通过水文敏感系数计算公式：
HSCi=lg(flow_acci/(Ksati×soil_depthi×slopei))
式中：HSCi表示栅格i标准化前的水文敏感系数；flow_acc和slopei分别是栅格i由数字高程模型数据派生出的汇流量数据和坡度数据；Ksati是栅格i土壤渗透性数据；soil_depthi是栅格i土壤深度数据；
对计算得到的水文敏感系数栅格图层进行0～1的标准化处理得到水文敏感区指数。
3.根据权利要求1或2所述的一种非点源污染空间分布式模型，其特征在于，所述非点源污染物质输出系数和水文敏感系数在ArcGIS9.2内相乘得到集水区内评估污染物关键源区指数的空间变异特征：
CSAi=loadsi×HSAi
式中CSAi为栅格i内关键污染源区指数；loadsi为栅格i评估污染物在评估时间内输出系数；HSAi为栅格i内水文敏感区指数。
4.根据权利要求1所述的一种非点源污染空间分布式模型，其特征在于，所述水文敏感区指数在各类不同土地覆被和不同年份差异均不大，变化范围在0.45～0.47（水体不计）。
5.根据权利要求1所述的一种非点源污染空间分布式模型，其特征在于，所述个类型的评估污染物的过滤移除能力系数的取值范围为0～1，越接近1能力越强。
Priority Applications (1)
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| CN201410293563.4A CN104091052A (zh) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | 一种非点源污染空间分布式模型 |
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Publications (1)
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| CN201410293563.4A Pending CN104091052A (zh) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | 一种非点源污染空间分布式模型 |
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| CN (1) | CN104091052A (zh) |
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