一种水文区污染物监测的方法
【专利摘要】本发明公开了一种水文区污染物监测的方法，包括1：集成SWAT土壤水评估模型和地理信息模型，利用区域地理信息进行评估计算水文区中的NH4、TN、TP、COD及泥沙含量；2：根据污染物含量，利用污染物的等级划分规则，将子区域的颜色分为四个等级：绿色、浅绿色、黄色、红色；3：根据污染物含量，绘制出指定河流指定污染点源的污染指数的变化趋势；4：根据地理信息模型获取并调整污染点源参数及新增污染点源，回转执行所述的步骤1，直至所需的污染点源均执行完毕；5：水文区污染物数据计算、显示、数据输出及预警。本发明首次将土壤水评估计算模型与地理信息模型结合，提高了计算精度，解决一般数据模型计算结果不直观、治理难的问题，预警明确直观。
【专利说明】一种水文区污染物监测的方法
[0001]
【技术领域】
本发明涉及水文区污染预警与治理【技术领域】，特别是涉及一种水文区污染物监测的方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]目前，世界上越来越多国家和地区都将遥感遥测技术、地理信息系统、网络通信技术、数据库技术和管理信息系统应用于环境监测中，建立了水质综合指标及其特定项目为基础的环境在线监测信息系统。欧美等许多经济国家经过多年来的大力发展，环境在线监测信息系统不断普及，能够同时反映水质浓度、污染总量和通量的多层次实时监控系统将是世界各国的发展方向。
[0004]水文区污染物监测与实时监控体系的建立离不开以下几个方面技术的进步与支撑:
(1)土壤、水文与水质自动监测技术的集成，单一的水文自动观测和水质自动站均无法获取较准确可信的通量数据，唯有将定点定时的土壤、水文、水质数据统一起来较好得完成数据集成；
(2)海量数据的存储和连续监测数据的实时传输技术也对水文区污染物通量实时监测起到约束作用；
(3)GPS、DGPS与GIS技术的成熟和发展为建立多维的水文区污染物通量监测体系提供了可能；
(4)流域产汇污机理研究和模型开发是实现全域河流污染通量监测的重要依据，也为建立河流污染通量监测体系大大节约了人力、物力和财力成本。
[0005]由于以上四个方面的技术需求，在流域的污染物监测中需要将污染物数据通过算法模型、地理模型的集成，实现监测数据的精确计算和调控解算，目前多数方法以算法模型研究为主，无法反映流域地理信息的及时变化，也不方便将计算结果映射到流域地理信息中。
[0006]如上所述，一套完整的水文区污染物监测体系还没有建立起来，无法为解决日趋严重的水文区污染问题提供科学支持。
[0007]
【发明内容】
[0008]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种水文区污染物监测的方法，为解决了水文区污染物监测和治理，实现水文区污染物的远程数字化监测提供支持。
[0009]本发明的方法所采用的技术方案是:一种水文区污染物监测的方法，包括河流中的NH4、TN(总氮)、TP (总磷)、COD (化学需要量)含量以及泥沙含量的监测；其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:集成SWAT 土壤水评估模型和地理信息模型，利用区域地理信息进行评估计算水文区中的NH4、TN、TP、COD含量以及泥沙含量；
步骤2:根据步骤I中计算得到的污染物含量，利用污染物的等级划分规则，将子区域的颜色分为四个等级:绿色(无污染)、浅绿色(轻度污染)、黄色(中度污染)、红色(重度污染)；
步骤3:根据步骤I中计算得到的污染物含量，绘制出指定河流指定区域的污染指数的变化趋势；
步骤4:根据地理信息模型获取并调整污染点源参数或新增污染点源，并回转执行所述的步骤1，直至所需的污染点源均执行完毕；其中污染点源参数包括污水量NH4、TN、TP、COD 等；
步骤5:水文区污染物数据计算、显示、数据输出及预警。
[0010]作为优选,所述的方法采用的是OSM (OpenStreetMap)开源GIS地图数据。
[0011]作为优选，所述的方法采用的是GDI+绘图方式，在地图背景下绘制河流区域并进行颜色预警和水文区域的污染指数变化趋势的显示。
[0012]作为优选，步骤3中所述的绘制出指定河流指定区域的污染指数的变化趋势，采用的是折线图方式，选取一年365天作为横坐标，区域的污染物含量为纵坐标，直观反映区域的污染情况。
[0013]作为优选，所述的水文区污染物数据显示采用的是折线图方式，选取各河流8个污染点源按地理位置排列作为横坐标，污染物含量为纵坐标，直观反映河流污染情况。
[0014]作为优选，所述的水文区污染物数据显示，其用户视图与标准地理经纬度坐标对应，河流坐标定位精确可靠。
[0015]与现有技术相比，本发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，将污染物数据与地理信息相关联；
(2)结合了GIS地图进行的开发，河流地图背景鲜明易观察，计算结果直接在地图上映射；
(3)通过河流颜色来进行污染物预警，即绿色(无污染)、浅绿色(轻度污染)、黄色(中度污染)、红色(重度污染)，预警简单直观；
(4)河流污染显示采用折线图方式，选取河道8个污染点源按地理位置排列作为横坐标，污染物含量为纵坐标，直观反映河道污染情况；
(5)点源污染显示采用折线图方式，选取一年365天作为横坐标，污染物含量为纵坐标，直观反映点源污染情况；
(6)用户视图与标准地理经纬度坐标对应，流域坐标定位精确可靠。
[0016]
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1:为本发明实施例的流程图。
[0018]【具体实施方式】
[0019]为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0020]本发明的核心SWAT算法和流域地理信息，本发明包括河流颜色预警、河流污染指数显示、河流点源调控和河流信息计算四大功能。
[0021]请见图1，本发明通过对釜溪河流域382个子流域的水文区污染物检测来详细阐述本发明的方案，具体实施步骤如下:
1.载入了釜溪河流域地图，整个地图的缩放级数在9级到15级之间(GIS地图一般划分为O级到18级)，这是按照所需观察细节设定的缩放级数；
2.选择子流域查看日期界面，输入需要查看的日期，即可查看到指定日期的子流域颜色预警信息；
3.通过选择子流域污染点源，可以进入查看任意污染点源的污染指数的变化，包括NH4, TN、TP、COD含量以及泥沙含量；
4.通过选择需要查看的子流域以及输入需要查看日期，可以查看到指定子流域污染指数的变化，包括NH4、TN、TP、COD含量以及泥沙含量；
5.更改污染点源信息，从而重新进行子流域污染物含量计算以及重新进行预警；
6.计算釜溪河流域污染物含量，重新计算一次流域污染物情况；
7.通过刷新视图，可以重新通过上述1-5步重新查看釜溪河流域监测预警信息。
[0022]本实施例将土壤水评估模型和地理信息模型相结合，通过获取釜溪河流域382个子流域的河流信息，经过子流域信息的SWAT计算，结合信息的地理特征，将子流域的预警信息通过图像变化反映到程序界面的“流域显示区”，直接在区域地图上显示。上述釜溪河流域污染物监测方法首次将土壤水评估计算模型与地理信息模型结合，提高了计算精度，解决一般数据模型计算结果不直观、治理难的问题，预警明确直观，且在该领域具有独创性。
[0023]应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
[0024]应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种水文区污染物监测的方法,包括河流中的NH4、TN(总氮)、TP (总磷)、COD (化学需要量)含量以及泥沙含量的监测；其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:集成SWAT 土壤水评估模型和地理信息模型，利用区域地理信息进行评估计算水文区中的NH4、TN、TP、COD含量以及泥沙含量； 步骤2:根据步骤I中计算得到的污染物含量，利用污染物的等级划分规则，将子区域的颜色分为四个等级:绿色(无污染)、浅绿色(轻度污染)、黄色(中度污染)、红色(重度污染)； 步骤3:根据步骤I中计算得到的污染物含量，绘制出指定河流指定区域的污染指数的变化趋势； 步骤4:根据地理信息模型获取并调整污染点源参数或新增污染点源，并回转执行所述的步骤1，直至所需的污染点源均执行完毕；其中污染点源参数包括:污水量NH4、TN、TP、COD ； 步骤5:水文区污染物数据计算、显示、数据输出及预警。
2.根据权利要求1所述的水文区污染物监测的方法，其特征在于:所述的方法采用的是 OSM (OpenStreetMap)开源 GIS 地图数据。
3.根据权利要求1所述的水文区污染物监测的方法，其特征在于:所述的方法采用的是GDI+绘图方式，在地图背景下绘制河流区域并进行颜色预警和水文区域的污染指数变化趋势的显示。
4.根据权利要求1所述的水文区污染物监测的方法，其特征在于:步骤3中所述的绘制出指定河流指定区域的污染指数的变化趋势，采用的是折线图方式，选取一年365天作为横坐标，区域的污染物含量为纵坐标，直观反映区域的污染情况。
5.根据权利要求1所述的水文区污染物监测的方法，其特征在于:所述的水文区污染物数据显示采用的是折线图方式，选取各河流8个污染点源按地理位置排列作为横坐标，污染物含量为纵坐标，直观反映河流污染情况。
6.根据权利要求1所述的水文区污染物监测的方法，其特征在于:所述的水文区污染物数据显示，其用户视图与标准地理经纬度坐标对应，河流坐标定位精确可靠。
【文档编号】G06Q10/04GK104408526SQ201410644768
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】李立, 王康, 张扬 申请人:武汉大学