专利名称：河流污染物通量监测方法
河流污染物通量监测方法技术领域
本发明属于水环境保护和总量监控技术领域，尤其涉及河流污染物通量监测方 法。
背景技术：
研究河流污染物通量具有重要的意义，通过估算河流污染物通量能够(I)获得 汇水区域生态系统的输出信息，研究污染物点源和非点源的负荷情况；(2)计算河流中营 养盐和污染物进入海洋或湖泊的量，用于明确跨界水质纠纷中各方的责任，以及跨境国际 水环境保护协作中各国的责任；(3)水质恢复和改善工程中的监控手段，例如最大日负荷 量(Total Maximum Daily Loads简称TMDL)就是通过控制进入控制单元的最大日负荷来 控制水质达标的；(4)随着土地开发利用和大气沉降的变化，进行长期的年通量分析；(5) 确定优先治理的污染物，例如重金属的总量控制中优先治理重金属指标的确定。
河流污染物瞬时通量是流量与浓度的乘积，但获得长时段的通量(例如年通量) 则需要对该时段内瞬时流量和浓度的监测记录进行研究。大多数水文站具有流量连续监测 记录，长期的连续流量资料相对容易获得；而水质监测则监测周期相对较长，例如一周、一 月或者两个月，甚至更长的监测周期，因此水质浓度的连续数据较难取得。例如我国常规水 质监测具有一月或者两月的监测时间间隔；德国地区环境部门通常每年定期不连续监测采 样13到24次；其它国家也有类似的采样策略。
由于数据相对稀缺，如何准确地估算河流污染物的通量，尽可能减小通量估计误 差，一直是河流污染物通量研究的热点。20世纪80年代以来，发展了许多基于统计和经 验的通量估算方法，但在给定的采样频率下采用这些方法估算通量的可靠性则有较多的争 议。影响通量估计结果的因素很多，其中时间间隔对估计结果的影响很大，此外所考察水质 指标的污染源类型(点源或非点源占优)的差异，也是影响通量估计的重要因素，随着人类 活动对自然环境影响力的扩大，筑坝、电排站等人为活动增加了通量估计的不确定性。基于 此，研究从通量估算方法和采样时间间隔两个角度，分析河流污染物通量估计误差，并提出 相应的建议。
加强流域水环境的监控与预警是我国环境保护的重要内容。水质监测是掌握近岸 海域环境质量状况和演变趋势、制定环境管理方案的重要依据。随着水环境管理技术的发 展，单纯的水质达标已不能满足水环境保护的要求，人们开始越发重视污染物的总量控制。 准确地估计污染物通量信息为流域总量控制提供了基础资料。总量控制是以准确估计污 染物通量为技术前提的，因此基于通量估计的确定的采样频率能更好地满足总量监控的需 求。现有的采用频率的确定方法往往是基于水质目标确定的，基于通量估计的采样频率的 确定还未见于文献报道。发明内容
本发明的目的是提出一种河流污染物通量监测方法，利用通量误差分析进行通量估计公式的筛选。
为实现上述目的，本发明提出一种河流污染物通量估算方法，包括以下步骤
步骤1:收集考察河流的水质、流量同步监测数据，监测频率大于10天I次；
步骤2 :由步骤I的数据系列中最高采样频率的水质和流量数据计算基准年通量， 作为比较通量误差的基准值，由每日数据计算基准年通量Fref
权利要求
1.ー种河流污染物通量估监测方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤1:收集考察河流的水质、流量同步监测数据，监测频率大于10天I次； 步骤2 :由步骤I的数据系列中最高采样频率的水质和流量数据计算基准年通量，作为比较通量误差的基准值，由每日数据计算基准年通量Fref
2.根据权利要求1所述的河流污染物通量估监测方法，其特征在于，还包括步骤6:利用步骤5中确定的通量估计公式，绘制误差关于采样间隔的相关性趋势线，依据该趋势线确定给定误差下，最优的采样间隔。
3.权利要求2所述的河流污染物通量估监测方法，其特征在于，还包括步骤7:依据步骤6中的该趋势线确定该给定误差下，预测给定采样间隔下通量估计的误差范围。
4.根据权利要求1所述的河流污染物通量估监测方法，其特征在干，步骤I中为在线监测数据。
5.根据权利要求1所述的河流污染物通量估监测方法，其特征在干，于步骤4中，当d为10、50、90时，e10、e50、e9(l为对应时间间隔下10%、50%、90%保证率下的误差值，其中e50为误差的中值，表征算法的系统误差，e9(l_e1(l反映算法的准确性，代表随机误差的波动范围。
6.根据权利要求1所述的河流污染物通量估监测方法，其特征在干，于步骤5中，选取系统误差和随机误差两个指标作为评价不同算法优劣的标准，通过对相同采样间隔下各通量估计方法的系统误差和随机误差的比较分析，确定出通量估计公式。
全文摘要
本发明提出一种河流污染物通量监测方法，包括步骤1收集考察河流的水质、流量同步监测数据；步骤2由步骤1的数据系列中最高采样频率的水质和流量数据计算基准年通量，作为比较通量误差的基准值，由每日数据计算基准年通量Fref；步骤3采用Monte Carlo方法模拟不同时间间隔的随机采样方案，分别采用不同时间间隔随机抽取一天的数据组合成离散采样方案；步骤4利用常用的通量估计公式，分别计算步骤3的模拟采样方案下的年通量，并与基准年通量进行比较，得到相对误差；步骤5比较步骤4中不同算法的误差分布，依据给定误差，确定通量估计公式。本方法不需要复杂的运算，简洁、方便、可靠，能更好地满足总量监控的要求。
文档编号G06F19/00GK103034770SQ20111029396
公开日2013年4月10日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者邓义祥, 郝晨林, 雷坤, 富国 申请人:邓义祥