一種水文區(qū)污染物監(jiān)測(cè)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水文區(qū)污染物監(jiān)測(cè)的方法，包括1：集成SWAT土壤水評(píng)估模型和地理信息模型，利用區(qū)域地理信息進(jìn)行評(píng)估計(jì)算水文區(qū)中的NH4、TN、TP、COD及泥沙含量；2：根據(jù)污染物含量，利用污染物的等級(jí)劃分規(guī)則，將子區(qū)域的顏色分為四個(gè)等級(jí)：綠色、淺綠色、黃色、紅色；3：根據(jù)污染物含量，繪制出指定河流指定污染點(diǎn)源的污染指數(shù)的變化趨勢(shì)；4：根據(jù)地理信息模型獲取并調(diào)整污染點(diǎn)源參數(shù)及新增污染點(diǎn)源，回轉(zhuǎn)執(zhí)行所述的步驟1，直至所需的污染點(diǎn)源均執(zhí)行完畢；5：水文區(qū)污染物數(shù)據(jù)計(jì)算、顯示、數(shù)據(jù)輸出及預(yù)警。本發(fā)明首次將土壤水評(píng)估計(jì)算模型與地理信息模型結(jié)合，提高了計(jì)算精度，解決一般數(shù)據(jù)模型計(jì)算結(jié)果不直觀、治理難的問(wèn)題，預(yù)警明確直觀。
【專利說(shuō)明】一種水文區(qū)污染物監(jiān)測(cè)的方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及水文區(qū)污染預(yù)警與治理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種水文區(qū)污染物監(jiān)測(cè)的方法。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003]目前，世界上越來(lái)越多國(guó)家和地區(qū)都將遙感遙測(cè)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和管理信息系統(tǒng)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)中，建立了水質(zhì)綜合指標(biāo)及其特定項(xiàng)目為基礎(chǔ)的環(huán)境在線監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)。歐美等許多經(jīng)濟(jì)國(guó)家經(jīng)過(guò)多年來(lái)的大力發(fā)展，環(huán)境在線監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)不斷普及，能夠同時(shí)反映水質(zhì)濃度、污染總量和通量的多層次實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)將是世界各國(guó)的發(fā)展方向。
[0004]水文區(qū)污染物監(jiān)測(cè)與實(shí)時(shí)監(jiān)控體系的建立離不開以下幾個(gè)方面技術(shù)的進(jìn)步與支撐:
(1)土壤、水文與水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的集成，單一的水文自動(dòng)觀測(cè)和水質(zhì)自動(dòng)站均無(wú)法獲取較準(zhǔn)確可信的通量數(shù)據(jù)，唯有將定點(diǎn)定時(shí)的土壤、水文、水質(zhì)數(shù)據(jù)統(tǒng)一起來(lái)較好得完成數(shù)據(jù)集成；
(2)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)也對(duì)水文區(qū)污染物通量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)起到約束作用；
(3)GPS、DGPS與GIS技術(shù)的成熟和發(fā)展為建立多維的水文區(qū)污染物通量監(jiān)測(cè)體系提供了可能；
(4)流域產(chǎn)匯污機(jī)理研究和模型開發(fā)是實(shí)現(xiàn)全域河流污染通量監(jiān)測(cè)的重要依據(jù)，也為建立河流污染通量監(jiān)測(cè)體系大大節(jié)約了人力、物力和財(cái)力成本。
[0005]由于以上四個(gè)方面的技術(shù)需求，在流域的污染物監(jiān)測(cè)中需要將污染物數(shù)據(jù)通過(guò)算法模型、地理模型的集成，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精確計(jì)算和調(diào)控解算，目前多數(shù)方法以算法模型研究為主，無(wú)法反映流域地理信息的及時(shí)變化，也不方便將計(jì)算結(jié)果映射到流域地理信息中。
[0006]如上所述，一套完整的水文區(qū)污染物監(jiān)測(cè)體系還沒有建立起來(lái)，無(wú)法為解決日趨嚴(yán)重的水文區(qū)污染問(wèn)題提供科學(xué)支持。
[0007]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種水文區(qū)污染物監(jiān)測(cè)的方法，為解決了水文區(qū)污染物監(jiān)測(cè)和治理，實(shí)現(xiàn)水文區(qū)污染物的遠(yuǎn)程數(shù)字化監(jiān)測(cè)提供支持。
[0009]本發(fā)明的方法所采用的技術(shù)方案是:一種水文區(qū)污染物監(jiān)測(cè)的方法，包括河流中的NH4、TN(總氮)、TP (總磷)、COD (化學(xué)需要量)含量以及泥沙含量的監(jiān)測(cè)；其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:集成SWAT 土壤水評(píng)估模型和地理信息模型，利用區(qū)域地理信息進(jìn)行評(píng)估計(jì)算水文區(qū)中的NH4、TN、TP、COD含量以及泥沙含量；
步驟2:根據(jù)步驟I中計(jì)算得到的污染物含量，利用污染物的等級(jí)劃分規(guī)則，將子區(qū)域的顏色分為四個(gè)等級(jí):綠色(無(wú)污染)、淺綠色(輕度污染)、黃色(中度污染)、紅色(重度污染)；
步驟3:根據(jù)步驟I中計(jì)算得到的污染物含量，繪制出指定河流指定區(qū)域的污染指數(shù)的變化趨勢(shì)；
步驟4:根據(jù)地理信息模型獲取并調(diào)整污染點(diǎn)源參數(shù)或新增污染點(diǎn)源，并回轉(zhuǎn)執(zhí)行所述的步驟1，直至所需的污染點(diǎn)源均執(zhí)行完畢；其中污染點(diǎn)源參數(shù)包括污水量NH4、TN、TP、COD 等；
步驟5:水文區(qū)污染物數(shù)據(jù)計(jì)算、顯示、數(shù)據(jù)輸出及預(yù)警。
[0010]作為優(yōu)選,所述的方法采用的是OSM (OpenStreetMap)開源GIS地圖數(shù)據(jù)。
[0011]作為優(yōu)選，所述的方法采用的是GDI+繪圖方式，在地圖背景下繪制河流區(qū)域并進(jìn)行顏色預(yù)警和水文區(qū)域的污染指數(shù)變化趨勢(shì)的顯示。
[0012]作為優(yōu)選，步驟3中所述的繪制出指定河流指定區(qū)域的污染指數(shù)的變化趨勢(shì)，采用的是折線圖方式，選取一年365天作為橫坐標(biāo)，區(qū)域的污染物含量為縱坐標(biāo)，直觀反映區(qū)域的污染情況。
[0013]作為優(yōu)選，所述的水文區(qū)污染物數(shù)據(jù)顯示采用的是折線圖方式，選取各河流8個(gè)污染點(diǎn)源按地理位置排列作為橫坐標(biāo)，污染物含量為縱坐標(biāo)，直觀反映河流污染情況。
[0014]作為優(yōu)選，所述的水文區(qū)污染物數(shù)據(jù)顯示，其用戶視圖與標(biāo)準(zhǔn)地理經(jīng)緯度坐標(biāo)對(duì)應(yīng)，河流坐標(biāo)定位精確可靠。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
(1)集成了SWAT算法模型和流域地理信息模型，將污染物數(shù)據(jù)與地理信息相關(guān)聯(lián)；
(2)結(jié)合了GIS地圖進(jìn)行的開發(fā)，河流地圖背景鮮明易觀察，計(jì)算結(jié)果直接在地圖上映射；
(3)通過(guò)河流顏色來(lái)進(jìn)行污染物預(yù)警，即綠色(無(wú)污染)、淺綠色(輕度污染)、黃色(中度污染)、紅色(重度污染)，預(yù)警簡(jiǎn)單直觀；
(4)河流污染顯示采用折線圖方式，選取河道8個(gè)污染點(diǎn)源按地理位置排列作為橫坐標(biāo)，污染物含量為縱坐標(biāo)，直觀反映河道污染情況；
(5)點(diǎn)源污染顯示采用折線圖方式，選取一年365天作為橫坐標(biāo)，污染物含量為縱坐標(biāo)，直觀反映點(diǎn)源污染情況；
(6)用戶視圖與標(biāo)準(zhǔn)地理經(jīng)緯度坐標(biāo)對(duì)應(yīng)，流域坐標(biāo)定位精確可靠。
[0016]

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1:為本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。
[0018]【具體實(shí)施方式】
[0019]為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020]本發(fā)明的核心SWAT算法和流域地理信息，本發(fā)明包括河流顏色預(yù)警、河流污染指數(shù)顯示、河流點(diǎn)源調(diào)控和河流信息計(jì)算四大功能。
[0021]請(qǐng)見圖1，本發(fā)明通過(guò)對(duì)釜溪河流域382個(gè)子流域的水文區(qū)污染物檢測(cè)來(lái)詳細(xì)闡述本發(fā)明的方案，具體實(shí)施步驟如下:
1.載入了釜溪河流域地圖，整個(gè)地圖的縮放級(jí)數(shù)在9級(jí)到15級(jí)之間(GIS地圖一般劃分為O級(jí)到18級(jí))，這是按照所需觀察細(xì)節(jié)設(shè)定的縮放級(jí)數(shù)；
2.選擇子流域查看日期界面，輸入需要查看的日期，即可查看到指定日期的子流域顏色預(yù)警信息；
3.通過(guò)選擇子流域污染點(diǎn)源，可以進(jìn)入查看任意污染點(diǎn)源的污染指數(shù)的變化，包括NH4, TN、TP、COD含量以及泥沙含量；
4.通過(guò)選擇需要查看的子流域以及輸入需要查看日期，可以查看到指定子流域污染指數(shù)的變化，包括NH4、TN、TP、COD含量以及泥沙含量；
5.更改污染點(diǎn)源信息，從而重新進(jìn)行子流域污染物含量計(jì)算以及重新進(jìn)行預(yù)警；
6.計(jì)算釜溪河流域污染物含量，重新計(jì)算一次流域污染物情況；
7.通過(guò)刷新視圖，可以重新通過(guò)上述1-5步重新查看釜溪河流域監(jiān)測(cè)預(yù)警信息。
[0022]本實(shí)施例將土壤水評(píng)估模型和地理信息模型相結(jié)合，通過(guò)獲取釜溪河流域382個(gè)子流域的河流信息，經(jīng)過(guò)子流域信息的SWAT計(jì)算，結(jié)合信息的地理特征，將子流域的預(yù)警信息通過(guò)圖像變化反映到程序界面的“流域顯示區(qū)”，直接在區(qū)域地圖上顯示。上述釜溪河流域污染物監(jiān)測(cè)方法首次將土壤水評(píng)估計(jì)算模型與地理信息模型結(jié)合，提高了計(jì)算精度，解決一般數(shù)據(jù)模型計(jì)算結(jié)果不直觀、治理難的問(wèn)題，預(yù)警明確直觀，且在該領(lǐng)域具有獨(dú)創(chuàng)性。
[0023]應(yīng)當(dāng)理解的是，本說(shuō)明書未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。
[0024]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對(duì)較佳實(shí)施例的描述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請(qǐng)求保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種水文區(qū)污染物監(jiān)測(cè)的方法,包括河流中的NH4、TN(總氮)、TP (總磷)、COD (化學(xué)需要量)含量以及泥沙含量的監(jiān)測(cè)；其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:集成SWAT 土壤水評(píng)估模型和地理信息模型，利用區(qū)域地理信息進(jìn)行評(píng)估計(jì)算水文區(qū)中的NH4、TN、TP、COD含量以及泥沙含量； 步驟2:根據(jù)步驟I中計(jì)算得到的污染物含量，利用污染物的等級(jí)劃分規(guī)則，將子區(qū)域的顏色分為四個(gè)等級(jí):綠色(無(wú)污染)、淺綠色(輕度污染)、黃色(中度污染)、紅色(重度污染)； 步驟3:根據(jù)步驟I中計(jì)算得到的污染物含量，繪制出指定河流指定區(qū)域的污染指數(shù)的變化趨勢(shì)； 步驟4:根據(jù)地理信息模型獲取并調(diào)整污染點(diǎn)源參數(shù)或新增污染點(diǎn)源，并回轉(zhuǎn)執(zhí)行所述的步驟1，直至所需的污染點(diǎn)源均執(zhí)行完畢；其中污染點(diǎn)源參數(shù)包括:污水量NH4、TN、TP、COD ； 步驟5:水文區(qū)污染物數(shù)據(jù)計(jì)算、顯示、數(shù)據(jù)輸出及預(yù)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水文區(qū)污染物監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于:所述的方法采用的是 OSM (OpenStreetMap)開源 GIS 地圖數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水文區(qū)污染物監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于:所述的方法采用的是GDI+繪圖方式，在地圖背景下繪制河流區(qū)域并進(jìn)行顏色預(yù)警和水文區(qū)域的污染指數(shù)變化趨勢(shì)的顯示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水文區(qū)污染物監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于:步驟3中所述的繪制出指定河流指定區(qū)域的污染指數(shù)的變化趨勢(shì)，采用的是折線圖方式，選取一年365天作為橫坐標(biāo)，區(qū)域的污染物含量為縱坐標(biāo)，直觀反映區(qū)域的污染情況。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水文區(qū)污染物監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于:所述的水文區(qū)污染物數(shù)據(jù)顯示采用的是折線圖方式，選取各河流8個(gè)污染點(diǎn)源按地理位置排列作為橫坐標(biāo)，污染物含量為縱坐標(biāo)，直觀反映河流污染情況。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水文區(qū)污染物監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于:所述的水文區(qū)污染物數(shù)據(jù)顯示，其用戶視圖與標(biāo)準(zhǔn)地理經(jīng)緯度坐標(biāo)對(duì)應(yīng)，河流坐標(biāo)定位精確可靠。
【文檔編號(hào)】G06Q10/04GK104408526SQ201410644768
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】李立, 王康, 張揚(yáng) 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)