，并回转执行步骤（1)，直至所需均衡区 的水量和污染物质量均衡分析均执行完毕；
[0053] (5)寒区化冻期水资源污染物释放源强数据的计算、显示、数据输出及预警；所述 的污染物至少包括NH 4+、NO3。
[0054] 本发明的核心数字高程地图和流域地理信息，本发明包括河流含水量显示、河流 污染指数显示、污染物析出入河通量显示和水均衡、污染物均衡计算四大功能。
[0055] 本发明通过对饮马河二级支流双阳河的河源流域（研究区域）10个均衡区的寒 区冻土融化期水资源污染物析出入河检测来详细阐述本发明的技术方案，具体实施步骤如 下：
[0056] 1.载入了研究区域的流域地图；
[0057] 2.选择均衡区查看日期界面，输入需要查看的日期，即可查看到指定日期的均衡 区颜色预警信息；
[0058] 3.通过选择均衡区污染点源，可以进入查看任意污染点源的污染指数的变化，包 括NH 4+、NO3浓度；
[0059] 4.通过选择需要查看的均衡区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NH 4+、NO3含量以及土壤含水率；
[0060] 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；
[0061] 6.计算研究区域的流域化冻期土壤污染物释放源强，重新计算一次流域污染物情 况；
[0062] 7.通过刷新视图，可以重新通过步骤1-5重新查看黑顶子河流域监测预警信息。
[0063] 确定区域尺度的土壤污染物释放源强的方法为：
[0064] 方法（一）：
[0065] ①通过式⑴和式⑵计算冻土中水流运动的通量qtot:
[0067] 其中，qtot为冻土中水流运动的通量，K(h)为水力传导度，h为土壤基质势，T为温 度，z为土壤深度，σ为水动力粘滞系数；
[0068] 冻土中土壤基质势与温度的关系表述为克劳修斯-克拉佩龙方程：
[0070] 式⑵中，Lf为潜热，T为温度，T η为土壤水的结冰温度，g为重力加速度；
[0071] ②现场测定污染物释放动力学系数k，通过式（3)计算化冻期土壤污染物释放浓 度c :
[0072] c = c〇e kt (3)
[0073] 式（3)中，c为化冻期土壤污染物源强释放浓度，c。为化冻期土壤污染物本底浓 度，t为污染释放时间，k为污染物释放动力学系数；
[0074] ③计算污染物的释放量
[0075] 污染物的释放量=qtotc (4)
[0076] 释放污染物进入河道的质量等于进入河道的水量（采用（1)式和（2)式计算）与 浓度（采用（3)式计算）的乘积；
[0077] ④计算源强
[0078] 源强=污染的释放量/释放时间 （5);
[0079] 或方法（二）：
[0080] 根据质量平衡法，在均衡区内，不考虑子流域河道水体中储量变化导致的通量变 化，污染物出口位置的通量为：
[0081] M01=Mp^Mnpi-AM1 (6)
[0082] 其中，Mcil为均衡区出口位置控制断面污染物通量，Mnpi为点源污染入河通量，M pi为 冻土源强污染入河通量，AM1S河道中污染物的衰减通量；在各级均衡区，测定均衡区出口 位置的污染物的质量，在没有河道衰减的情况下，这个污染物的质量与区域尺度的出口控 制断面测定的质量是相等的。区域尺度控制断面的污染物质量与所有均衡区的质量之和的 差，即可污染物在河道中的衰减量，这样，通过区域尺度和均衡区两级尺度的质量测定，即 能够确定化冻期区域尺度的土壤污染物释放源强。
[0083] 本实施例采用30m精度的数字高程地图，通过获取研究区域流域10个均衡区的河 流信息，通过质量平衡法监测土壤污染物源强，结合信息的地理特征，将汇流区的信息通过 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。上述研究区河流域污 染物监测方法结合了 DEM数字高程地图，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，信息明确直观，且在该领域具有独创性。
[0084] 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。
[0085] 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。
【主权项】
1. 一种寒区化冻期土壤内源污染释放汇流过程监测方法，其特征在于，包括以下步 骤： (1) 利用流域30m精度的数字高程地图，进行均衡区划分，根据土地利用情况，进行下 垫面类型识别； (2) 分析化冻期区域尺度上的水文特性和污染物析出规律，确定区域尺度的土壤污染 物释放源强； (3) 根据质量平衡法分析各均衡区化冻期水量及污染物的均衡过程； (4) 根据数字高程地图获取、调整均衡区，并回转执行步骤（1)，直至所需均衡区的水 量和污染物质量均衡分析均执行完毕； (5) 寒区化冻期水资源污染物释放源强数据的计算、显示、数据输出及预警；所述的污 染物至少包括NH4+、NO3。2. 根据权利要求1所述的寒区化冻期土壤内源污染释放汇流过程监测方法，其特征在 于：所述的确定区域尺度的土壤污染物释放源强的方法为： 方法（一）： ① 通过式⑴和式⑵计算冻土中水流运动的通量qtot:其中，为冻土中水流运动的通量，K(h)为水力传导度，h为土壤基质势，T为温度，z为土壤深度，〇为水动力粘滞系数； 冻土中土壤基质势与温度的关系表述为克劳修斯-克拉佩龙方程：式（2)中，Lf为潜热，T为温度，TnS土壤水的结冰温度，g为重力加速度； ② 现场测定污染物释放动力学系数k，通过式（3)计算化冻期土壤污染物释放浓度c: c=c〇ekt (3) 式（3)中，c为化冻期土壤污染物释源强浓度，c。为化冻期土壤污染物本底浓度，t为 污染释放时间，k为污染物释放动力学系数； ③ 计算污染物的释放量 污染物的释放量=qtcltc(4) ④ 计算源强 源强=污染的释放量/释放时间 （5); 或方法（二）： 根据质量平衡法，在均衡区内，不考虑子流域河道水体中储量变化导致的通量变化，均 衡区出口位置的污染物通量为： M01=Mp^Mnpi-AM1 (6) 其中，Mcil为均衡区出口位置控制断面污染物通量，Mnpi为点源污染入河通量，Mpi为冻土 源强污染入河通量，AM1S河道中污染物的衰减通量。3. 根据权利要求2所述的寒区化冻期土壤内源污染释放汇流过程监测方法，其特征在 于：所述的方法（一）采用多参数水质分析仪现场测定污染物浓度。4. 根据权利要求2所述的寒区化冻期土壤内源污染释放汇流过程监测方法，其特征在 于：所述的方法（二）采用多普勒流速仪测定均衡区控制断面流速。5. 根据权利要求1所述的寒区化冻期土壤内源污染释放汇流过程监测方法，其特征在 于：所述的寒区化冻期水资源污染物释放源强数据的显示采用折线图方式，选取观测均衡 区的时间作为横坐标，污染物通量为纵坐标，直观反映土壤污染物释放源强过程。6. 根据权利要求1所述的寒区化冻期土壤内源污染释放汇流过程监测方法，其特征在 于：所述的寒区化冻期水资源污染物释放源强数据的显示，其用户视图与标准地理经炜度 坐标相对应。
【专利摘要】本发明公开了一种寒区化冻期土壤内源污染释放汇流过程监测方法：（1）利用流域30m精度的数字高程地图，进行均衡区划分，根据土地利用情况，进行下垫面类型识别；（2）分析化冻期区域尺度上的水文特性和污染物析出规律，确定区域尺度的土壤污染物释放源强；（3）根据质量平衡法分析各均衡区化冻期水量及污染物的均衡过程；（4）根据数字高程地图获取、调整均衡区，并回转执行步骤（1），直至所需均衡区的水量和污染物质量均衡分析均执行完毕；（5）寒区化冻期水资源污染物释放源强数据的计算、显示、数据输出及预警。本发明采用30m精度的数字高程地图，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，信息明确直观。
【IPC分类】G01N33/24
【公开号】CN105044304
【申请号】CN201510319033
【发明人】李立, 王康
【申请人】武汉大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月11日