[发明专利]基于遥感解译和降雨实验的雨水径流污染负荷测算方法

说明书

本发明公开了一种基于遥感解译和降雨实验的雨水径流污染负荷测算方法，属于污染负荷测算领域。本发明的方法包括设计降雨径流污染物总负荷核算公式收集处理基础数据；开展遥感解译；通过降雨观测实验进行本地化降雨产流模拟；采集分析径流污染物浓度；进行污染负荷测算并开展分析；构建研究区域高空间分辨率污染物排放清单，精准把握径流污染源和污染负荷信息，为研究区精准治污工程及海绵城市建设提供依据。

技术领域

本发明属于污染负荷测算领域，更具体地说，涉及一种基于遥感解译和降雨实验的雨水径流污染负荷测算方法。

背景技术

我国地表水环境质量呈逐步改善趋势，但城市黑臭水体现象却仍然突出，不仅损害了城市人居环境，也严重影响城市形象。城市黑臭水体整治工作可以从点源污染和面源污染两个角度开展。相对来说，点源污染的排查和核算比较简单且容易控制，通过几年的治理已经卓有成效，而面源来源广、成分复杂，其中地表径流污染在很多地区已经成为水体水质恶化、河流生态系统退化的重要原因，随着城市化进程加速以及暴雨现象加剧，越来越多地区正在面临同样的问题，为切实有效地改善表水环境污染状况，有必要对径流污染重点控制。

目前，国内的非点源测算大多直接使用国外模型，使用观测值进行参数率定以及模型校正。经检索发现，申请公布号CN107480812A，公布日为2017年12月15日的中国发明专利申请公开了一种城市小流域初期雨水污染负荷预测方法，该方法包括划分小流域河网与汇水区域；沿主河道与上下游子汇水区域的节点处，设置监测断面；监测旱季断面水质、水量；在监测断面处，监测降雨初期t时段内平均水质、水量，计算得各汇水区域的初期雨水污染负荷及污染物浓度；划分土地利用类型，对汇水区域遥感图进行土地解译，得到各汇水区域不同地域类别面积占比；建立初雨污染物浓度与地域类别和降雨强度的评估模型，并通过拟合得到污染系数和雨水冲刷系数；预测城市小流域区域污染趋势变化。该发明虽然获得的实测结果与模拟结果相对一致，但该发明构建的是经验模型，影响模拟结果的未知因素较多，无法保证更多事件下的适应性。

也有研究者根据区域的特性开发本地化的模型，但在模型的应用过程中存在参数相关性、不稳定性和不唯一性的问题，且空间分辨率不高，通常只能识别子流域和用地板块，无法根据模型结果很好的追溯污染物的来源，进而制定有效的治理措施。

此外，在产流模型中，SCS径流曲线模型是基于美国的自然地理状况和水文气象条件，通过大量的实验研究和统计分析得到，涉及参数较少、资料易获取、计算过程不复杂，且有效考虑到了不同下垫面的区别，但由于我国与美国的土壤地形条件及降水特征的明显差异，该SCS径流曲线模型不能直接运用到我国的流域产流模拟。一些研究者也通过以下途径对模型进行修正：包括重新率定径流曲线数CN值(许彦等，基于Arc View的SCS模型在流域径流计算中的应用，《水土保持研究》，2006，4：176-179；罗利芳等，径流曲线数法在黄土高原地表径流量计算中的应用，《水土保持通报》，2002，3：58-61)、寻求AMC更合理的划分 (王少平等，基于GIS的苏州河非点源污染的总量控制，《中国环境科学》，2002，22(6)： 520-524)、将SCS模型改进为栅格式水文分布模型应用于流域研究(罗鹏等，基于栅格式SCS 模型的分布式水文模型研究，《武汉大学学报(工学版)》，2011，44(2)：156-160)等，但这些研究最终没能有效地应用于径流污染源解析工作中。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有径流污染的研究中模型构建不准确、无法有效追溯污染源的问题，本发明提供了一种基于遥感解译和降雨实验的雨水径流污染负荷测算方法，该方法包括设计降雨径流污染物总负荷核算公式通过高精度遥感解译技术进行土地利用分析；开展降雨观测实验进行本地化降雨产流模拟；监测分析径流污染物浓度；测算并分析雨水径流污染负荷；构建研究区域高空间分辨率污染物排放清单，精准把握径流污染源和污染负荷信息，为研究区域精准治污工程设计及海绵城市建设提供科学依据。

2.技术方案