CN110457816A - 一种面源污染监测评估方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种面源污染监测评估方法及装置，涉及数据处理技术领域。该面源污染监测评估方法包括，先根据不同的地区的地理环境数据，选定相应的污染监测点方案，然后再根据污染监测点方案获取相应的污染监测数据，根据该污染监测数据得到面源污染评价结果，能够根据不同地区的差异从不同监测站点获取相应的监测数据，进而体现不同地区的差异性，具有针对性，评估更准确。

Description

一种面源污染监测评估方法及装置
技术领域
本申请涉及数据处理技术领域，具体而言，涉及一种面源污染监测评估方法及装置。
背景技术
面源污染是指溶解的和固体的污染物从非特定的地点，在降水或融雪冲刷的作用下，通过径流而汇入受纳水体(包括河流、湖泊、水库、海湾等)，并引起水体污染。面源污染的主要来源包括水土流失，农业化学品的过量施用，农村生活污水的排放，畜禽养殖，大气沉降等。污染监测作为环境科学及环境管理的重要组成部分，能够为政策制定提供有力支持。现有的面源污染监测评估方法，先从固定的监测站点获取相应的监测数据，然后再根据污染评估模型对监测数据进行处理得到面源污染监测评估结果。然而，在实践中发现，现有面源污染监测评估方法多集中在面源污染评估的研究(即污染模型的研究)，缺少对环境监测的研究，因而无法根据不同地区的差异进而从不同监测站点获取相应的监测数据，得到的面源污染监测评估结果无法体现不同地区的差异性，针对性差，误差大。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种面源污染监测评估方法及装置，能够根据不同地区的差异定制相应的监测方案，进而体现不同地区的差异性，具有针对性，使得面源污染评估更准确。
本申请实施例第一方面提供了一种面源污染监测评估方法，包括：
从预设的县域数据库中获取目标区域的地理环境数据，并根据所述地理环境数据从预设的监测站点库中确定污染监测点方案；
获取所述污染监测点方案对应的污染监测数据；
通过预设的面源污染模型对所述污染监测数据进行处理，得到面源污染监测评估结果。
在上述实现过程中，根据不同的地区的地理环境数据，选定相应的污染监测点方案，然后再根据污染监测点方案获取相应的污染监测数据，根据该污染监测数据得到面源污染评价结果，能够根据不同地区的差异从不同监测站点获取相应的监测数据，进而体现不同地区的差异性，具有针对性，评估更准确。
进一步地，所述监测站点库包括源头监测点、过程监测点、末端监测点、基础数据监测点；
其中，所述源头监测点包括农田监测站点、大气沉降站点、村镇排水站点、养殖场站点和城区雨水站点；所述过程监测点包括汇流节点站点；所述末端监测点包括受纳水体站点和地下水站点；所述基础数据监测点包括气象站点和土壤熵情站点。
在上述实现过程中，监测站点库所包括这种类型的监测站点，对于不同的目标区域，都能全方位覆盖关键面源污染源的监测，有助于全面的反应县域面源污染现状以及面源污染来源。
进一步地，所述地理环境数据包括所述目标区域的县域边界数据、所述目标区域的土地利用类型数据、所述目标区域的土壤参数数据、所述目标区域的养殖场分布及规模数据、所述目标区域的水系分布数据、所述目标区域的城区雨水口分布数据；
根据所述地理环境数据从预设的监测站点库中确定污染监测点方案，包括：
根据所述土地利用类型数据、所述土壤参数数据、所述县域边界数据、所述养殖场分布及规模数据以及所述城区雨水口分布，从所述监测站点库中确定目标源头监测点子方案；
根据所述县域边界数据和所述水系分布数据从所述监测站点库中确定目标过程监测点子方案；
根据所述县域边界数据和所述水系分布数据从所述监测站点库中确定目标末端监测点子方案；
根据所述县域边界数据、所述土地利用类型数据和所述土壤参数数据从所述监测站点库中确定目标基础数据监测点子方案；
根据所述目标源头监测点子方案、所述目标过程监测点子方案、所述目标末端监测点子方案和所述目标基础数据监测点子方案生成污染监测点方案。
在上述实现过程中，根据目标区域的地理环境数据进而得到污染监测点方案，能够体现因地制宜，更有针对性地对目标区域进行面源污染的评估。
进一步地，根据所述土地利用类型数据、所述土壤参数数据、所述县域边界数据、所述养殖场分布及规模数据以及所述城区雨水口分布，从所述监测站点库中确定目标源头监测点子方案，包括：
根据土地利用类型数据确定所述目标区域的作物类型，并根据所述土壤参数数据计算各土壤水文学分组的土壤面积；
根据所述作物类型和所述各土壤水文学分组的土壤面积，从所述监测站点库中确定对应的目标农田监测站点；
根据所述县域边界数据计算大气沉降点数量，并根据所述大气沉降点数量从所述监测站点库中确定对应的目标大气沉降站点；
根据所述土地利用类型数据确定村镇分布情况，并根据所述村镇分布情况从所述监测站点库中确定对应的目标村镇排水站点；
根据所述养殖场分布及规模数据确定养殖场站点数量，并根据所述养殖场站点数量从所述监测站点库中确定相应的目标养殖场站点；
根据所述城区雨水口分布数据，从所述监测站点库中确定对应的目标城区雨水站点；
根据所述目标农田监测站点、所述目标大气沉降站点、所述目标村镇排水站点、所述目标养殖场站点以及所述目标城区雨水站点，生成目标源头监测点子方案。
在上述实现过程中，目标源头监测点子方案包括目标农田监测站点、目标村镇排水站点、目标养殖场站点以及目标城区雨水站点，能够对面源污染源头进行全方位监测。
进一步地，根据所述县域边界数据和所述水系分布数据从所述监测站点库中确定目标过程监测点子方案，包括：
对所述县域边界数据和所述水系分布数据进行分析处理，得到水系与县域边界交界结果和多级水系汇流结果；
根据所述水系与县域边界交界结果和所述多级水系汇流结果从所述监测站点库中确定目标汇流节点站点；
根据所述目标汇流节点站点，生成目标过程监测点子方案。
在上述实现过程中，目标过程监测点子方案包括目标汇流节点站点，能够对面源污染过程中涉及水系污染情况进行全方面监控。
进一步地，根据所述县域边界数据和所述水系分布数据从所述监测站点库中确定目标末端监测点子方案，包括：
根据所述水系分布数据确定目标受纳水体站点的数量，并根据所述目标受纳水体站点的数量从所述监测站点库中确定所述目标受纳水体站点；
根据所述县域边界数据计算所述目标区域的县域面积，并根据所述县域面积确定目标地下水站点的数量；
根据所述目标地下水站点的数量从所述监测站点库中确定所述目标地下水站点；
根据所述目标受纳水体站点和所述目标地下水站点生成目标末端监测点子方案。
在上述实现过程中，目标末端监测点子方案包括目标受纳水体站点和目标地下水站点，能够全方面监测面源污染末端的污染情况。
进一步地，根据所述县域边界数据、所述土地利用类型数据和所述土壤参数数据从所述监测站点库中确定目标基础数据监测点子方案，包括：
根据所述县域边界数据计算所述目标区域的县域面积，并根据所述县域面积确定目标气象站点的数量；
根据所述目标气象站点的数量从所述监测站点库中确定所述目标气象站点；
根据所述土地利用类型数据计算所述目标区域的土地利用指标，并根据所述土壤参数数据计算土壤水文分组指标；
根据所述土地利用指标和所述土壤水文分组指标从所述监测站点库中确定目标土壤熵情站点；
根据所述目标气象站点和所述目标土壤熵情站点，生成目标基础数据监测点子方案。
在上述实现过程中，目标基础数据监测点子方案包括目标气象站点和目标土壤熵情站点，能够全方面监测目标区域的基础数据。
本申请实施例第二方面公开一种面源污染监测评估装置，包括：
第一获取模块，用于从预设的县域数据库中获取目标区域的地理环境数据；
监测点方案确定模块，用于根据所述地理环境数据从预设的监测站点库中确定污染监测点方案；
第二获取模块，用于获取所述污染监测点方案对应的污染监测数据；
评估模块，用于通过预设的面源污染模型对所述污染监测数据进行处理，得到面源污染监测评估结果。
在上述实现过程中，监测点方案确定模块能够根据第一获取模块获取到的不同的地区的地理环境数据，选定相应的污染监测点方案，然后第二获取模块再根据污染监测点方案获取相应的污染监测数据，最后评估模块根据该污染监测数据得到面源污染评价结果，能够根据不同地区的差异从不同监测站点获取相应的监测数据，进而体现不同地区的差异性，具有针对性，评估更准确。
本发明第三方面公开一种计算机设备，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述计算机设备执行第一方面公开的部分或者全部所述的面源污染监测评估方法。
本发明第四方面公开一种计算机可读存储介质，其存储有第三方面所述的计算机设备中所使用的所述计算机程序。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例一提供的一种面源污染监测评估方法的流程示意图；
图2为本申请实施例二提供的一种面源污染监测评估方法的流程示意图；
图3为本申请实施例二提供的一种目标源头监测点子方案的布点示意图；
图4为本申请实施例二提供的一种目标过程监测点子方案的布点示意图；
图5为本申请实施例二提供的一种目标末端监测点子方案的布点示意图；
图6为本申请实施例三提供的一种面源污染监测评估装置的结构示意图；
图7为本申请实施例三提供的另一种面源污染监测评估装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1
请参看图1，图1为本申请实施例提供的一种面源污染监测评估方法的流程示意框图。如图1所示，该面源污染监测评估方法包括：
S101、从预设的县域数据库中获取目标区域的地理环境数据，并根据地理环境数据从预设的监测站点库中确定污染监测点方案。
本申请实施例中，县域数据库的数据内容可以包括县域边界、土地利用类型、土壤类型、土壤肥力、水系分级图、养殖场分布及规模、人口分布、地形、气象、受纳水体分布、村镇生活污水处理情况、城区雨水口分布等等，对此本申请实施例不作限定。
本申请实施例中，污染监测点方案包括多个监测点标识，其中，所有监测点标识对应的实际监测点能够覆盖关键面源污染源(如农村生活源、农田肥料流失源、养殖场排水、城区降水、大气沉降等)以及汇流节点和末端，是一种“源头-过程-末端”的梯级监测点方案。
本申请所描述的面源污染监测评估方法主要应用于县域的面源污染监测评估，通过合理选择污染监测点方案，可以全面的反应面源污染现状以及面源污染来源，对于面源污染防治具有重要意义。同时，与现有技术的流域面源污染监测评估相比，县域面源污染监测评估具有更强的针对性、可依据性，进而根据县域面源污染监测评估结果采取相应的县域面源污染防治及环境管理措施，具有更强的可操作性与现实意义。
S102、获取污染监测点方案对应的污染监测数据。
本申请实施例中，目标区域设置有各种不同的监测设备，可以根据污染监测点方案确定每个监测点标识对应的监测设备，然后获取每个监测点标识对应监测设备的污染监测数据。
S103、通过预设的面源污染模型对污染监测数据进行处理，得到面源污染监测评估结果。
本申请实施例中，面源污染模型可以为SWAT(Soil and Water Assessment Tool)面源污染模型、农业非点源(Agricultural Non-Point Source，AGNPS)污染模型、HSPF(Hydrological Simulation Program-Fortran)面源污染模型等，对此本申请实施例不作限定。
作为一种可选的实施方式，该面源污染模型为SWAT面源污染模型，能够模拟地下水和地表水的水质与水量，预测环境管理措施对大面积复杂流域的水文、泥沙和污染物产量的影响。SWAT面源污染模型能够将流域划分为多个子流域进行模拟，当流域不同的土地利用和土壤类型在属性上的差异足够影响水文过程时，利用子流域进行模拟可以提高模拟准确性。
在上述实施方式中，SWAT面源污染模型包括水文过程子模型、土壤侵蚀子模型、污染负荷子模型。其中，水文过程子模型包括地表径流模块、蒸散发量模块、土壤水模块和地下水模块；土壤侵蚀子模型包括侵蚀作用分析模块；污染负荷子模型用于模拟不同形态氮的迁移转化过程，地表径流流失、入渗流失、化肥输入等物理过程，以及有机氮矿化、硝化、反硝化等化学过程以及作物吸收等生物过程。
在上述实施方式中，侵蚀作用分析模块用于分析土壤颗粒在降雨及地表水径流的侵蚀作用下发生分离、移动和沉积等过程。
在上述实施方式中，地表径流模块是计算土壤侵蚀的基础，采用径流曲线法(Soilconservation Service.Curve Numbermethod，SCS.CN)来进行降水径流计算。其中，采用径流曲线法来计算降雨—径流时的基本关系表达式如下：
其中，P为一次性降水总量，Q为径流量，Ia为初损，即产生地表径流之前的降雨损失，F为后损，即产生地表径流之后的降雨损失，S为流域当时的可能最大滞留量，即后损F的上限。
其中，由于流域当时的可能最大滞留量S在空间上与土地利用方式、土壤类型和坡度等下垫面因素密切相关，因此采用CN值能够准确确定出S的值，其计算公式如下：
其中，CN是一个无量纲参数，能够反映降雨前期流域特征，是前期土壤湿度、坡度、土地利用方式和土壤类型状况等因素的综合。
在上述实施方式中，蒸散发是水分转移出流域的主要途径。蒸散发量模块能够分析所有地表水转化为水蒸气的过程，包括树冠截留的水分蒸发、蒸腾和升华及土壤水的蒸发。蒸散发量模块是在潜在蒸散发的基础上计算实际蒸散发，其计算方法可以为Penman-Monteith方法、Priestley-Taylor方法和Hargreaves方法等，对此本申请实施例不作限定。其中，蒸散发量模块在计算实际蒸散发时，先计算植被冠层截留的蒸发量，然后再计算最大蒸腾量，进一步地，再计算最大升华量和最大土壤水分蒸发量，最后计算实际的升华量和土壤水分蒸发量。
在上述实施方式中，土壤水可以被植物吸收或蒸腾而损耗，可以渗漏到土壤层最终补给地下水，也可以在地表形成径流。土壤水模块采用动力贮水方法计算壤中流。其中，壤中流的计算公式为：
其中，Qlat为坡面出口的净水量，SWly,excess为土壤饱和区内可流出的水量，Lhill为上坡坡长，Φd为土壤层总孔隙度；Ksat为土壤饱和导电率，slp为土壤坡度。
在上述实施方式中，地下水模块采用下列公式来计算流域的地下水：
Qgw,i＝Qgw,i-1×exp(-αgw·Δt)+wrchrg,i×[1-exp(-αgw·Δt)]；
其中，Qgw,i为第i天进入河道的地下水补给量，Qgw,i-1为第(i-1)天进入河道的地下水补给量，Δt为时间步长，Wrchrg，i为第i天蓄水层的补给流量，αgw为基流的退水系数。
其中，第i天蓄水层的补给流量Wrchrg，i的计算公式如下：
其中，δgw为补给滞后时间，Wseep为第i天通过土壤剖面底部进入地下水含水层的水分通量,Wrchrg，i-1为第i-1天蓄水层的补给流量。
在上述实施方式中，土壤侵蚀的主要过程包括土壤颗粒在降雨及地表水径流的侵蚀作用下发生分离、移动和沉积等。土壤侵蚀子模型采用修正后的通用土壤流失方程(Modified Universal Soil Loss Equation，MUSLE)来进行土壤侵蚀模拟，MUSLE方程表示如下：
msed＝11.8×(Qsurf·qpeak·Ahru)0.56·KUSLE·CUSLE·PUSLE·LSUSLE·CFRG；
其中，msed为土壤侵蚀量，Qsurf为地表径流，Qhru为水文响应单元(HRU)的面积，qpeak为洪峰径流，KUSLE为土壤侵蚀因子，CUSLE为植被覆盖和管理因子，PUSLE为保持措施因子，LSUSLE为地形因子，CFRG为组碎屑因子。
在上述实施方式中，SWAT面源污染模型可以模拟不同形态氮的迁移转化过程，以及地表径流流失、入渗流失、化肥输入等物理过程，以及有机氮矿化、硝化、反硝化等化学过程以及作物吸收等生物过程。
在上述实施方式中，污染负荷子模型中对河道水质的处理采用QUAL2E模型。一天中河道有机氮的变化用以下式来描述：
其中，为有机氮浓度的变化量(以N计)，α1为藻类生物量中的氮含量(以N计)，ρa为当地藻类的死亡速度，ρalgae为一天中开始时藻类的生物量的含量，βN,3为有机氮转化为氨的速度常数，为一天中开始时有机氮的含量(以N计)，σ4为有机氮的沉淀系数，TT为在该河段的运动时间。
在上述实施方式中，污染负荷子模型中的磷模拟可以分为溶解态磷模拟与吸附态磷模拟。溶解态磷在土壤中主要是通过扩散作用实现的，由于溶解态磷很不活跃，所以由地表径流带走的溶解态磷很少。吸附态磷包括有机磷和矿物质磷，通常是吸附在土壤颗粒上通过径流迁移的，这种形式的磷负荷与土壤流失量密切相关，土壤流失量直接反映了有机磷和矿物质磷负荷。
作为进一步可选的实施方式，通过预设的面源污染模型对污染监测数据进行处理，得到面源污染监测评估结果，可以包括以下步骤：
通过SWAT面源污染模型对污染监测数据进行处理，得到子流域尺度的氮磷负荷；
对子流域尺度的氮磷负荷进行关键时期和关键源区识别处理，得到污染来源结果；
根据污染来源结果获取污染管理建议；
根据污染来源结果和污染管理建议生成面源污染监测评估结果。
可见，实施图1所描述的面源污染监测评估方法，能够根据不同地区的差异从不同监测站点获取相应的监测数据，进而体现不同地区的差异性，具有针对性，评估更准确。
实施例2
请参看图2，图2为本申请实施例提供的一种面源污染监测评估方法的流程示意框图。如图2所示，该面源污染监测评估方法包括：
S201、从预设的县域数据库中获取目标区域的地理环境数据。
本申请实施例中，地理环境数据包括目标区域的县域边界数据、目标区域的土地利用类型数据、目标区域的土壤参数数据、目标区域的养殖场分布及规模数据、目标区域的水系分布数据、目标区域的城区雨水口分布数据，对此本申请实施例不作限定。
S202、根据土地利用类型数据、土壤参数数据、县域边界数据、养殖场分布及规模数据以及城区雨水口分布，从监测站点库中确定目标源头监测点子方案。
本申请实施例中，监测站点库包括源头监测点、过程监测点、末端监测点、基础数据监测点；其中，源头监测点包括农田监测站点、大气沉降站点、村镇排水站点、养殖场站点和城区雨水站点；过程监测点包括汇流节点站点；末端监测点包括受纳水体站点和地下水站点；基础数据监测点包括气象站点和土壤熵情站点，对此本申请实施例不作限定。
本申请实施例中，农田监测站点用以监测农田面源污染源，所监测的指标为地表径流量，地下淋溶量，径流水质(总氮、总磷、COD等)，地下淋溶水质(总氮、总磷、COD等)，选择具有代表性种植模式的农田布点。
本申请实施例中，大气沉降站点用以监测大气沉降面源污染源，所监测的指标为大气氮、磷沉降量，需要均匀选择监测点，基本反应县域整体情况。
本申请实施例中，村镇排水站点用以监测村镇生活污水排水面源污染源，所监测的指标为水文(流量等)和水质(水温、pH、总氮、总磷、COD等)，选择代表的村镇进行监测点选择。
本申请实施例中，养殖场站点用以监测养殖场排水面源污染源，所监测的指标为水文(流量等)和水质(水温、pH、总氮、总磷、COD等)，选择代表的养殖场进行监测点选择。
本申请实施例中，城区雨水站点用以监测城区雨水面源污染源，所监测的指标为水文(流量等)和水质(水温、pH、总氮、总磷、COD等)，需要在城区雨水排水口进行监测点选择。
本申请实施例中，汇流节点站点用以监测面源污染流失过程，所监测的指标为水文(流量等)和水质(水温、pH、总氮、总磷、COD等)，主要在主要汇流节点进行监测点选择。
本申请实施例中，受纳水体站点用以监测面源污染末端水体，所监测的指标为水文(流量等)和水质(水温、pH、总氮、总磷、COD等)。在所有关注的受纳水体进行布点，若受纳水体部分位于县域境内(如贯穿全县的河流等)，则在受纳水体的出、入境进行布点，若受纳水体整体全部位于县域境内(如小型湖泊、水库等)，则需要选择代表性的监测点位，以反应县域水质整体状况。
本申请实施例中，地下水站点用以监测面源污染末端水体，所监测的指标为地下水位和地下水质(硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、COD等)。需要均匀选择监测点，进而能够反应县域整体地下水情况。
本申请实施例中，气象站点用以监测基础数据，所监测的指标为降雨量、气温、湿度、风速、日照时数、风向、大气压等。需要在平原地区均匀选择监测点，地形起伏较大县域可根据实际情况增加选择的气象站点的数量，进而反应县域整体气象情况，
本申请实施例中，土壤熵情站点用以监测基础数据，所监测的指标为土壤湿度、温度。考虑主要土地利用类型与土壤类型对土壤熵情站点的影响，在不同土地利用类型与土壤类型的组合处进行监测点选择，同时考虑站点的空间分布。
作为一种可选的实施方式，根据土地利用类型数据、土壤参数数据、县域边界数据、养殖场分布及规模数据以及城区雨水口分布，从监测站点库中确定目标源头监测点子方案，可以包括以下步骤：
根据土地利用类型数据确定目标区域的作物类型，并根据土壤参数数据计算各土壤水文学分组的土壤面积；
根据作物类型和各土壤水文学分组的土壤面积，从监测站点库中确定对应的目标农田监测站点；
根据县域边界数据计算大气沉降点数量，并根据大气沉降点数量从监测站点库中确定对应的目标大气沉降站点；
根据土地利用类型数据确定村镇分布情况，并根据村镇分布情况从监测站点库中确定对应的目标村镇排水站点；
根据养殖场分布及规模数据确定养殖场站点数量，并根据养殖场站点数量从监测站点库中确定相应的目标养殖场站点；
根据城区雨水口分布数据，从监测站点库中确定对应的目标城区雨水站点；
根据目标农田监测站点、目标大气沉降站点、目标村镇排水站点、目标养殖场站点以及目标城区雨水站点，生成目标源头监测点子方案。
在上述实施方式中，在确定目标农田监测站点时，先根据土地利用类型数据确定出目标区域的作物类型Xi，然后再从土壤参数数据中筛选出土壤水文学分组数据，并根据土壤水文学分组数据计算各土壤水文学分组Yi的土壤面积，然后再计算各土壤水文学分组Yi的土壤面积占总土壤面积的面积占比，进一步地，将各土壤水文学分组Yi的面积占比超过25％的土壤水文学分组Yi确定为选点数据，最后，根据作物类型Xi和选点数据，从监测站点库中确定目标农田监测站点。
在上述实施方式中，在确定目标大气沉降站点时，先根据县域边界数据计算目标区域的县域面积和与大气沉降点数量，其中，计算大气沉降点数量的计算公式为：
其中，m1表示大气沉降点数量，S表示目标区域的县域面积，50≤σ1≤1000(单位：平方千米)，[X]的值为X取整的整数值。
根据上述公式计算得到m1之后，根据县域边界数据从监测站点库中确定均匀分布在县域边界的m1个布点的目标大气沉降站点。
在上述实施方式中，在确定目标村镇排水站点时，先对土地利用类型数据进行分析得到村镇分布情况，然后再获取目标村镇排水站点的布点数量β1，其中，1≤β1≤10，然后再根据村镇分布情况确定出生活污水直接排放的村镇数据，最后，根据生活污水直接排放的村镇数据从监测站点库中选出β1个目标村镇排水站点。
在上述实施方式中，在确定目标养殖场站点时，先根据养殖场分布及规模数据，获取目标养殖场站点的布点数量β2，其中，1≤β2≤5，然后从监测站点库中随机选取β2个目标养殖场站点随机选择从养殖场分布中选择b4养殖场点。
在上述实施方式中，σ1、β1、β2可以为预先设定的值，也可以为实时获取的用户输入的值。
在上述实施方式中，在确定目标城区雨水站点时，根据城区雨水口分布数据从监测站点库中选出城区雨水口的监测点作为目标城区雨水站点。
在步骤S202之后，还包括以下步骤：
S203、根据县域边界数据和水系分布数据从监测站点库中确定目标过程监测点子方案。
作为一种可选的实施方式，根据县域边界数据和水系分布数据从监测站点库中确定目标过程监测点子方案，可以包括以下步骤：
对县域边界数据和水系分布数据进行分析处理，得到水系与县域边界交界结果和多级水系汇流结果；
根据水系与县域边界交界结果和多级水系汇流结果从监测站点库中确定目标汇流节点站点；
根据目标汇流节点站点，生成目标过程监测点子方案。
在上述实施方式中，在确定目标汇流节点站点时，先识别水系分布数据(如水系图等)中的非受纳水体，根据县域边界数据和水系分布数据，将非受纳水体与目标区域的县域边界交界处的站点选定为第一汇流节点站点；另一方面，根据水系分布数据确定多级水系汇流情况，然后根据多级水系汇流情况从监测站点库中选出第二汇流节点站点，最后将第一汇流节点站点和第二汇流节点站点组合得到目标汇流节点站点。
在步骤S203之后，还包括以下步骤：
S204、根据县域边界数据和水系分布数据从监测站点库中确定目标末端监测点子方案。
作为一种可选的实施方式，根据县域边界数据和水系分布数据从监测站点库中确定目标末端监测点子方案，可以包括以下步骤：
根据水系分布数据确定目标受纳水体站点的数量，并根据目标受纳水体站点的数量从监测站点库中确定目标受纳水体站点；
根据县域边界数据计算目标区域的县域面积，并根据县域面积确定目标地下水站点的数量；
根据目标地下水站点的数量从监测站点库中确定目标地下水站点；
根据目标受纳水体站点和目标地下水站点生成目标末端监测点子方案。
在上述实施方式中，在确定目标受纳水体站点时，先识别水系分布数据(如水系图等)中的受纳水体，判断受纳水体与目标区域的县域边界是否存在交叉，如果存在交叉，则将受纳水体与目标区域的县域边界交叉点作为第一类受纳水体站点；如果不存在交叉，则获取目标汇流节点站点的布点数量β3，其中，1≤β3≤10，从监测站点库中随机选出β3个汇流节点站点作为第二类受纳水体站点；最后，将第一类受纳水体站点和第二类受纳水体站点进行组合得到目标受纳水体站点。
在上述实施方式中，在确定目标地下水站点时，先根据县域边界数据计算目标区域的县域面积，然后再根据县域面积计算目标地下水站点的数量，计算完成后根据县域边界数据在监测站点库中确定均匀分布在县域边界的目标地下水站点。其中，计算目标地下水站点的数量的计算公式为：
其中，m2表示目标地下水站点的数量，S表示目标区域的县域面积，50≤σ2≤500(单位：平方千米)，[X]的值为X取整的整数值。
根据上述公式计算得到m2之后，根据县域边界数据从监测站点库中确定均匀分布在县域边界的m2个布点的目标地下水站点。
在上述实施方式中，σ2、β3可以为预先设定的值，也可以为实时获取的用户输入的值。
在步骤S204之后，还包括以下步骤：
S205、根据县域边界数据、土地利用类型数据和土壤参数数据从监测站点库中确定目标基础数据监测点子方案。
作为一种可选的实施方式，根据县域边界数据、土地利用类型数据和土壤参数数据从监测站点库中确定目标基础数据监测点子方案，可以包括以下步骤：
根据县域边界数据计算目标区域的县域面积，并根据县域面积确定目标气象站点的数量；
根据目标气象站点的数量从监测站点库中确定目标气象站点；
根据土地利用类型数据计算目标区域的土地利用指标，并根据土壤参数数据计算土壤水文分组指标；
根据土地利用指标和土壤水文分组指标从监测站点库中确定目标土壤熵情站点；
根据目标气象站点和目标土壤熵情站点，生成目标基础数据监测点子方案。
在上述实施方式中，在确定目标气象站点时，先根据县域边界数据计算目标区域的县域面积，再根据县域面积确定目标气象站点的数量，计算完成后根据县域边界数据在监测站点库中确定均匀分布在县域边界的目标气象站点。
其中，计算目标气象站点的数量的计算公式为：
其中，m3表示目标气象站点的数量，S表示目标区域的县域面积，200≤σ2≤1000(单位：平方千米)，[X]的值为X取整的整数值。
根据上述公式计算得到m3之后，根据县域边界数据从监测站点库中确定均匀分布在县域边界的m3个布点的目标气象站点。
在上述实施方式中，σ3可以为预先设定的值，也可以为实时获取的用户输入的值。
在上述实施方式中，在确定目标土壤熵情站点时，先根据土地利用类型数据判断目标区域的下垫面是否为土壤，如果是，则识别下垫面土壤的土地利用类型Mi，然后从土壤参数数据中筛选出土壤水文学分组Ni，最后根据Mi与Ni的组合从监测站点库中确定目标土壤熵情站点。
在步骤S205之后，还包括以下步骤：
S206、根据目标源头监测点子方案、目标过程监测点子方案、目标末端监测点子方案和目标基础数据监测点子方案生成污染监测点方案。
本申请实施例中，实施上述步骤S202～步骤S206，能够根据地理环境数据从预设的监测站点库中确定污染监测点方案。
本申请实施例中，在得到污染监测点方案之后，还可以根据预设的资金预算数据、监测点建设施工情况(考虑用电，仪器运输等条件)对污染监测点方案进行进一步的优化处理，得到优化后的污染监测点方案，以使其更符合目标区域的实际应用情况。
S207、获取污染监测点方案对应的污染监测数据。
作为一种可选的实施方式，获取污染监测点方案对应的污染监测数据，可以包括以下步骤：
获取污染监测点方案对应的原始监测数据；
对原始监测数据进行过滤处理，以剔除原始监测数据中的异常监测值，得到污染监测数据。
在步骤S207之后，还包括以下步骤：
S208、通过预设的面源污染模型对污染监测数据进行处理，得到面源污染监测评估结果。
本申请实施例中，得到面源污染监测评估结果能够通过合理的污染监测点方案来获取目标区域的污染监测数据，进而全面了解目标区域的面源污染现状以及面源污染来源，对于面源污染防治具有重要意义。同时，与流域面源相比，县域面源污染防治及环境管理措施的采取具有更强的可操作性与现实意义。
在实际使用中，举例来说，设目标区域为A县，则先获取A县的地理环境数据，其中，地理环境数据包括A县隶属B省C市，全县S平方千米，地处Q平原中部，B省东北边陲，位于B省、D省、E省三省交界处。地理坐标：东径X1°Y1′Z1″—X2°Y2′Z2″，北纬X3°Y3′Z3″—X4°Y4′Z4″。A县地处冲积平原，地势平坦，属暖温带半湿润季风型大陆性气候，全年四季分明，年平均气温为T，年均降水值为H，境内面源污染的受纳水体为a河、b河、c河。则根据A县的地理环境数据从预设的监测站点库中确定污染监测点方案如表1所示：
表1
表1展示了一种污染监测点方案。在得到表1所示的污染监测点方案之后，再获取污染监测点方案对应的污染监测数据，利用面源污染模型进行县域面源污染模拟，得到面源污染模拟结果(包括面源污染发生的关键时期和关键源区的分析结果、面源污染来源等)，并根据面源污染模拟结果获取具有针对性的县域面源污染防治措施，进而得到面源污染监测评估结果。请一并结合图3、图4和图5，其中，A县的目标源头监测点子方案的布点情况如图3所示，其中展示了编号1-10号(即目标源头监测点子方案)的站点布点位置；A县的目标过程监测点子方案的布点情况如图4所示，其中展示了编号11-23号(即目标过程监测点子方案)的站点布点位置；A县的目标末端监测点子方案的布点情况如图5所示，其中展示了编号24-29号(即目标末端监测点子方案)的站点布点位置。
可见，实施本实施例所描述的面源污染监测评估方法，能够根据不同地区的差异从不同监测站点获取相应的监测数据，进而体现不同地区的差异性，具有针对性，评估更准确。
实施例3
请参看图6，图6为本申请实施例提供的一种面源污染监测评估装置的结构示意框图。如图6所示，该面源污染监测评估装置包括：
第一获取模块310，用于从预设的县域数据库中获取目标区域的地理环境数据。
监测点方案确定模块320，用于根据地理环境数据从预设的监测站点库中确定污染监测点方案。
第二获取模块330，用于获取污染监测点方案对应的污染监测数据。
评估模块340，用于通过预设的面源污染模型对污染监测数据进行处理，得到面源污染监测评估结果。
本申请实施例中，监测站点库包括源头监测点、过程监测点、末端监测点、基础数据监测点。其中，源头监测点包括农田监测站点、大气沉降站点、村镇排水站点、养殖场站点和城区雨水站点；过程监测点包括汇流节点站点；末端监测点包括受纳水体站点和地下水站点；基础数据监测点包括气象站点和土壤熵情站点等，对此本申请实施例不作限定。
本申请实施例中，地理环境数据包括目标区域的县域边界数据、目标区域的土地利用类型数据、目标区域的土壤参数数据、目标区域的养殖场分布及规模数据、目标区域的水系分布数据、目标区域的城区雨水口分布数据等等，对此本申请实施例不作限定。
请参阅图7，图7是本实施例提供的另一种面源污染监测评估装置的结构示意图。其中，图7所示的面源污染监测评估装置是由图6所示的面源污染监测评估装置进行优化得到的。如图7所示，监测点方案确定模块320包括：
第一确定子模块321，用于根据土地利用类型数据、土壤参数数据、县域边界数据、养殖场分布及规模数据以及城区雨水口分布，从监测站点库中确定目标源头监测点子方案。
第二确定子模块322，根据县域边界数据和水系分布数据从监测站点库中确定目标过程监测点子方案。
第三确定子模块323，根据县域边界数据和水系分布数据从监测站点库中确定目标末端监测点子方案。
第四确定子模块324，根据县域边界数据、土地利用类型数据和土壤参数数据从监测站点库中确定目标基础数据监测点子方案。
方案生成子模块325，根据目标源头监测点子方案、目标过程监测点子方案、目标末端监测点子方案和目标基础数据监测点子方案生成污染监测点方案。
作为进一步可选的实施方式，第一确定子模块321包括：
第一计算单元，用于根据土地利用类型数据确定目标区域的作物类型，并根据土壤参数数据计算各土壤水文学分组的土壤面积。
农田站点确定单元，用于根据作物类型和各土壤水文学分组的土壤面积，从监测站点库中确定对应的目标农田监测站点。
大气沉降站点确定单元，用于根据县域边界数据计算大气沉降点数量，并根据大气沉降点数量从监测站点库中确定对应的目标大气沉降站点。
村镇排水站点确定单元，用于根据土地利用类型数据确定村镇分布情况，并根据村镇分布情况从监测站点库中确定对应的目标村镇排水站点。
养殖场站点确定单元，用于根据养殖场分布及规模数据确定养殖场站点数量，并根据养殖场站点数量从监测站点库中确定相应的目标养殖场站点。
城区雨水站点确定单元，用于根据城区雨水口分布数据，从监测站点库中确定对应的目标城区雨水站点。
第一生成单元，用于根据目标农田监测站点、目标大气沉降站点、目标村镇排水站点、目标养殖场站点以及目标城区雨水站点，生成目标源头监测点子方案。
作为进一步可选的实施方式，第二确定子模块322包括：
分析单元，用于对县域边界数据和水系分布数据进行分析处理，得到水系与县域边界交界结果和多级水系汇流结果；
汇流节点站点确定单元，用于根据水系与县域边界交界结果和多级水系汇流结果从监测站点库中确定目标汇流节点站点；
第二生成单元，用于根据目标汇流节点站点，生成目标过程监测点子方案。
作为进一步可选的实施方式，第三确定子模块323包括：
受纳水体站点确定单元，用于根据水系分布数据确定目标受纳水体站点的数量，并根据目标受纳水体站点的数量从监测站点库中确定目标受纳水体站点。
第二计算单元，用于根据县域边界数据计算目标区域的县域面积，并根据县域面积确定目标地下水站点的数量。
地下水站点确定单元，用于根据目标地下水站点的数量从监测站点库中确定目标地下水站点。
第三生成单元，用于根据目标受纳水体站点和目标地下水站点生成目标末端监测点子方案。
作为进一步可选的实施方式，第四确定子模块324包括：
第三计算单元，用于根据县域边界数据计算目标区域的县域面积，并根据县域面积确定目标气象站点的数量。
气象站点确定单元，用于根据目标气象站点的数量从监测站点库中确定目标气象站点。
第四计算单元，用于根据土地利用类型数据计算目标区域的土地利用指标，并根据土壤参数数据计算土壤水文分组指标。
土壤熵情站点确定单元，用于根据土地利用指标和土壤水文分组指标从监测站点库中确定目标土壤熵情站点。
第四生成单元，用于根据目标气象站点和目标土壤熵情站点，生成目标基础数据监测点子方案。
可见，实施图6所描述的面源污染监测评估方法，能够根据不同地区的差异从不同监测站点获取相应的监测数据，进而体现不同地区的差异性，具有针对性，评估更准确。
此外，本发明还提供了一种计算机设备。该计算机设备包括存储器和处理器，存储器可用于存储计算机程序，处理器通过运行计算机程序，从而使该计算机设备执行上述方法或者上述面源污染监测评估方法中的各个模块的功能。
存储器可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据移动终端的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
本实施例还提供了一种计算机存储介质，用于储存上述计算机设备中使用的计算机程序。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种面源污染监测评估方法，其特征在于，包括：
从预设的县域数据库中获取目标区域的地理环境数据，并根据所述地理环境数据从预设的监测站点库中确定污染监测点方案；
获取所述污染监测点方案对应的污染监测数据；
通过预设的面源污染模型对所述污染监测数据进行处理，得到面源污染监测评估结果。
2.根据权利要求1所述的面源污染监测评估方法，其特征在于，所述监测站点库包括源头监测点、过程监测点、末端监测点、基础数据监测点；
其中，所述源头监测点包括农田监测站点、大气沉降站点、村镇排水站点、养殖场站点和城区雨水站点；所述过程监测点包括汇流节点站点；所述末端监测点包括受纳水体站点和地下水站点；所述基础数据监测点包括气象站点和土壤熵情站点。
3.根据权利要求2所述的面源污染监测评估方法，其特征在于，所述地理环境数据包括所述目标区域的县域边界数据、所述目标区域的土地利用类型数据、所述目标区域的土壤参数数据、所述目标区域的养殖场分布及规模数据、所述目标区域的水系分布数据、所述目标区域的城区雨水口分布数据；
根据所述地理环境数据从预设的监测站点库中确定污染监测点方案，包括：
根据所述土地利用类型数据、所述土壤参数数据、所述县域边界数据、所述养殖场分布及规模数据以及所述城区雨水口分布，从所述监测站点库中确定目标源头监测点子方案；
根据所述县域边界数据和所述水系分布数据从所述监测站点库中确定目标过程监测点子方案；
根据所述县域边界数据和所述水系分布数据从所述监测站点库中确定目标末端监测点子方案；
根据所述县域边界数据、所述土地利用类型数据和所述土壤参数数据从所述监测站点库中确定目标基础数据监测点子方案；
根据所述目标源头监测点子方案、所述目标过程监测点子方案、所述目标末端监测点子方案和所述目标基础数据监测点子方案生成污染监测点方案。
4.根据权利要求3所述的面源污染监测评估方法，其特征在于，根据所述土地利用类型数据、所述土壤参数数据、所述县域边界数据、所述养殖场分布及规模数据以及所述城区雨水口分布，从所述监测站点库中确定目标源头监测点子方案，包括：
根据土地利用类型数据确定所述目标区域的作物类型，并根据所述土壤参数数据计算各土壤水文学分组的土壤面积；
根据所述作物类型和所述各土壤水文学分组的土壤面积，从所述监测站点库中确定对应的目标农田监测站点；
根据所述县域边界数据计算大气沉降点数量，并根据所述大气沉降点数量从所述监测站点库中确定对应的目标大气沉降站点；
根据所述土地利用类型数据确定村镇分布情况，并根据所述村镇分布情况从所述监测站点库中确定对应的目标村镇排水站点；
根据所述养殖场分布及规模数据确定养殖场站点数量，并根据所述养殖场站点数量从所述监测站点库中确定相应的目标养殖场站点；
根据所述城区雨水口分布数据，从所述监测站点库中确定对应的目标城区雨水站点；
根据所述目标农田监测站点、所述目标大气沉降站点、所述目标村镇排水站点、所述目标养殖场站点以及所述目标城区雨水站点，生成目标源头监测点子方案。
5.根据权利要求3所述的面源污染监测评估方法，其特征在于，根据所述县域边界数据和所述水系分布数据从所述监测站点库中确定目标过程监测点子方案，包括：
对所述县域边界数据和所述水系分布数据进行分析处理，得到水系与县域边界交界结果和多级水系汇流结果；
根据所述水系与县域边界交界结果和所述多级水系汇流结果从所述监测站点库中确定目标汇流节点站点；
根据所述目标汇流节点站点，生成目标过程监测点子方案。
6.根据权利要求3所述的面源污染监测评估方法，其特征在于，根据所述县域边界数据和所述水系分布数据从所述监测站点库中确定目标末端监测点子方案，包括：
根据所述水系分布数据确定目标受纳水体站点的数量，并根据所述目标受纳水体站点的数量从所述监测站点库中确定所述目标受纳水体站点；
根据所述县域边界数据计算所述目标区域的县域面积，并根据所述县域面积确定目标地下水站点的数量；
根据所述目标地下水站点的数量从所述监测站点库中确定所述目标地下水站点；
根据所述目标受纳水体站点和所述目标地下水站点生成目标末端监测点子方案。
7.根据权利要求3所述的面源污染监测评估方法，其特征在于，根据所述县域边界数据、所述土地利用类型数据和所述土壤参数数据从所述监测站点库中确定目标基础数据监测点子方案，包括：
根据所述县域边界数据计算所述目标区域的县域面积，并根据所述县域面积确定目标气象站点的数量；
根据所述目标气象站点的数量从所述监测站点库中确定所述目标气象站点；
根据所述土地利用类型数据计算所述目标区域的土地利用指标，并根据所述土壤参数数据计算土壤水文分组指标；
根据所述土地利用指标和所述土壤水文分组指标从所述监测站点库中确定目标土壤熵情站点；
根据所述目标气象站点和所述目标土壤熵情站点，生成目标基础数据监测点子方案。
8.一种面源污染监测评估装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于从预设的县域数据库中获取目标区域的地理环境数据；
监测点方案确定模块，用于根据所述地理环境数据从预设的监测站点库中确定污染监测点方案；
第二获取模块，用于获取所述污染监测点方案对应的污染监测数据；
评估模块，用于通过预设的面源污染模型对所述污染监测数据进行处理，得到面源污染监测评估结果。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述计算机设备执行权利要求1至8中任一项所述的面源污染监测评估方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有用于实现权利要求1至8中任一项所述的面源污染监测评估方法时所使用的计算机程序。
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