一种缓冲带植被-土壤系统去除径流污染物的预测方法技术方案

本申请公开了一种缓冲带植被

【技术实现步骤摘要】
一种缓冲带植被
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土壤系统去除径流污染物的预测方法


[0001]本申请涉及农业污染治理
，特别是涉及一种缓冲带植被
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土壤系统去除径流污染物的预测方法。

技术介绍

[0002]农业面源污染具有随机性大，分布范围广，危害规模大，监测、评估、控制非常困难等特征，其治理难度远远超过点源污染。大部分农业面源污染以降雨径流为载体，由陆地向水体转移，缓冲带作为农田径流进入水体的最后一道防线，普遍认为是控制农田径流污染最为经济、有效的手段。特别是在平原河网地区，地势平坦，缓冲带宽度大、坡度小、植物生长茂密，降雨径流在此区域被充分阻滞而降低速度，污染物质能够被有效截留。
[0003]在不同降雨条件下，产流过程中缓冲带的植被截留、土壤入渗、地表产流等水分及污染去除负荷也存在差异，植被
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土壤对农田径流及面源污染的截留效率尚不明确，对缓冲带在多因素作用，多目标需求下的面源污染截留的精细化评估带来困难。
[0004]虽然国内外的一些学者，在缓冲带植被
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土壤水力联系、潜流层
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地表水之间的水动力过程、径流和渗流水量的定量计算等方面做了一定的研究工作，但是受到降雨变化特征复杂的影响，地表径流在缓冲带植被截留、土壤渗透过程中的水分及污染负荷定量分配存在差异，长期定量测定缓冲带土壤水分及其渗透并非易事。
[0005]2015年4月国务院颁布实施《水污染防治行动计划》，我国水环境整治工作得到重视并迅速开展，取得了阶段性和局部性的成效。随着点源的截留与处理，我国农田面源污染成为水体污染的主要来源之一。随着国家对水环境污染防治要求的提高，相关考核指标对面源污染削减负荷评估也提出新的需求。因此，如何有效预测平原河网地区缓冲带植被
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土壤系统去除径流污染状况，以揭示不同雨型、不同植被缓冲带的水分及污染负荷定量分配机制，精细化就定量计算不同降雨条件下的缓冲带面源污染削减量，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种缓冲带植被
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土壤系统去除径流污染物的预测方法，可以快速得到不同降雨条件下的植被缓冲带径流入流量、径流出流量、渗流量、径流去除负荷、渗流去除负荷的预测结果，为有效设计农田径流污染工程措施提供技术支撑。其具体方案如下：
[0007]一种缓冲带植被
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土壤系统去除径流污染物的预测方法，包括：
[0008]监测降雨事件的动态降雨量，统计降雨事件的降雨量、降雨峰值、平均降雨强度、降雨历时、前期晴天数；
[0009]每天连续监测土壤含水量，根据土壤含水量与前期晴天时间之间的关系，建立土壤含水量与前期晴天时间的预测模型，并获得土壤饱和含水量；
[0010]监测缓冲带的入流径流量及径流浓度、出口径流量及径流浓度、出口渗流浓度，计
算径流去除浓度和渗流去除浓度；
[0011]根据监测的入流径流量、统计的降雨量、缓冲带入流的农田汇水面积，构建入流径流量预测模型；
[0012]根据监测的入流径流浓度、统计的降雨量、降雨历时、降雨峰值和平均降雨强度，构建入流径流浓度预测模型；
[0013]根据监测的入流径流量、出口径流量、获得的土壤饱和含水量、雨前土壤初始含水量、植被截流水量、统计的降雨量、平均降雨强度和降雨历时，构建出口径流量、渗流量预测模型；
[0014]根据计算得到的径流去除浓度、统计的降雨峰值和降雨历时，构建径流去除浓度预测模型；
[0015]根据计算得到的渗流去除浓度、监测的入流径流浓度，构建渗流去除浓度预测模型；
[0016]通过所述入流径流量预测模型、所述入流径流浓度预测模型、所述出口径流量、渗流量预测模型、所述径流去除浓度预测模型、所述渗流去除浓度预测模型，预测目标降雨下的径流量、渗流量、径流去除负荷、渗流去除负荷。
[0017]优选地，在本专利技术实施例提供的上述缓冲带植被
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土壤系统去除径流污染物的预测方法中，所述通过所述入流径流量预测模型、所述入流径流浓度预测模型、所述出口径流量、渗流量预测模型、所述径流去除浓度预测模型、所述渗流去除浓度预测模型，预测目标降雨下的径流量、渗流量、径流去除负荷、渗流去除负荷，包括：
[0018]根据目标降雨的降雨量以及区域的农田汇水面积，通过所述入流径流量预测模型预测目标降雨下的径流入流量；
[0019]根据目标降雨的降雨量、降雨历时、降雨峰值、平均降雨强度，通过所述入流径流浓度预测模型预测目标降雨下的径流入流浓度；
[0020]根据目标降雨的前期晴天时间、降雨历时、降雨强度、降雨量、植被截流水量，通过所述出口径流量、渗流量预测模型预测目标降雨下的出口径流量和渗流量；
[0021]根据目标降雨的降雨历时、降雨峰值，通过所述径流去除浓度预测模型预测目标降雨的径流去除浓度，并结合目标降雨预测的出口径流量，计算目标降雨下的径流去除负荷；
[0022]根据目标降雨的径流入流浓度，通过所述渗流去除浓度预测模型预测目标降雨的渗流去除浓度，并结合目标降雨预测的出口渗流量，计算目标降雨下的渗流去除负荷。
[0023]优选地，在本专利技术实施例提供的上述缓冲带植被
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土壤系统去除径流污染物的预测方法中，所述监测降雨事件的动态降雨量，统计降雨事件的降雨量、降雨峰值、平均降雨强度、降雨历时、前期晴天数，包括：
[0024]根据雨量气象站监测得到降雨事件的动态降雨量，统计降雨事件的降雨量、降雨峰值、平均降雨强度、降雨历时、前期晴天数；每场降雨事件以不降雨时间大于6小时进行分隔；
[0025]所述每天连续监测土壤含水量，根据土壤含水量与前期晴天时间之间的关系，建立土壤含水量与前期晴天时间的预测模型，并获得土壤饱和含水量，包括：
[0026]采用土壤参数仪每天连续监测土壤含水量，制作土壤含水量与前期晴天时间的散
点图，读取土壤饱和含水量，并拟合第一关系式，确定系数，验证成功后确定为雨前土壤含水量的预测模型，从而根据前期晴天数预测目标降雨下的雨前土壤初始需水量。
[0027]优选地，在本专利技术实施例提供的上述缓冲带植被
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土壤系统去除径流污染物的预测方法中，所述监测缓冲带的入流径流量及径流浓度、出口径流量及径流浓度、出口渗流浓度，包括：
[0028]采用流量计监测得到缓冲带的入流径流量；
[0029]采用直角三角堰监测缓冲带出口径流，记录三角堰出水时间和水位值，并根据缓冲带面积，得到缓冲带的出口径流量；
[0030]采用径流采集器动态取入流及出口径流水样，根据径流过程中的动态时间段内的径流量比例配置混合样，检测分析得到入流及出口径流事件污染物的降雨事件平均浓度；
[0031]在缓冲带末端埋设PVC管潜流，降雨结束后采用贝托管在PVC管内取渗流水样，根据平均体积法对渗流水样混合，检本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种缓冲带植被
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土壤系统去除径流污染物的预测方法，其特征在于，包括：监测降雨事件的动态降雨量，统计降雨事件的降雨量、降雨峰值、平均降雨强度、降雨历时、前期晴天数；每天连续监测土壤含水量，根据土壤含水量与前期晴天时间之间的关系，建立土壤含水量与前期晴天时间的预测模型，并获得土壤饱和含水量；监测缓冲带的入流径流量及径流浓度、出口径流量及径流浓度、出口渗流浓度，计算径流去除浓度和渗流去除浓度；根据监测的入流径流量、统计的降雨量、缓冲带入流的农田汇水面积，构建入流径流量预测模型；根据监测的入流径流浓度、统计的降雨量、降雨历时、降雨峰值和平均降雨强度，构建入流径流浓度预测模型；根据监测的入流径流量、出口径流量、获得的土壤饱和含水量、雨前土壤初始含水量、植被截流水量、统计的降雨量、平均降雨强度和降雨历时，构建出口径流量、渗流量预测模型；根据计算得到的径流去除浓度、统计的降雨峰值和降雨历时，构建径流去除浓度预测模型；根据计算得到的渗流去除浓度、监测的入流径流浓度，构建渗流去除浓度预测模型；通过所述入流径流量预测模型、所述入流径流浓度预测模型、所述出口径流量、渗流量预测模型、所述径流去除浓度预测模型、所述渗流去除浓度预测模型，预测目标降雨下的径流量、渗流量、径流去除负荷、渗流去除负荷。2.根据权利要求1所述的缓冲带植被
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土壤系统去除径流污染物的预测方法，所述通过所述入流径流量预测模型、所述入流径流浓度预测模型、所述出口径流量、渗流量预测模型、所述径流去除浓度预测模型、所述渗流去除浓度预测模型，预测目标降雨下的径流量、渗流量、径流去除负荷、渗流去除负荷，包括：根据目标降雨的降雨量以及区域的农田汇水面积，通过所述入流径流量预测模型预测目标降雨下的径流入流量；根据目标降雨的降雨量、降雨历时、降雨峰值、平均降雨强度，通过所述入流径流浓度预测模型预测目标降雨下的径流入流浓度；根据目标降雨的前期晴天时间、降雨历时、降雨强度、降雨量、植被截流水量，通过所述出口径流量、渗流量预测模型预测目标降雨下的出口径流量和渗流量；根据目标降雨的降雨历时、降雨峰值，通过所述径流去除浓度预测模型预测目标降雨的径流去除浓度，并结合目标降雨预测的出口径流量，计算目标降雨下的径流去除负荷；根据目标降雨的径流入流浓度，通过所述渗流去除浓度预测模型预测目标降雨的渗流去除浓度，并结合目标降雨预测的出口渗流量，计算目标降雨下的渗流去除负荷。3.根据权利要求1所述的缓冲带植被
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土壤系统去除径流污染物的预测方法，其特征在于，所述监测降雨事件的动态降雨量，统计降雨事件的降雨量、降雨峰值、平均降雨强度、降雨历时、前期晴天数，包括：根据雨量气象站监测得到降雨事件的动态降雨量，统计降雨事件的降雨量、降雨峰值、平均降雨强度、降雨历时、前期晴天数；每场降雨事件以不降雨时间大于6小时进行分隔；
所述每天连续监测土壤含水量，根据土壤含水量与前期晴天时间之间的关系，建立土壤含水量与前期晴天时间的预测模型，并获得土壤饱和含水量，包括：采用土壤参数仪每天连续监测土壤含水量，制作土壤含水量与前期晴天时间的散点图，读取土壤饱和含水量，并拟合第一关系式，确定系数，验证成功后确定为雨前土壤含水量的预测模型，从而根据前期晴天数预测目标降雨下的雨前土壤初始需水量。4.根据权利要求1所述的缓冲带植被
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土壤系统去除径流污染物的预测方法，其特征在于，所述监测缓冲带的入流径流量及径流浓度、出口径流量及径流浓度、出口渗流浓度，包括：采用流量计监测得到缓冲带的入流径流量...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊丽君，吴建强，黄沈发，王敏，黄宇驰，唐浩，
申请(专利权)人：上海市环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：