[发明专利]雨洪径流氮磷输出负荷预测方法

说明书

本发明涉及雨洪径流氮磷输出负荷预测方法，包括：选定目标流域，并选定该目标流域出口处的监测断面；获取历史数据；根据相应数据拟合数学模型；验证数学模型的模拟效果；选择模拟效果更好的数学模型作为预测模型用于预测。本发明针对性强，且能根据实际情况选择更加合适的预测模型，科学合理。

技术领域

本发明涉及一种雨洪径流氮磷输出负荷预测方法，属于水文监测技术领域。

背景技术

降雨是流域面源污染发生的主要驱动因子，面源污染物一般随流域雨洪径流过程输出。我国东部位于东亚季风气候区，雨洪过程主要集中在6月至9月。研究氮磷随雨洪径流过程输出特征对于流域氮磷污染控制具有重要意义。由于面源污染的发生和降雨径流过程有关，在开展面源污染输出负荷估算时需要同时监测水量和水质，这需要投入大量的人力物力和财力。若能在已有监测资料基础上，利用水文监测要素与氮磷输出负荷之间的关系，建立基于水文要素的次洪过程氮磷输出负荷预测模型，预测次洪过程氮磷输出负荷，可以节省面源污染负荷估算成本。

经检索发现，专利号CN201110109508.1、授权公告号CN102201034B、名称《一种临河村落非点源污染负荷的估算方法》的中国发明专利，其方法包括：1)基础资料收集：获取某地小雨、中雨、大到暴雨等三种情况的多年累积平均雨量R1、R2、R3，以及村庄面积A等基本情况；2)野外实地的监测：对有效降雨场次的降雨历时、降雨量和降雨径流的次径流系数、径流历时、产流面积进行监测，收集的水样进行化学需氧量、总氮、总磷的监测；3)非点源污染负荷的模型估算：采用公式计算临河村落非点源污染物化学需氧量、总氮、总磷的年污染负荷。

然而，以上述技术方案为代表的现有技术并没有提供专门针对雨洪径流的预测方法，亟待加以研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的问题，提供一种雨洪径流氮磷输出负荷预测方法，针对性强，且能根据实际情况选择更加合适的预测模型。

本发明解决其技术问题的技术方案如下：

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：