一种河流中硝酸盐检测方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本申请提供一种河流中硝酸盐检测方法、装置、电子设备及存储介质，该方法包括：根据待测河流的氮来源信息及水体属性信息，对待测河流进行反硝化实验，得到对应的反硝化实验数据；根据水体硝酸盐示踪剂实验数据，构建待测河流的硝酸盐输移过程仿真模型；基于硝酸盐输移过程仿真模型，模拟待测河流中硝酸盐的输移过程，以得到待测河流的硝酸盐时空分布结果；根据待测河流的硝酸盐时空分布结果及反硝化实验数据，确定待测河流的硝酸盐检测结果。通过构建能够模拟待测河流中硝酸盐输移过程的硝酸盐输移过程仿真模型，得到了待测河流准确可靠的硝酸盐检测结果，为降低水体富营养化及温室气体排放奠定了基础。室气体排放奠定了基础。室气体排放奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】
一种河流中硝酸盐检测方法、装置、电子设备及存储介质


[0001]本申请涉及工程仿真与数值模拟
，尤其涉及一种河流中硝酸盐检测方法、装置、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]目前，大量的氮以化肥的形式用于农业地块，过量的氮经过硝化作用形成硝酸盐，通过地表径流流入江河湖海，成为地表水的重要污染物，引起水体富营养化、水体酸化、温室气体排放等一系列问题。河流作为重要的氮汇，掌握溶解的硝酸盐的迁移转化过程，因此对河流中硝酸盐的反常输移过程进行检测，对降低水体富营养化、降低温室气体排放有着重要的意义。
[0003]在现有技术中，通常采用随机采样的方式，对河流进行河水采样，以检测河流的硝酸盐浓度。
[0004]但是，天然河流的水文地形情势十分复杂，水体的生物、悬浮颗粒、河床底泥会对河流中的氮素产生生物吸收和吸附沉降的作用，水体中的微生物则会通过反硝化作用将其转化为氮气和氧化亚氮。整体上河流中的硝酸盐输移过程呈现反常现象，现有技术无法保证河流中硝酸盐检测结果的准确性。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种河流中硝酸盐检测方法、装置、电子设备及存储介质，以解决现有技术无法保证河流中硝酸盐检测结果的准确性等缺陷。
[0006]本申请第一个方面提供一种河流中硝酸盐检测方法，包括：
[0007]获取待测河流的氮来源信息、水体属性信息及水体硝酸盐示踪剂实验数据；
[0008]根据所述待测河流的氮来源信息及水体属性信息，对所述待测河流进行反硝化实验，得到对应的反硝化实验数据；其中，所述反硝化实验数据至少包括反硝化速率和反硝化过程中氧化亚氮所占比例；
[0009]根据所述水体硝酸盐示踪剂实验数据，构建所述待测河流的硝酸盐输移过程仿真模型；
[0010]基于所述硝酸盐输移过程仿真模型，模拟所述待测河流中硝酸盐的输移过程，以得到所述待测河流的硝酸盐时空分布结果；
[0011]根据所述待测河流的硝酸盐时空分布结果及所述反硝化实验数据，确定所述待测河流的硝酸盐检测结果。
[0012]可选的，所述硝酸盐检测结果包括氧化亚氮排放质量，所述根据所述待测河流的硝酸盐时空分布结果及所述反硝化实验数据，确定所述待测河流的硝酸盐检测结果，包括：
[0013]根据所述水体硝酸盐示踪剂实验数据，确定待测河流的总反硝化通量所占比例；
[0014]根据所述待测河流的总反硝化通量所占比例，确定所述待测河流参与反硝化作用氮元素质量；
[0015]根据所述反硝化实验数据，确定所述待测河流反硝化过程中氧化亚氮所占比例；
[0016]根据所述待测河流反硝化过程中氧化亚氮所占比例及所述待测河流参与反硝化作用氮元素质量，确定所述待测河流的氧化亚氮排放质量；
[0017]汇总所述待测河流的硝酸盐时空分布结果及氧化亚氮排放质量，得到所述待测河流的硝酸盐检测结果。
[0018]可选的，所述根据所述水体硝酸盐示踪剂实验数据，构建所述待测河流的硝酸盐输移过程仿真模型，包括：
[0019]根据所述水体硝酸盐示踪剂实验数据，反演所述待测河流的时间截断分数阶导数阶数、截断系数、时间截断分数阶导数容量系数、吸附系数及扩散系数；
[0020]根据所述待测河流的时间截断分数阶导数阶数、截断系数、时间截断分数阶导数容量系数、吸附系数及扩散系数，构建所述待测河流的硝酸盐输移过程仿真模型；
[0021]其中，所述时间截断分数阶导数阶数表征所述待测河流对硝酸盐的滞留作用，所述截断系数表征待测河流水体中的硝酸盐饱和程度，所述时间截断分数阶导数容量系数表征所述待测河流的环境复杂程度，所述吸附系数表征所述待测河流物理吸附或者生物吸附的对硝酸盐滞留作用的影响。
[0022]可选的，所述根据所述待测河流的时间截断分数阶导数阶数、截断系数、时间截断分数阶导数容量系数、吸附系数及扩散系数，构建所述待测河流的硝酸盐输移过程仿真模型，包括：
[0023]基于如下表达式，构建所述待测河流的硝酸盐输移过程仿真模型：
[0024][0025]其中，u表示所述待测河流的硝酸盐浓度，t表示当前检测时间，x表示所述待测河流的检测点空间位置，表示初始时刻的Caputo类型的时间截断分数阶导数，α表示时间截断分数阶导数阶数，λ表示截断系数，θ表示时间截断分数阶导数容量系数，R表示吸附系数，D表示扩散系数，v表示所述待测河流的平均流速，K表示所述待测河流的反硝化速率。
[0026]可选的，还包括：
[0027]根据所述待测河流的反硝化实验数据，确定所述待测河流的反硝化速率。
[0028]可选的，所述硝酸盐检测结果包括水体中硝酸盐质量，所述方法还包括：
[0029]根据所述待测河流的平均流速、所述待测河流各检测点的硝酸盐浓度及硫酸盐分子质量，确定所述待测河流水体中硝酸盐总质量。
[0030]可选的，所述水体属性信息至少包括水体的PH值、温度、微生物种群数量和磷元素含量。
[0031]本申请第二个方面提供一种河流中硝酸盐检测装置，包括：
[0032]获取模块，用于获取待测河流的氮来源信息、水体属性信息及水体硝酸盐示踪剂实验数据；
[0033]实验模块，用于根据所述待测河流的氮来源信息及水体属性信息，对所述待测河流进行反硝化实验，得到对应的反硝化实验数据；其中，所述反硝化实验数据至少包括反硝
化速率和反硝化过程中氧化亚氮所占比例；
[0034]模型构建模块，用于根据所述水体硝酸盐示踪剂实验数据，构建所述待测河流的硝酸盐输移过程仿真模型；
[0035]模拟模块，用于基于所述硝酸盐输移过程仿真模型，模拟所述待测河流中硝酸盐的输移过程，以得到所述待测河流的硝酸盐时空分布结果；
[0036]检测模块，用于根据所述待测河流的硝酸盐时空分布结果及所述反硝化实验数据，确定所述待测河流的硝酸盐检测结果。
[0037]可选的，所述检测模块，具体用于：
[0038]根据所述水体硝酸盐示踪剂实验数据，确定待测河流的总反硝化通量所占比例；
[0039]根据所述待测河流的总反硝化通量所占比例，确定所述待测河流参与反硝化作用氮元素质量；
[0040]根据所述反硝化实验数据，确定所述待测河流反硝化过程中氧化亚氮所占比例；
[0041]根据所述待测河流反硝化过程中氧化亚氮所占比例及所述待测河流参与反硝化作用氮元素质量，确定所述待测河流的氧化亚氮排放质量；
[0042]汇总所述待测河流的硝酸盐时空分布结果及氧化亚氮排放质量，得到所述待测河流的硝酸盐检测结果。
[0043]可选的，所述模型构建模块，具体用于：
[0044]根据所述水体硝酸盐示踪剂实验数据，反演所述待测河流的时间截断分数阶导数阶数、截断系数、时间截断分数阶导数容量系数、吸附系数及扩散系数；
[0045]根据所述待测河流的时间截断分数阶导数阶数、截断系数、时间截断分数阶导数容量系数、吸附系数及扩散系数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种河流中硝酸盐检测方法，其特征在于，包括：获取待测河流的氮来源信息、水体属性信息及水体硝酸盐示踪剂实验数据；根据所述待测河流的氮来源信息及水体属性信息，对所述待测河流进行反硝化实验，得到对应的反硝化实验数据；其中，所述反硝化实验数据至少包括反硝化速率和反硝化过程中氧化亚氮所占比例；根据所述水体硝酸盐示踪剂实验数据，构建所述待测河流的硝酸盐输移过程仿真模型；基于所述硝酸盐输移过程仿真模型，模拟所述待测河流中硝酸盐的输移过程，以得到所述待测河流的硝酸盐时空分布结果；根据所述待测河流的硝酸盐时空分布结果及所述反硝化实验数据，确定所述待测河流的硝酸盐检测结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硝酸盐检测结果包括氧化亚氮排放质量，所述根据所述待测河流的硝酸盐时空分布结果及所述反硝化实验数据，确定所述待测河流的硝酸盐检测结果，包括：根据所述水体硝酸盐示踪剂实验数据，确定待测河流的总反硝化通量所占比例；根据所述待测河流的总反硝化通量所占比例，确定所述待测河流参与反硝化作用氮元素质量；根据所述反硝化实验数据，确定所述待测河流反硝化过程中氧化亚氮所占比例；根据所述待测河流反硝化过程中氧化亚氮所占比例及所述待测河流参与反硝化作用氮元素质量，确定所述待测河流的氧化亚氮排放质量；汇总所述待测河流的硝酸盐时空分布结果及氧化亚氮排放质量，得到所述待测河流的硝酸盐检测结果。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述水体硝酸盐示踪剂实验数据，构建所述待测河流的硝酸盐输移过程仿真模型，包括：根据所述水体硝酸盐示踪剂实验数据，反演所述待测河流的时间截断分数阶导数阶数、截断系数、时间截断分数阶导数容量系数、吸附系数及扩散系数；根据所述待测河流的时间截断分数阶导数阶数、截断系数、时间截断分数阶导数容量系数、吸附系数及扩散系数，构建所述待测河流的硝酸盐输移过程仿真模型；其中，所述时间截断分数阶导数阶数表征所述待测河流对硝酸盐的滞留作用，所述截断系数表征待测河流水体中的硝酸盐饱和程度，所述时间截断分数阶导数容量系数表征所述待测河流的环境复杂程度，所述吸附系数表征所述待测河流物理吸附或者生物吸附的对硝酸盐滞留作用的影响。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述待测河流的时间截断分数阶导数阶数、截断系数、时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘肖廷，戴会超，王超，梁犁丽，李昱，翟然，温栋，张璐，杨宇，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：