基于网格的厂界污染物测算展示方法及系统与流程

本发明属于生态环境污染监测与管理，具体涉及一种基于网格的厂界污染物测算展示方法及系统。

背景技术：

1、目前，水污染物的排放量测算方法包括实测数据法、物料平衡法、排放系数法等。其中，实测数据法和物料平衡法基于行业实测排放或生产量详细数据，需要进行大量的监测和测算；排放系数法是根据行业和地区历史经验通过测算得出的估计系数。现有的各种水污染物的排放量测算方法，存在测算困难，测算工作量大等问题，并且，对污染物测算分布情况不能进行有效直观高效的展示。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于网格的厂界污染物测算展示方法及系统，可有效解决上述问题。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、本发明提供一种基于网格的厂界污染物测算展示方法，包括以下步骤：

4、步骤1，将研究区域进行地理网格化划分处理，生成多个网格单元，从而构建得到研究区域标准地理网格；

5、对于每个网格单元，均执行步骤2-步骤6，测算得到监测时间段内各种污染源的污染物排放量，包括：工业污染物排放量、畜禽养殖业污染物排放量、种植业污染物排放量、生活源污染物排放量和水土流失污染物排放量；

6、步骤2，工业污染物排放量测算：

7、获得每个网格单元在监测时间段内的工业污染物排放量；所述工业污染物排放量的测算污染指标包括化学需氧量排放量、氨氮排放量、总磷排放量和总氮排放量；

8、步骤3，畜禽养殖业污染物排放量测算：

9、获得每个网格单元在监测时间段内的畜禽养殖业污染物排放量；所述畜禽养殖业污染物排放量的测算污染指标包括化学需氧量排放量、氨氮排放量、总磷排放量和总氮排放量；

10、步骤4，种植业污染物排放量测算：

11、获得每个网格单元在监测时间段内的种植业污染物排放量；所述种植业污染物排放量的测算污染指标包括氨氮排放量、总磷排放量和总氮排放量；

12、步骤5，生活源污染物排放量测算：

13、获得每个网格单元在监测时间段内的生活源污染物排放量；所述生活源污染物排放量的测算污染指标包括化学需氧量排放量、氨氮排放量、总磷排放量和总氮排放量；

14、步骤6，水土流失污染物排放量测算：

15、获得每个网格单元在监测时间段内的水土流失污染物排放量；所述水土流失污染物排放量的测算污染指标包括总磷排放量和总氮排放量；

16、步骤7，厂界综合污染物排放量测算：

17、对于每个网格单元，确定每种污染源所占比重，得到每种污染源系数，包括：工业源系数、畜禽养殖系数、种植业系数、生活源系数和水土流失系数；

18、对每种污染源的污染物排放量采用下式进行融合测算，得到该网格单元的污染物综合排放量；其中，所述污染物综合排放量包括化学需氧量综合排放量、氨氮综合排放量、总磷综合排放量和总氮综合排放量：

19、化学需氧量综合排放量＝工业污染物排放量*工业源系数+畜禽养殖业污染物排放量*畜禽养殖系数+生活源污染物排放量*生活源系数；

20、氨氮综合排放量＝工业污染物排放量*工业源系数+畜禽养殖业污染物排放量*畜禽养殖系数+种植业污染物排放量*种植业系数+生活源污染物排放量*生活源系数；

21、总磷综合排放量＝工业污染物排放量*工业源系数+畜禽养殖业污染物排放量*畜禽养殖系数+种植业污染物排放量*种植业系数+生活源污染物排放量*生活源系数+水土流失污染物排放量*水土流失系数；

22、总氮综合排放量＝工业污染物排放量*工业源系数+畜禽养殖业污染物排放量*畜禽养殖系数+种植业污染物排放量*种植业系数+生活源污染物排放量*生活源系数+水土流失污染物排放量*水土流失系数；

23、步骤8，自定义区域内各种污染指标综合排放量的测算：

24、步骤8.1，预设置缓冲区生成规则；

25、步骤8.2，网格化的研究区域生成gis地理图层；gis地理图层中的每个网格单元，均通过步骤2-步骤7，得到每种污染指标综合排放量，包括：化学需氧量综合排放量、氨氮综合排放量、总磷综合排放量和总氮综合排放量；

26、步骤8.3，在gis地理图层的上面覆盖透明图层；在透明图层中，当选定任意自定义区域时，采用所述缓冲区生成规则对所述自定义区域进行扩充处理，得到缓冲区域；

27、步骤8.4，识别到缓冲区域所覆盖的gis地理图层中的各个网格单元，对识别到的各个网格单元的每种污染指标综合排放量乘以面积占比权重后，再进行求和测算，得到缓冲区域对应的每种污染指标综合排放量；

28、其中：面积占比权重是指：网格单元落入缓冲区域的面积/网格单元总面积；

29、步骤9，自定义区域内每种污染指标综合排放量的可视化展示：

30、将步骤8得到的缓冲区域对应的每种污染指标综合排放量进行可视化展示。

31、优选的，步骤2具体为：将网格单元内的排污许可工业企业的排污数据、污染调查数据、环境统计数据进行融合，基于实测污染源监测数据进行测算，得到每个网格单元内每种污染指标的排放量。

32、优选的，步骤2包括以下步骤：

33、步骤2.1，获得监测时间段内每个网格单元包含的工业行业的属性，确定每种工业行业的产排污系数；

34、步骤2.2，对于每种工业行业，实际监测得到其在监测时间段内的废水流量和废水浓度，采用下式，得到废水产生量：

35、废水产生量＝废水流量*废水浓度

36、步骤2.3，采用下式，得到每种污染物的污染物产生量：

37、污染物产生量＝污染物对应的产排污系数*废水产生量

38、步骤2.4，获得每种工业行业对水污染物的治理技术，查找对应的治理技术平均去除效率和治理设施实际运行率，采用下式得到污染物去除量：

39、污染物去除量＝污染物产生量*污染物去除率＝污染物产生量*治理技术平均去除效率*治理设施实际运行率

40、步骤2.5，污染物排放量的测算：

41、如果不存在废水回用的情况，采用下式，得到污染物排放量：

42、污染物排放量＝污染物产生量-污染物去除量

43、如果存在废水回用的情况，则采用下式，得到污染物排放量：

44、污染物排放量＝(污染物产生量-污染物去除量)*(1-废水回用率)

45、步骤2.6，由此得到网格单元包含的每种工业行业对应的污染物排放量；对网格单元包含的各种工业行业对应的污染物排放量进行求和测算，得到该网格单元的工业污染物排放量。

46、优选的，步骤3具体为：

47、步骤3.1，根据网格单元内的作物类型和面积，得到养殖场农田利用养分超载量，根据超载量数值的界定，选择相对应的过量养分比例系数，采用下式，得到某种动物农田利用排放系数：

48、农田利用排放系数＝过量养分比例系数*该动物产污系数*养分流失修正系数；

49、步骤3.2，采用下式，得到超载部分排放量：

50、超载部分排放量＝动物出栏量*农田利用排放系数

51、步骤3.3，根据场外丢弃排污系数及污水直接排放排污系数，采用下式，得到相应的固体粪便场外丢弃排污量及污水直接排放排污量：

52、固体粪便场外丢弃排污量＝某动物全年出栏量*[(100-农家肥比例-沼渣还田比例-场内生产有机肥比例-生产牛床垫料比例-作为栽培基质比例-作为燃料比例-鱼塘养殖比例-委托处理比例-场外丢弃比例)*0.49+场外丢弃比例]*场外丢弃排污系数/100

53、污水直接排放排污量＝某动物全年出栏量*(100-肥水利用比例-沼液还田比例-场内生产液体有机肥比例-异位发酵床比例-鱼塘养殖比例-场区循环利用比例-委托处理比例-达标排放比例)*直接排放排污系数/100

54、对于养殖场污水采用的不同达标排放工艺，采用下式，得到网格单元内的液体污染物排放量：

55、养殖场污水采用达标排放工艺的液体污染物排放量＝某种动物全年出栏量*达标排放比例/100*典型组合工艺的排污系数；

56、步骤3.4，采用下式，得到畜禽养殖业污染物排放量：

57、养殖场畜禽养殖业污染物排放量＝超载部分排放量+固体粪便场外丢弃排污量+污水直接排放排污量+养殖场污水采用达标排放工艺的液体污染物排放量。

58、优选的，步骤4具体为：

59、步骤4.1，获得每个网格单元包括的种植模式以及每类种植模式的种植面积；其中，设网格单元内包括n类种植模式，任意第k类种植模式的种植面积为ak；其中，k＝1,2,…,n；

60、步骤4.2，获得每个监测周期内，每个监测点在第k类种植模式下的氮或磷流失强度；其中，氮或磷流失强度为各次径流水中水污染物氮或磷浓度与径流水体积的乘积之和；

61、然后，对各个监测点的氮或磷流失强度，以监测点的面积进行加权求和，再求平均值，得到第k类种植模式下氮或磷平均流失强度；

62、步骤4.3，采用下式，得到第k类种植模式氮或磷表观流失系数ek：

63、第k类种植模式氮或磷表观流失系数ek＝第k类种植模式下氮或磷平均流失强度/施肥区域氮化肥或磷化肥平均施用量：

64、其中，施肥区域氮化肥或磷化肥平均施用量采用下式得到：

65、sin＝fn+an+fc

66、sip＝fp+ap+fc

67、sin：施肥区域氮化肥平均施用量；

68、fn：氮化肥的农业统计施用量；

69、an：复合肥所含纯氮的折算系数；

70、fc：复合肥的农业统计施用量；

71、sip：施肥区域磷化肥平均施用量；

72、fp：磷化肥的农业统计施用量

73、ap：复合肥所含有效磷的折算系数；

74、步骤4.4，根据下式，得到种植业污染物排放量l：

75、

76、其中：fk,av为第k类种植模式下氮或磷施肥强度。

77、优选的，步骤5具体为：

78、步骤5.1，采用下式，得到城镇污水处理厂排污口下游任一点(x，y)位置的污染物浓度c(x，y)：

79、

80、其中：

81、k：降解系数；

82、x：城镇污水处理厂排污口到测算点的横向距离；

83、y：城镇污水处理厂排污口到测算点的纵向距离；

84、u：流速；

85、c0：城镇污水处理厂排污口上游污染物浓度；

86、qp：城镇污水处理厂排污口的污水排放流量；

87、cp：城镇污水处理厂排污口的污染物排放浓度；cp通过以下公式获得：ch为某污染指标的实测浓度，lh为水质标准中某污染指标的标准值；

88、h：平均水深；

89、my：横向混合系数；

90、b：河道水面宽度；

91、步骤5.2，对城镇污水处理厂排污口的污染物浓度c(x，y)和城镇污水处理厂进口浓度取平均值，得到城镇综合生活污水平均浓度作为城镇综合生活污水折污系数k0；

92、步骤5.3，采用下式，得到人均日生活用水量q：

93、

94、其中：

95、q用：城镇综合生活用水量；

96、r用：城镇用水人口；

97、步骤5.4，采用下式，得到城镇水污染物产生量p0：

98、p0＝0.01*(0.365k0qr)

99、其中：r：城镇常住人口数；

100、步骤5.5，采用下式，得到生活源污染物排放量：

101、生活源污染物排放量＝城镇水污染物产生量p0-城镇污水处理厂对城镇生活源水污染物的去除量。

102、优选的，步骤6具体为：

103、步骤6.1，采用下式，得到每个网格单元内，每个测算单位对应的年平均土壤水蚀模数m：

104、m＝r*kw*l*s*b*e*t

105、其中：

106、r：多年平均年降雨侵蚀力；kw：土壤可蚀性；l：坡长因子；s：坡度因子；b：生物措施因子；e：工程措施因子；t：耕作措施因子；

107、步骤6.2，预先设定年平均土壤水蚀模数和土壤侵蚀强度之间的对应关系，即：当年平均土壤水蚀模数位于不同数值范围时，对应不同类型的土壤侵蚀强度，从而得到每个测算单位对应的土壤侵蚀强度；

108、步骤6.3，采用下式，对网格单元内各个测算单位进行综合测算，得到水土流失污染物排放量w：

109、w＝∑wv*av*erv*cv*β*sdr*10-6

110、wv:第v个测算单位对应的土壤侵蚀强度类型所对应的泥沙流失量；

111、av:第v个测算单位的面积；

112、erv:第v个测算单位的污染物富集系数；

113、cv：第v个测算单位的土壤中总氮或总磷平均含量；

114、β:月降雨数据；

115、sdr:泥沙输移比。

116、本发明还提供一种基于网格的厂界污染物测算展示系统，包括：

117、地理网格化模块，用于将研究区域进行地理网格化划分处理，生成多个网格单元，从而构建得到研究区域标准地理网格；

118、网格单元污染物排放量测算模块，用于测算得到每个网格单元在监测时间段内各种污染源的污染物排放量，包括：工业污染物排放量、畜禽养殖业污染物排放量、种植业污染物排放量、生活源污染物排放量和水土流失污染物排放量；

119、自定义区域内污染指标综合排放量测算模块，用于测算得到自定义区域内各种污染指标综合排放量；

120、可视化展示模块，用于将自定义区域内每种污染指标综合排放量的可视化展示。

121、本发明提供的基于网格的厂界污染物测算展示方法及系统具有以下优点：

122、本发明提供一种基于地理信息网格划分的厂界水污染物测算展示方法，能够综合固定源、土地利用、人口、土壤侵蚀、产排污系数等不同数据，采用多源数据融合算法，通过网格划分、空间聚类等手段，实现各类污染源的排放量核算；同时基于地理信息可视化技术，对污染物测算进行分布展示，使用户产生身临其境效果，有效辅助污染源排放展示与污染源监管。