一种兼顾土壤属性的流域非点源污染流失强度评价方法

• 摘要：

  本发明提出了一种兼顾土壤属性的流域非点源污染流失强度评价方法,该方法将景观类型、面积、空间位置、地形、坡度、土壤属性等信息进行集成,考虑了水文过程的部分机制,能够有效的表征流域非点源污染流失强度,快速识别流域非点源污染的关键源区,从而为流域非点源污染治理提供有效指导.该方法尤其适合在缺乏水质监测数据、土壤环境差异大的流域的非点源污染评价中进行应用,具有数据容易获取,精度较高等特点.

• 专利类型：

  发明专利

• 申请/专利号：

  CN202010722734.6

• 申请日期：

  2020.07.24

• 公开/公告号：

  CN111898896A

• 公开/公告日：

  2020-11-06

• 发明人：

  唐立娜 祝薇 黄毅熠 邱全毅

• 申请人：

  中国科学院城市环境研究所

• 主分类号：

  G06Q10/06(2012.01),G,G06,G06Q,G06Q10

• 分类号：

  G06Q10/06(2012.01),G06Q50/26(2012.01),G,G06,G06Q,G06Q10,G06Q50,G06Q10/06,G06Q50/26

• 主权项：

  1.一种兼顾土壤属性的流域非点源污染流失强度评价方法,其特征在于,该方法包括以下步骤: 步骤1:构建基础数据库,获取流域内的土地利用数据、数字高程、流域边界、流域河网、土壤矢量数据和土壤属性数据; 步骤2:确定源景观和汇景观的权重,具体地根据各土地利用类型对流域非点源污染过程的影响,将流域内的土地利用分为源景观和汇景观,并确定各类景观的权重W; 步骤3:计算土壤侵蚀力因子,具体地根据流域内的土壤类型,查找土壤属性数据库,获取土壤砂粒含量百分数、粉粒含量百分数、粘粒含量百分数和有机碳含量百分数,分别计算出各类土壤的土壤侵蚀力因子; 步骤4:计算基于土壤加权的相对距离的非点源污染流失强度指数LWSLIdis_soil,具体地将源汇景观类型进行栅格化处理,以流域出水口为圆心,划定缓冲区,计算各缓冲区内不同土壤类型上的各类源景观和汇景观的面积,以相对距离为横坐标,以各源景观和汇景观的累积面积为纵坐标,绘制洛伦兹曲线,并计算基于土壤加权的相对距离的非点源污染流失强度指数LWSLIdis_soil; 步骤5:计算基于高程的非点源污染流失强度指数LSWLIelevation,具体地以流域矢量边界为掩膜提取流域内的数字高程栅格,以流域出水口的高程为基准,计算出流域内各处的相对高程,以t米为间隔,计算不同相对高程范围内的各类源景观和汇景观的面积,以相对高程为横坐标,以各源景观和汇景观的累积面积为纵坐标,绘制洛伦兹曲线,并计算基于高程的非点源污染流失强度指数LSWLIelevation; 步骤6:计算基于坡度的非点源污染流失强度指数LSWLIslope,具体地通过流域内的数字高程栅格计算出流域内的坡度栅格,以u度为间隔,计算不同坡度范围内的各类源景观和汇景观的面积,以坡度为横坐标,以各源景观和汇景观的累积面积为纵坐标,绘制洛伦兹曲线,并计算基于坡度的非点源污染流失强度指数LSWLIslope; 步骤7:计算流域非点源污染流失强度指数LSWLI:LSWLI＝LSWLIdis_soil*LSWLIelevation÷LSWLIslope. 2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1包括: 步骤1.1:将所有空间数据转换成统一投影坐标系以及参考椭球体; 步骤1.2:基于数字高程数据和河网数据划分子流域,并确定各子流域的出水口. 3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤3的土壤侵蚀力因子的计算公式如下: 式中,fcsand为粗糙沙土质地土壤侵蚀因子,fcl-si为粘壤土土壤侵蚀因子,forgc粘壤土土壤侵蚀因子,fhiand为高沙质土壤侵蚀因子,sd为砂粒含量百分数,si为粉粒含量百分数,cl为砂粒含量百分数,c为有机碳含量百分数. 4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤4的计算公式如下: 式中,Wi和Wl分别表示第i种源景观和第l种汇景观的权重;Wsoil_j表示第j种土壤类型的土壤侵蚀力因子;A(source_i,soil_j)、A(sink_l,soil_j)分别表示第i种源景观类型和第j种土壤类型所组成的景观、第l种汇景观类型和第j种土壤类型所组成的景观的面积累积曲线构成的不规则三边形面积;AP(source_i,soil_j)、AP(sink_l,soil_j)分别表示i种源景观类型和第j种土壤类型所组成的景观、第l种汇景观类型和第j种土壤类型所组成的景观在流域中所占的面积百分比. 5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤5的计算公式如下: 式中,A(source_i)、A(sink_l)分别表示第i种源景观和第l种汇景观类型的面积累积曲线构成的不规则三边形面积;Wi和Wl分别表示第i种源景观和第l种汇景观的权重;AP(source_i)、AP(sink_l)分别表示i种源景观类型和第l种汇景观类型在流域中所占的面积百分比. 6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤6的计算公式如下: 式中,A(source_i)、A(sink_l)分别表示第i种源景观和第l种汇景观类型的面积累积曲线构成的不规则三边形面积;Wi和Wl分别表示第i种源景观和第l种汇景观的权重;AP(source_i)、AP(sink_l)分别表示i种源景观类型和第l种汇景观类型在流域中所占的面积百分比.