[发明专利]流域污染控制单元分区方法

权利要求书

1.一种流域污染控制单元分区方法，其特征在于，包括：

对研究流域进行子流域分区划分、水生态功能分区划分、结合乡镇行政区划分析污染源构成与污染负荷，所述的污染物包括总氮、总磷、氨氮、化学需氧量；

采用基于过程的流域半分布式水文与污染物输移耦合模型，计算流域污染负荷的空间分布，结合乡镇行政区划，计算乡镇行政分区的污染负荷空间分布；

基于子流域分区、水生态功能分区、乡镇行政区划，依据乡镇污染源构成和污染负荷分析结果，合并具有相似污染源构成和污染负荷、且包含于同一子流域和水生态功能区的乡镇，划分污染控制单元。

2.根据权利要求1所述的流域污染控制单元分区方法，其特征在于，采用ArcGIS导入原始的数字地形高程，应用水文分析工具Arc Hydro对数字地形高程模型依次进行填洼处理，计算流向，生成水流累积量，概化河网，结合水文水质监测断面，划分集水域和子流域分区。

3.根据权利要求2所述的流域污染控制单元分区方法，其特征在于，概化河网时，默认阈值为最大河网累积量的1%，对应产生河流的径流区面积阈值。

4.根据权利要求1所述的流域污染控制单元分区方法，其特征在于，基于研究流域的数字地形高程模型、土地利用、土壤、水生态环境现状、水功能指标将流域划分为水生态功能分区；水生态功能分区的指标包括地形、土壤、地质、土地利用、土地覆被、水功能区划、水文机制和水质。

5.根据权利要求1所述的流域污染控制单元分区方法，其特征在于，采用基于过程的流域半分布式水文与污染物输移耦合模型，结合流域土地利用、污染普查、水文水质监测，计算各乡镇行政分区污染负荷的空间分布，包括：

基于流域内所有气象站的日步长监测数据，包括降雨、气温，采用反距离加权法获得每个子流域的降雨和气温输入，模拟各子流域出口的流量，依据流域流量观测数据，率定水文过程参数；定义各子流域的污染物输入，模拟各子流域出口的污染物浓度，依据河流污染物浓度观测数据，率定污染物输移与转化过程参数；结合各子流域流量和污染物浓度模拟结果以及乡镇行政区划，计算各分区的污染负荷。

6.根据权利要求1或5所述的流域污染控制单元分区方法，其特征在于，叠加点源污染和非点源污染，进行污染负荷空间分布的计算；所述点源污染输入为工业、城镇居民生活污水；所述非点源污染输入包括农业、畜禽养殖、未接入污水处理设施的乡镇和农村生活污水以及大气干湿沉降。

7.根据权利要求6所述的流域污染控制单元分区方法，其特征在于，对于点源污染输入，基于污染普查数据，在ArcGIS中导入子流域图层、乡镇行政区划图层和流域主要污水排口、污水处理厂的位置，基于污水出流的流量和污染物浓度数据，定义点源污染输入。

8.根据权利要求6所述的流域污染控制单元分区方法，其特征在于，非点源污染输入的计算方式为：

农业非点源输入基于各子流域作物种植面积、耕作管理制度和施肥强度，即单位面积施肥量定义；

畜禽养殖非点源输入根据叠加乡镇行政区划和子流域图层的分区内畜禽养殖量、不同种类畜禽养殖的污染物排放系数，计算所在分区的畜禽污水排放量和污染物平均浓度定义；

未接入污水处理设施的乡镇和农村生活污水非点源输入依据叠加乡镇行政单元和子流域图层的分区内该部分人口数量、人均用水量、排水系数，计算分区内农村生活污水排放量，依据污染物平均浓度定义；

大气干湿沉降非点源输入基于野外监测数据和文献报道定义，其中湿沉降采用降雨的污染物浓度定义，干沉降采用单位面积沉降量表示。

9.根据权利要求1或8所述的流域污染控制单元分区方法，其特征在于，采用手动试错法和自动率定算法PEST相结合对模型参数进行敏感性分析和优化，筛选敏感的参数进行后续的自动率定，对不敏感的参数定义赋予合理的数值并保持恒定；PEST基于上山法原理，从参数初始值开始，沿着目标函数的最陡坡度搜寻参数最优值。

10.根据权利要求1所述的流域污染控制单元分区方法，其特征在于，基于水生态功能分区、子流域分区、乡镇行政区划，结合乡镇污染源构成分析和污染负荷计算结果，合并处于同一子流域和水生态功能区内，且具有相似污染源构成和污染负荷的乡镇，在不破坏乡镇行政边界、便于落实减排任务的前提下，定义污染控制单元分区。