流域农业面源污染物河道削减系数计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种流域农业面源污染物河道削减系数计算 方法。
【背景技术】
[0002] 随着农业的快速发展，化肥农药用量、畜禽养殖数量以及农村生活水平高速增长， 农业面源污染逐渐成为影响水环境质量的主要因素之一。由于目前农业面源污染具有随机 性、间歇性及广域性等特点，且污染物从污染源排放到沟渠、河道的传输过程中存在复杂的 物理、化学及生物过程，决定了流域农业面源污染入湖负荷定量化估算的难度。
[0003] 流域河道是农业面源排放氮、磷等污染物流经沟渠后，进入目标水体前的最终通 道，其中的氮、磷在迀移转化过程中会被截留，从而最终减少进入水体的污染负荷，因此， 河道对流失氮、磷的控制起着重要作用。
[0004] 目前，我国农业面源污染负荷的测算主要以小尺度的样地原位监测获得的排污系 数估算为主，如2007年开展的"第一次全国污染源普查"工作，在全国范围内依据主要种植 模式特征，布设了全国农业面源污染国控监测网，估算出了农业面源的氮、磷排放量。但该 类方法忽视了污染物迀移过程中，发生的一系列复杂过程对污染负荷估算的影响，没有估 算农业面源污染产生的实际入湖（河）量。入湖（河）口的断面监测虽然可以较为准确地 得到污染物进入目标水体的量，但人工、时间、花费等投入成本较大，不利于大尺度全面铺 开；且由于这种终端估算式的方法得到的污染负荷为上游汇水区各个景观单元点源、面源 的混合量，难以量化某一具体组成单元的入湖（河）量。
[0005] 现有技术的基于污染物产生、传输过程的面源污染机理模型，如非点源污 染模型(ArealNon-pointSource WatershedEnvironment ResponseSimulation, 简称ANSWERS)、来自农田管理系统的化学物质、径流和侵蚀模型（Chemicals Runoff and Erosion for Agricultural Management Systems, 简称 CREAM)、 水蚀预测模型（WaterErosionPredictionProject，简称WEPP)、农业非点源模型 (AgriculturalNon-pointSource，简称 AGNPS)和水土评价模型（Soil and Water Assessment Tool，简称SWAT)等，一方面解决了污染物迀移过程难以量化的问题，另一方面 解决了不同具体单元污染物入湖（河）量难以区分的问题。但由于模型结构复杂，基础数 据、参数数据需求量大，在一定程度上制约了其在较大尺度上的应用效果。
[0006] 鉴于此，如何简单、准确、快速地获取流域农业面源污染物河道削减系数成为当前 需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种流域农业面源污染物河道削减系数计算 方法，能够简单、准确、快速地获取流域农业面源污染物河道削减系数，成本低，可以大尺度 全面铺开。
[0008] 本发明提供一种流域农业面源污染物河道削减系数计算方法，包括：
[0009] 获取目标流域中典型小流域数据，所述典型小流域数据包括：典型小流域的基本 信息调查数据、典型小流域及其子流域出水口定期采样的水文水质数据、气象数据、数字高 程模型DEM数据、水系数据以及土地数据，所述水文水质数据包括：典型小流域及其子流域 的径流量、泥沙量、总氮量、总磷量；
[0010] 根据所述典型小流域数据构造所述典型小流域的水土评价模型SWAT ;
[0011] 根据所述SWAT获取所述典型小流域中各子流域内进入河道氮磷负荷Loadk以及 所述典型小流域中各子流域对流域出水口的贡献率LoacL;
[0012] 根据所述水系数据获取所述典型小流域内河道总长度Lengthy
[0013] 根据Load^Loadu和Lengthy，获取所述目标流域农业面源污染物河道削减系数。
[0014] 可选地，所述气象数据，包括：目标小流域的降雨、温度、太阳辐射、风速和相对湿 度。
[0015] 可选地，获取目标流域中典型小流域的数据中的土地数据，包括：
[0016] 收集目标流域中典型小流域的土地利用图，分析土地利用类型与分布，建立土地 利用数据库；
[0017] 收集目标流域中典型小流域的土壤类型图，以土壤类型图为基础，通过土壤类型 转制，结合二次土壤普查数据库及土壤空间采样，建立土壤空间、属性数据库。
[0018] 可选地，在所述根据所述典型小流域数据构造所述典型小流域的水土评价模型 SWAT之后，在所述根据所述SWAT获取所述典型小流域中各子流域内进入河道氮磷负荷 Loadk以及所述典型小流域中各子流域对流域出水口的贡献率LoacU。之前，还包括：
[0019] 运转SWAT模型，并根据所获取的水文水质数据对所述SWAT模型进行参数校准和 验证；
[0020] 相应地，所述根据所述SWAT获取所述典型小流域中各子流域内进入河道氮磷负 荷Loadk以及所述典型小流域中各子流域对流域出水口的贡献率Loac^。，具体为：
[0021] 根据参数校准和验证后的SWAT，获取所述典型小流域中各子流域内进入河道氮磷 负荷Loadk以及所述典型小流域中各子流域对流域出水口的贡献率Loac^。。
[0022] 可选地，所述运转SWAT模型，并根据所获取的水文水质数据对所述SWAT模型进行 参数校准和验证，包括：
[0023] 通过水系提取、子流域划分、水文响应单元生成、气象过程，运转SWAT模型，并根 据所获取的水文水质数据对所述SWAT模型进行参数校准和验证。
[0024] 可选地，所述根据Load^Loadt。和Lengthy，获取所述目标流域农业面源污染物河 道削减系数，包括：
[0025] 根据Load^、Loadt。和Length &，通过第一公式计算得到所述目标流域农业面源污 染物河道削减系数Factor^;
[0026] 所述第一公式为：
[0028] 由上述技术方案可知，本发明的流域农业面源污染物河道削减系数计算方法，能 够简单、准确、快速地获取流域农业面源污染物河道削减系数，成本低，可以大尺度全面铺 开。
【附图说明】
[0029] 图1为本发明一实施例提供的流域农业面源污染排放入湖途径示意图；
[0030] 图2为本发明一实施例提供的流域农业面源污染物河道削减系数计算方法的流 程不意图；
[0031] 图3为本发明一实施例提供的凤羽河小流域位置图。
【具体实施方式】
[0032] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅 仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人 员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033] 图1示出了流域农业面源污染排放入湖途径示意图，其中，1是农业种植业源氮磷 排放途径，2是农业畜禽养殖业源氮磷排放途径，3是农业水产养殖业源氮磷排放途径，4是 农业农村生活源氮磷排放途径，5是流域农业面源氮磷沟渠迀移过程，6是流域农业面源氮 磷河道迀移过程，7是流域农业面源氮磷入湖界面。
[0034] 图2示出了本发明一实施例提供的流域农业面源污染物河道削减系数计算方法 的流程示意图，如图2所示，本实施例的流域农业面源污染物河道削减系数计算方法如下 所述。
[0035] 101、获取目标流域中典型小流域数据，所述典型小流域数据包括：典型小流域的 基本信息调查数据、典型小流域及其子流域出水口定期采样的水文水质数据、气象数据、数 字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM)数据、水系数据以及土地数据，所述水文 水质数据包括：典型小流域及其子流域的径流量、泥沙量、总氮量、总磷量等。
[0036] 在具体应用中，在获取目标流域中典型小流域的基本信息调查数据时，可通过查 阅当地统计资料及农户调查，获取所述典型小流域内耕作、施肥、灌溉等农田管理及人口、 养殖等社会产业数据，为模型提供背景资料；应在所述典型小流域出水口以及其子流域出 水口设定长期定位采样点，定期采集水样，观测所述典型小流域及子流域的径流量、泥沙 量、总氮、总磷等数据；所述气象数据可包括：典型小流域的降雨、温度、太阳辐射、风速和 相对湿度等。
[0037] 在具体应用中，获取目标流域中典型小流域的数据中的土地数据，可包括：收集目 标流域中典型小流域的土地利用图，分析土地利用类型与分布，建立土地利用数据库；收集 目标流域中典型小流域的土壤类型图，以土壤类型图为基础，通过土壤类型转制，结合二次 土壤普查数据库及土壤空间采样，建立土壤空间、属性数据库。
[0038] 可理解的是，本步骤获取数字高程模型DEM数据，可以为模型提供基本的地理空 间数据。本实施例的水系数据为水系图，举例来说，可以通过DEM数据提取水系图，也可以 通过目标流域中典型小流域的卫星遥感图像提取水系图等。
[0039] 应说明的是，在本步骤101之前，应先在目标流域中选择典型小流域。典型研宄区 一般应满足以下几个特点：（1)典型性，与目标的大区域的气象、水文、地形等自然及种植 模式、农田管理措施等人为特征一致，涵盖大区域所有的土壤类型及土地利用方式；（2)数 据完整，模型模拟所需要的高程、土壤、土地利用图等空间数据及土壤属性、气象、水文、水 质等属性数据完备；（3)便利性，流域所处位置便于交通，且为封闭流域，出口较为单一，便 于水文、水质监测。
[0040] 102、根据所述典型小流域数据构造所述典型小流域的水土评价模型SWAT。
[0041] 103、根据所述SWAT获取所述典型小流域中各子流域内进入河道氮磷负荷Loac^ 以及所述典型小流域中各子流域对流域出水口的贡献率LoacL;
[0042] 104、根据所述水系数据获取所述典型小流域内河道总长度Lengthy
[0043] 105、根据Loady Loadt。和Length ^获取所述目标流域农业面源污染物河道削减 系数。
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