【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境工程、地理信息与计算机技术交叉，具体为一种流域磷遗留风险区域不平衡评价和空间关联分析系统。
技术介绍
1、磷是农业生产和人类生活中不可缺少的营养元素，也是水体富营养化的关键限制性因素之一。由于管理和使用不当，不少地区的磷输入量已经超过了作物和畜禽产品等的收获量。过量的磷输入使得部分磷遗留在水体、土壤中，产生了水体富营养化、威胁饮用水安全、生物多样性降低等一些负面影响，对流域范围内遗留磷污染产生的生态风险进行评价是生态环境管理和保护的重要内容之一。
2、以监测指标为输入，直接进行预测是生态风险评估的常规方法。这种方法对于小范围、仅对突发事件或仅对水质进行的风险评估具有较好的效果，但是由于磷在各类环境介质中的移动性弱、遗留效应强，在相当长的时间内磷会逐步缓慢释放，对受纳水体持续造成污染，导致常规方法无法准确反映流域尺度的水生态风险空间变化和区域差异。进而导致预测的遗留磷量不准确。进而导致了不能全面衡量遗留磷污染风险的空间分布特征和区域不平衡性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是：针对现有技术不能准确预测汇水区域遗留磷量，进而导致通过遗留磷量进行的区域不平衡性评价不准确，以及通过遗留磷量得到的遗留磷在流域空间上的分布不准确的问题，提出一种流域磷遗留风险区域不平衡评价和空间关联分析系统。
2、本专利技术为了解决上述技术问题采取的技术方案是：
3、一种流域磷遗留风险区域不平衡评价和空间关联分析系统，所述系统包括：汇水区域划分模块、汇水
4、所述汇水区域划分模块用于获取国控断面监测数据和dem数据，并利用国控断面数据和dem数据将流域划分为多个汇水区域；
5、所述汇水区域磷输入量获取模块用于获取汇水区域磷输入量；
6、所述河流磷输出通量获取模块用于根据国控断面监测数据得到国控断面磷浓度和河口平均径流量，之后基于国控断面磷浓度和河口平均径流量，并利用随机森林算法预测河流磷输出通量；
7、所述汇水区域生态风险指数获取模块用于将汇水区域磷输入量和河流磷输出通量作差，得到的结果即为汇水区域遗留磷量，之后获取汇水区域遗留磷量的区域泰尔指数，最后将所有汇水区域的区域泰尔指数进行加权，并利用加权结果评估汇水区域之间遗留磷的差异，即衡量流域尺度区域间生态风险的不平衡性；
8、所述流域生态风险评估模块用于基于汇水区域生态风险指数获取模块的评估结果，得到流域的全局空间莫兰指数，并基于流域的全局空间莫兰指数，得到每个汇水区域的局部空间莫兰指数，最后利用流域的全局空间莫兰指数以及每个汇水区域的局部空间莫兰指数完成空间关联分析。
9、进一步的，所述汇水区域磷输入量包括化肥施用磷输入量、食品/饲料输入量以及非食品磷输入量；
10、所述汇水区域磷输入量表示为：
11、
12、其中，pi表示区域i磷输入量，pfer，i表示区域i化肥施用磷输入量，pim，i表示区域i食品/饲料磷输入量，pnf，i表示区域i非食品磷输入量，ai表示区域i的面积。
13、进一步的，所述化肥施用磷输入量表示为：
14、
15、其中，pfer，i表示区域i在n年中化肥施用磷输入总量，pfi，j表示区域i第j年磷肥施用折纯量，cfi，j表示区域i第j年复合肥施用量，r表示p2o5中含磷量，r表示复合肥中含磷的比例。
16、进一步的，所述食品/饲料输入量表示为：
17、pim，i＝phc，i+pac，i-pap，i-pcp，i
18、
19、
20、
21、其中，pim，i表示区域i在n年中食品/饲料磷输入总量，phc，i表示区域i在n年中人类食品磷消耗量，pac，i表示区域i在n年中畜禽饲料磷消耗量，pap，i表示区域i在n年中畜禽产品中磷的输出量，pcp，i表示区域i在n年中农作物产品中磷的输出量，phc，i表示区域i在n年中人类食品磷消耗总量，ni，j表示区域i在第j年居民人口数，表示人均磷消耗量，pac，i表示区域i在n年中畜禽饲料磷消耗量，l表示畜禽的种类，pcp，i表示区域i在n年中农作物产品磷输出总量，cp(i，j，k)表示区域i第j年农作物k的产量，cpik表示农作物k的含磷量。
22、进一步的，所述区域i在n年中畜禽产品中磷的输出量pap，i表示为：
23、pap，i＝pap1，i+pap2，i
24、
25、
26、其中，pap1，i表示区域i在n年中肉类以及水产品磷总输出量，ac(i，j，k)表示区域i内第j年畜禽k的养殖量，acik表示禽畜k的磷摄入水平，anek表示肉类以及水产品k的磷排泄水平，epb表示肉类以及水产品可食用部分占总质量的比例，pap2，i表示区域i在n年中蛋类以及奶类磷总输出量，ap(i，j，k)表示区域i第j年蛋类以及奶类k的产量，apik表示蛋类以及奶类k的磷含量。
27、进一步的，所述非食品磷输入量表示为：
28、
29、其中，pnf，i表示区域i在n年中非食物性磷输入总量，pnc表示单位非食品磷消耗量。
30、进一步的，所述河流磷输出通量表示为：
31、
32、其中，fi表示区域i在n年中河流磷输出通量，ci，j表示区域i第j年国控断面磷浓度，qi，j表示区域i第j年河口平均径流量。
33、进一步的，所述汇水区域遗留磷量表示为：
34、lpi＝pi-fi
35、其中，lpi表示区域i在n年中遗留磷量。
36、进一步的，所述汇水区域生态风险指数获取模块中将所有汇水区域的区域泰尔指数进行加权表示为：
37、
38、
39、
40、
41、其中，m表示整个流域划分的汇水区域数，ei表示区域i生态风险指数，tl表示整个流域theil’s l指数，ai表示区域i的面积占整体流域的比重，pi表示区域i的磷遗留量占整体流域的比重，μ表示中间变量。
42、进一步的，所述流域的全局空间莫兰指数表示为：
43、
44、
45、其中，i表示moran’s i指数，-1≤i≤1，n表示区域的总数，wij表示空间权重矩阵元素值，ei和ej分别表示区域i和区域j的生态风险值，e表示所有生态风险值的平均值，s2表示中间变量；
46、每个汇水区域的局部空间莫兰指数表示为：
47、
48、
49、其中，v表示每个汇水区域的局部moran’s i指数。
50、本专利技术的有益效果是：
51、本申请可以准确预测汇水区域遗留磷量，并且，本申请可以全面、精确地刻画流域本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种流域磷遗留风险区域不平衡评价和空间关联分析系统，其特征在于所述系统包括：汇水区域划分模块、汇水区域磷输入量获取模块、河流磷输出通量获取模块、汇水区域生态风险指数获取模块以及流域生态风险评估模块；
2.根据权利要求1所述的一种流域磷遗留风险区域不平衡评价和空间关联分析系统，其特征在于所述汇水区域磷输入量包括化肥施用磷输入量、食品/饲料输入量以及非食品磷输入量；
3.根据权利要求2所述的一种流域磷遗留风险区域不平衡评价和空间关联分析系统，其特征在于所述化肥施用磷输入量表示为：
4.根据权利要求3所述的一种流域磷遗留风险区域不平衡评价和空间关联分析系统，其特征在于所述食品/饲料输入量表示为：
5.根据权利要求4所述的一种流域磷遗留风险区域不平衡评价和空间关联分析系统，其特征在于所述区域i在n年中畜禽产品中磷的输出量Pap，i表示为：
6.根据权利要求5所述的一种流域磷遗留风险区域不平衡评价和空间关联分析系统，其特征在于所述非食品磷输入量表示为：
7.根据权利要求6所述的一种流域磷遗留风险区域不平衡评价和空间
8.根据权利要求7所述的一种流域磷遗留风险区域不平衡评价和空间关联分析系统，其特征在于所述汇水区域遗留磷量表示为：
9.根据权利要求8所述的一种流域磷遗留风险区域不平衡评价和空间关联分析系统，其特征在于所述汇水区域生态风险指数获取模块中将所有汇水区域的区域泰尔指数进行加权表示为：
10.根据权利要求9所述的一种流域磷遗留风险区域不平衡评价和空间关联分析系统，其特征在于所述流域的全局空间莫兰指数表示为：
...【技术特征摘要】
1.一种流域磷遗留风险区域不平衡评价和空间关联分析系统，其特征在于所述系统包括：汇水区域划分模块、汇水区域磷输入量获取模块、河流磷输出通量获取模块、汇水区域生态风险指数获取模块以及流域生态风险评估模块；
2.根据权利要求1所述的一种流域磷遗留风险区域不平衡评价和空间关联分析系统，其特征在于所述汇水区域磷输入量包括化肥施用磷输入量、食品/饲料输入量以及非食品磷输入量；
3.根据权利要求2所述的一种流域磷遗留风险区域不平衡评价和空间关联分析系统，其特征在于所述化肥施用磷输入量表示为：
4.根据权利要求3所述的一种流域磷遗留风险区域不平衡评价和空间关联分析系统，其特征在于所述食品/饲料输入量表示为：
5.根据权利要求4所述的一种流域磷遗留风险区域不平衡评价和空间关联分析系统，其特征在于所述区域...
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