【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種河流總氮通量預(yù)測方法及裝置、電子設(shè)備
[0001]本申請(qǐng)涉及隸屬于水環(huán)境數(shù)值模擬與優(yōu)化
，具體涉及一種河流總氮通量預(yù)測方法及裝置、電子設(shè)備，適用于大型河流的總氮通量預(yù)測。
技術(shù)介紹
[0002]隨著人類活動(dòng)干擾不斷加劇，流域水環(huán)境問題呈現(xiàn)復(fù)雜化趨勢，精準(zhǔn)預(yù)測河流污染物通量已逐步成為水環(huán)境科學(xué)決策的重要基礎(chǔ)與關(guān)鍵技術(shù)需求。流域水環(huán)境污染源主要來自污水排放、農(nóng)耕種植以及畜禽養(yǎng)殖等生活生產(chǎn)活動(dòng)，人為污染物大量輸入是流域水環(huán)境惡化的關(guān)鍵因素，特別是氮磷營養(yǎng)輸入問題，是水體富營養(yǎng)化的關(guān)鍵限制因子之一。已有研究表明流域人類活動(dòng)與河流氮素輸出之間存在顯著的相關(guān)關(guān)系，基于人類活動(dòng)數(shù)據(jù)預(yù)測河流氮輸出通量已經(jīng)成為河流氮通量預(yù)測的重要方法，對(duì)流域富營養(yǎng)化的治理與防控具有重要意義。當(dāng)前普遍采用流域人為氮輸入強(qiáng)度與河流氮輸出的線性響應(yīng)關(guān)系來預(yù)測河流氮通量，然而這類方法存在誤差較大的局限性，其模型精度普遍較低，擬合效果不理想，因此如何提高河流氮通量的預(yù)測精度是水環(huán)境預(yù)測領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0003]本申請(qǐng)實(shí)施例的目的是提供一種河流總氮通量預(yù)測方法及裝置、電子設(shè)備，以解決傳統(tǒng)基于人類活動(dòng)凈氮輸入(NANI)預(yù)測河流氮通量精度較低的技術(shù)問題。
[0004]根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的第一方面，提供一種河流總氮通量預(yù)測方法，包括：
[0005]S1：采集河流所在流域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、水文水質(zhì)數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù)；
[0006]S2：根據(jù)所述社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、水文水質(zhì)數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù)，計(jì)算行政...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種河流總氮通量預(yù)測方法，其特征在于，包括：S1：采集河流所在流域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、水文水質(zhì)數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù)；S2：根據(jù)所述社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、水文水質(zhì)數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù)，計(jì)算行政單元的人類活動(dòng)凈氮輸入量；S3：根據(jù)所述土地利用數(shù)據(jù)中的子流域面積和所述行政單元的人類活動(dòng)凈氮輸入量，計(jì)算子流域的人類活動(dòng)凈氮輸入量；根據(jù)所述土地利用數(shù)據(jù)中的農(nóng)用地面積和建設(shè)用地面積與流域面積計(jì)算出農(nóng)用地占比與建設(shè)用地占比；S4：計(jì)算河流氮通量的實(shí)測值，所述河流氮通量為河流氮濃度與河流的流量的乘積；S5：利用所述子流域的人類活動(dòng)凈氮輸入量、所述農(nóng)用地占比和建設(shè)用地占比構(gòu)建預(yù)測模型，所述預(yù)測模型以河流氮通量的實(shí)測值與其預(yù)測值的殘差平方和最小為優(yōu)化目標(biāo)，通過回歸分析擬合優(yōu)化，求解相關(guān)參數(shù)最優(yōu)解；S6：將所述土地利用數(shù)據(jù)中的土地類型占比和所述子流域的人類活動(dòng)凈氮輸入量輸入到所述預(yù)測模型中，估算出河流氮通量的預(yù)測值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)包括：流域所在的地區(qū)年末常住人口、畜禽年末存欄與出欄數(shù)、各類畜禽產(chǎn)品年總產(chǎn)量、水產(chǎn)品年總產(chǎn)量、農(nóng)作物播種面積與產(chǎn)量、氮肥與復(fù)合肥折純量、流域大氣氮沉降量；所述水文水質(zhì)數(shù)據(jù)包括：主要支流入河口監(jiān)測斷面的氮濃度和徑流量；所述土地利用數(shù)據(jù)包括：流域面積、流域所在區(qū)域的農(nóng)用地面積和建設(shè)用地面積。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、水文水質(zhì)數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù)，計(jì)算行政單元的人類活動(dòng)凈氮輸入量，包括：根據(jù)所述氮肥與復(fù)合肥折純量，計(jì)算化肥氮輸入；根據(jù)所述農(nóng)作物的播種面積，計(jì)算農(nóng)作物固氮；根據(jù)所述流域所在的地區(qū)年末常住人口、畜禽年末存欄與出欄數(shù)、各類畜禽產(chǎn)品年總產(chǎn)量、水產(chǎn)品年總產(chǎn)量、農(nóng)作物的產(chǎn)量，計(jì)算食物和飼料凈氮輸入；根據(jù)所述流域大氣氮沉降量，計(jì)算大氣氮沉降；根據(jù)所述肥氮輸入、農(nóng)作物固氮、食物和飼料凈氮輸入和大氣氮沉降，計(jì)算得到行政單元的人類活動(dòng)凈氮輸入量。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述化肥氮輸入(N
chem
)計(jì)算公式如下：N
chem
＝NF+CF
×
r式中，NF與CF為氮肥和復(fù)合肥折純量，單位均為kg/a；r表示復(fù)合肥中的氮含量；所述農(nóng)作物固氮量(N
fix
)計(jì)算公式如下：式中，S為農(nóng)作物播種面積，單位為km2；N為農(nóng)作物單位面積年固氮量，單位為kg/km2/a；l指的是農(nóng)作物種類；所述食物和飼料凈氮輸入(N
im
)包括人類氮消費(fèi)量(HC)、畜禽氮消費(fèi)量(AC)、農(nóng)作物氮含量(GP)、畜禽產(chǎn)品氮含量(AP)，計(jì)算公式如下：N
im
＝HC+AC
?
(GP+AP)
×
(1
?
η)
式中，HC、AC、GP和AP的單位均為kg/a；η表示畜禽產(chǎn)品和農(nóng)作物產(chǎn)品的損失百分比；所述人類氮攝入量(HC)分為城鎮(zhèn)人口氮攝入量與農(nóng)村人口氮攝入量，計(jì)算公式如下：式中，HQ為人口數(shù)量，單位為：人；HN為人均氮攝入量，單位為kg/人/a；j＝1代表城鎮(zhèn)人口，j＝2代表農(nóng)村人口；所述畜禽氮攝入量(AC)為畜禽養(yǎng)殖數(shù)量與畜禽氮攝入量的乘積，計(jì)算公式如下：所述畜禽氮攝入量(AC)為畜禽養(yǎng)殖數(shù)量與畜禽氮攝入量的乘積，計(jì)算公式如下：式中，Inventory和Sales分別為畜禽年末存欄數(shù)和年末出欄數(shù)，單位為只(頭)；Cycles為畜禽養(yǎng)殖周期，即365除以畜禽養(yǎng)殖天數(shù)，無量綱；AN為畜禽年均氮攝入量，單位為kg/只(頭)/a；k表示不同的畜禽種類；所述農(nóng)作物氮含量(GP)為農(nóng)作物年產(chǎn)量與其含氮率的乘積，計(jì)算公式如下：式中，GW為農(nóng)作物產(chǎn)品的產(chǎn)量，單位為kg/a；GPN為農(nóng)作物產(chǎn)品的含氮率；i為農(nóng)作物的種類；所述動(dòng)物產(chǎn)品氮含量(AP)為畜禽產(chǎn)品的產(chǎn)量與其含氮率的乘積，計(jì)算公式如下：式中，AW為動(dòng)物產(chǎn)品產(chǎn)量，單位為kg；APN為畜禽產(chǎn)品的含氮率；所述大氣氮沉降(N
dep
)僅需考慮硝態(tài)氮的干沉降與濕沉降，計(jì)算公式如下：N
dep
＝N
dep_wet
+N
dep_dry
式中，N
dep_w...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高偉，曹敏，張遠(yuǎn)，李飛龍，郭芬，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廣東工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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