[发明专利]基于栅格化处理的平原河网区河道面源污染负荷确定方法

说明书

本发明公开了一种基于栅格化处理的平原河网区河道面源污染负荷确定方法,采用栅格化处理技术和GIS空间叠合分析功能，以河道断面面积与栅格到周边河道最小距离之比为权重，计算汇流权重因子，确定各河道的汇流区范围及对应的各类土地利用面积。具体步骤包括：绘制河网多边形、计算域栅格化及空间运算、计算汇流权重因子、确定面源污染流向、划分面源污染汇流区、统计土地利用类型面积、计算单位面积污染负荷、计算河道面源污染负荷。本发明通过提出反映平原河网区水系特征的面源污染汇流区确定方法，解决了该类地区汇流区界限难以确定的问题，易于在具有同类水系特征地区的污染负荷计算中推广应用。

技术领域

本发明涉及基于栅格化处理的平原河网区河道面源污染负荷确定方法，属于环境领域。

背景技术

污染物按排放方式不同，可分为点源和面源两大类。污染负荷计算是开展流域水环境治理的重要基础性工作。然而，由于面源污染发生的随机性、机理过程的复杂性、排放途径的不确定性以及时空分布的差异性，造成难以在较大的时空尺度上通过调查和监测等手段获取其排放量，因此，通常采用数学模型方法估算面源污染负荷。

目前国际上比较成熟的面源污染模型主要有GWLF、AGNPS、SWAT、HSPF等。这些模型多依据地形特征来进行水系和流域划分，适用于流域界限清晰的山地和丘陵地区。然而，我国长江、淮河、珠江流域的下游平原地区分布有大量河网，以太湖流域为例，该流域总面积3.69万km2，其中高程10m以下的平原区面积约占80％，地面高程差别小，并且该地区河道纵横交错，形成独特的网状结构。特殊的地貌和水系特征决定了平原河网区的面源汇流区界限难以划分，现有面源污染模型无法直接应用于该地区。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于栅格化处理的平原河网区河道面源污染负荷确定方法，充分利用GIS的栅格化技术和空间分析功能，准确划分面源污染汇流区，易于在平原河网区面源污染负荷计算中推广使用。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种基于栅格化处理的平原河网区河道面源污染负荷确定方法，包括以下步骤：

(1)绘制河网多边形结构图

根据计算区域的水系图，对河网进行概化处理，绘制绘制由河道包围所形成的网状多边形结构图；

(2)计算域栅格化及空间运算

借助工具，对计算区域的土地利用图层和栅格图层进行空间叠合分析，生成每个网格单元不同土地利用类型的范围，统计相应土地利用的面积为河网多边形第i个网格第j种土地利用的面积，km²；

(3)计算汇流权重因子

按公式(1)进行计算：

式中：为第i个网格到第k条河道上的权重因子，％；为第i个网格到第k条河道的最小距离，km；A_k为第k条河道的断面面积，m²；m为包围该网格的河道数量；

(4)确定面源污染流向

统计每个网格到第k条河道的最大权重因子，按公式(2)计算：

M_i＝max{P_i^k,k＝1…m} (2)

式中：M_i为某个河网多边形的第i个网格汇流入第k条河道的最大权重因子，％；

如果第i个网格到第k条河道的权重因子最大，那么该网格的面源污染负荷全部汇入第k条河道；

(5)面源污染汇流区划分