[发明专利]雨洪径流氮磷输出负荷预测方法

权利要求书

1.一种雨洪径流氮磷输出负荷预测方法，其特征是，包括以下步骤：

第一步、选定目标流域，并选定该目标流域出口处的监测断面；选定历史时期，获取目标流域在该历史时期内的历史降水量数据，并获取该监测断面在该历史时期内的历史流量数据、总氮浓度数据以及总磷浓度数据；

第二步、根据历史降水量数据，筛选出次降水事件；所述次降水事件指单次且连续的降水事件；所述次降水事件中，从降水开始的时刻至降水结束的时刻，为次降水事件期间；

第三步、在第二步所得的所有次降水事件期间：

根据相应的历史流量数据、总氮浓度数据以及总磷浓度数据，计算出总氮输出负荷数据以及总磷输出负荷数据；根据历史流量数据按预定算法计算出历史直接径流量数据；将历史降水量数据与总氮输出负荷数据、历史降水量数据与总磷输出负荷数据、历史直接径流量数据与总氮输出负荷数据、历史直接径流量数据与总磷输出负荷数据分别一一对应；

第四步、根据第三步得出的所有对应数据，拟合数学模型：

将历史降水量数据与总氮输出负荷数据、历史降水量数据与总磷输出负荷数据分别拟合为总氮输出负荷、总磷输出负荷与降水量相关的二次多项式模型；

将历史直接径流量数据与总氮输出负荷数据、历史直接径流量数据与总磷输出负荷数据分别拟合为总氮输出负荷、总磷输出负荷与直接径流量相关的线性模型；

其中，与总氮输出负荷数据相关的二次多项式模型和线性模型属于总氮负荷预测模型，与总磷输出负荷数据相关的二次多项式模型和线性模型属于总磷负荷预测模型；

第五步、根据历史降水量数据，筛选出不同于第二步的次降水事件；

在这些次降水事件期间：

根据相应的历史流量数据、总氮浓度数据以及总磷浓度数据，计算出总氮输出负荷数据以及总磷输出负荷数据，作为实际数据；根据历史流量数据按预定算法计算出历史直接径流量数据；将历史降水量数据、历史直接径流量数据分别代入到第四步所得的数学模型中，并计算得出相应的总氮输出负荷数据以及总磷输出负荷数据，作为各数学模型的预测数据；

第六步、针对各数学模型，将其预测数据与实际数据进行比较，并计算得出评价因子，所述评价因子包括相对平均误差、决定系数和模拟效率系数；根据评价因子，分别在总氮负荷预测模型、总磷负荷预测模型中选择模拟效果更好的数学模型作为最终的总氮负荷预测模型和总磷负荷预测模型；

第七步、将第六步所得的总氮负荷预测模型和总磷负荷预测模型用于预测。

2.根据权利要求1所述的雨洪径流氮磷输出负荷预测方法，其特征是，第一步中，所述历史时期为连续N年，N为大于或等于3的整数，即从第一年至第N年；第二步中，从第一年起至少两年中筛选出次降水事件；第五步中，从其余历史时期中筛选出次降水事件。

3.根据权利要求2所述的雨洪径流氮磷输出负荷预测方法，其特征是，第一步中，所述历史时期为连续三年，即第一年、第二年以及第三年；第二步中，从第一年和第二年中筛选出次降水事件；第五步中，从第三年中筛选出次降水事件。

4.根据权利要求1所述的雨洪径流氮磷输出负荷预测方法，其特征是，第三步及第五步中，所述预定算法为按以下公式进行计算：

q_f(t)＝q_(t)-q_b(t)

且

其中，q_b(t)为t时刻的基流；q_b(t-1)为t-1时刻的基流；q_(t)为t时刻实测径流量，且q_(t)来源于历史流量数据；t为时间，单位为天；q_f(t)为t时刻的直接径流量，且q_f(t)构成历史直接径流量数据；BFI_max为最大基流指数；α为退水常数；

当t＝1时，q_b(t-1)＝所选历史时期内历史流量数据的最小值×调整系数，1.1≤调整系数≤1.5。

5.根据权利要求4所述的雨洪径流氮磷输出负荷预测方法，其特征是，0<BFI_max<1，且0<α<1。