一種基於水質監測指標的汛期汙染強度計算方法及裝置與流程
2023-10-17 00:19:47 2
1.本發明涉及水體環境監測技術領域，具體而言，涉及一種基於水質監測指標的汛期汙染強度計算方法及裝置。
背景技術：
2.近年來，全國水環境質量持續改善，但一些地方仍然存在旱季「藏汙納垢」、雨季「零存整取」等問題，水汙染防治工作面臨城鄉面源汙染的瓶頸。因此，確定監測斷面在汛期時的汙染程度至關重要。
3.目前，水汙染防治工作還沒有對監測斷面汛期汙染程度進行定量分析，不能精準確定汛期汙染程度與水質目標之間的差距及汛期汙染物濃度變化情況。
技術實現要素：
4.本發明解決的問題是如何準確獲得在汛期時水質監測斷面的汙染強度。
5.為解決上述問題，本發明提供一種基於水質監測指標的汛期汙染強度計算方法，包括：
6.確定所要監測的水質監測斷面，獲取所述水質監測斷面的降水數據；
7.根據所述降水數據確定所述水質監測斷面的各個監測指標的濃度數據，並以預設順序排列所述濃度數據；
8.確定所述水質監測斷面所在的區域的目標水質類別，根據所述目標水質類別確定目標濃度限值；
9.根據所述濃度數據與所述目標濃度限值計算獲得目標濃度倍數；
10.根據所述目標濃度倍數確定濃度最大倍數，根據所述濃度最大倍數，通過預設方法確定汙染強度。
11.可選地，所述降水數據包括降水時間點和降水次數。
12.可選地，所述確定所要監測的水質監測斷面，獲取所述水質監測斷面的降水數據包括：
13.獲取所述水質監測斷面所在的區域的月度降水數據；
14.根據所述月度降水數據確定所述降水時間點和所述降水次數，其中，將相隔至少24小時的降水作為兩次降水。
15.可選地，所述根據所述濃度數據與所述目標濃度限值計算獲得目標濃度倍數包括：
16.計算所述月度降水數據中每一次降水數據與所述目標濃度限值的倍數，將所述倍數以預設順序排列作為所述目標濃度倍數。
17.可選地，所述根據所述目標濃度倍數確定濃度最大倍數，根據所述濃度最大倍數，通過預設方法確定汙染強度包括：
18.比較並獲得所述目標濃度倍數中的最大倍數，將所述最大倍數作為所述濃度最大
倍數；
19.獲得所有所述監測指標的所述濃度最大倍數，以確定所述汙染強度。
20.可選地，所述根據所述降水數據確定所述水質監測斷面的各個監測指標的濃度數據包括：
21.判斷所述水質監測斷面所在的區域是否建有水質自動站；
22.若建有水質自動站，則採用有效小時數據作為所述濃度數據。
23.可選地，所述採用有效小時數據作為所述濃度數據包括：
24.獲取當次降水的所述降水時間點和監測數據，根據所述降水時間點確定所述當次降水的降水時間長度；
25.根據所述降水時間長度和所述監測數據計算獲得所述監測數據的小時平均值；
26.對所述小時平均值進行過濾，排除超過預設波動範圍的所述小時平均值，獲得所述有效小時數據。
27.可選地，所述確定所述水質監測斷面所在的區域的目標水質類別，根據所述目標水質類別確定目標濃度限值包括：
28.獲取所述目標水質類別對應的地表水環境質量標準；
29.根據所述地表水環境質量標準確定各個監測指標的濃度限值作為所述目標濃度限值。
30.可選地，所述監測指標包括高錳酸鹽指數、化學需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷、總氮、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、鉻、鉛、氰化物、揮發酚、石油類、陰離子表面活性劑、硫化物和糞大腸菌群。
31.另一方面，本發明還提供一種基於水質監測指標的汛期汙染強度計算裝置，其特徵在於，包括：
32.監測數據獲得模塊，其用於確定所要監測的水質監測斷面，獲取所述水質監測斷面的降水數據；
33.濃度數據獲得模塊，其用於根據所述降水數據確定所述水質監測斷面的各個監測指標的濃度數據，並以預設順序排列所述濃度數據；
34.濃度限值獲得模塊，其用於確定所述水質監測斷面所在的區域的目標水質類別，根據所述目標水質類別確定目標濃度限值；
35.濃度倍數獲得模塊，其用於根據所述濃度數據與所述目標濃度限值計算獲得目標濃度倍數；
36.確定模塊，其用於根據所述目標濃度倍數確定濃度最大倍數，根據所述濃度最大倍數，通過預設方法確定汙染強度。
37.相對於現有技術，本發明通過確定水質監測斷面，進而獲得水質監測斷面的降水數據，然後通過降水數據確定並排列不同監測指標的濃度數據，保證具有較為完整規律的數據，減少計算量，加快確定汙染強度的速度；根據水質監測斷面所在的區域確定目標水質類別，進而確定目標濃度限值，然後計算獲得目標濃度倍數，根據目標濃度倍數確定濃度最大倍數，保證根據監測數據科學、準確地確定汙染強度。
附圖說明
38.圖1為本發明實施例的基於水質監測指標的汛期汙染強度計算方法的流程圖；
39.圖2為本發明實施例的基於水質監測指標的汛期汙染強度計算方法步驟s300細化後的流程圖；
40.圖3為本發明實施例的基於水質監測指標的汛期汙染強度計算方法步驟s100細化後的流程圖；
41.圖4為本發明實施例的基於水質監測指標的汛期汙染強度計算方法步驟s500細化後的流程圖；
42.圖5為本發明實施例的基於水質監測指標的汛期汙染強度計算方法步驟s200細化後的流程圖。
具體實施方式
43.為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。雖然附圖中顯示了本發明的某些實施例，然而應當理解的是，本發明可以通過各種形式來實現，而且不應該被解釋為限於這裡闡述的實施例，相反提供這些實施例是為了更加透徹和完整地理解本發明。應當理解的是，本發明的附圖及實施例僅用於示例性作用，並非用於限制本發明的保護範圍。
44.應當理解，本發明的方法實施方式中記載的各個步驟可以按照不同的順序執行，和/或並行執行。此外，方法實施方式可以包括附加的步驟和/或省略執行示出的步驟。本發明的範圍在此方面不受限制。
45.本文使用的術語「包括」及其變形是開放性包括，即「包括但不限於」。術語「基於」是「至少部分地基於」。術語「一個實施例」表示「至少一個實施例」；術語「另一實施例」表示「至少一個另外的實施例」；術語「一些實施例」表示「至少一些實施例」；術語「可選地」表示「可選的實施例」。其他術語的相關定義將在下文描述中給出。需要注意，本發明中提及的「第一」、「第二」等概念僅用於對不同的裝置、模塊或單元進行區分，並非用於限定這些裝置、模塊或單元所執行的功能的順序或者相互依存關係。
46.需要注意，本發明中提及的「一個」、「多個」的修飾是示意性而非限制性的，本領域技術人員應當理解，除非在上下文另有明確指出，否則應該理解為「一個或多個」。
47.如圖1所示，本發明一實施例提供一種基於水質監測指標的汛期汙染強度計算方法，包括：
48.步驟s100，確定所要監測的水質監測斷面，獲取所述水質監測斷面的降水數據。
49.水質監測斷面，為監視和測定水質狀況而在水體中設置的採樣斷面。在布設時，需考慮水文、水力或其他水道特性，顧及排汙口位置、排汙量和物質的擴散規律，全面、真實、客觀地反映該區域水環境質量以及汙染物的時空分布狀況與特徵。
50.可選地，水質監測斷面的設置包括對照斷面、控制斷面和消減斷面。
51.在一實施例中，通過設置水質監測斷面，獲得水質監測斷面上的降水數據，所述降水數據包括降水時間點和降水次數。例如，在某個時間段內，進行了八次降水，則將每次降水的開始時間以及結束時間記錄在對應的降水記錄內，作為降水數據的一部分，以全面監測水質監測斷面的情況。
52.步驟s200，根據所述降水數據確定所述水質監測斷面的各個監測指標的濃度數據，並以預設順序排列所述濃度數據。
53.具體地，水質監測斷面具有多個需要監測的指標，以對斷面的汙染有一個全面的了解，故降水數據中還包括多種監測指標，根據水質監測斷面確定監測指標。
54.可選地，所述監測指標包括高錳酸鹽指數、化學需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷、總氮、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、鉻、鉛、氰化物、揮發酚、石油類、陰離子表面活性劑、硫化物和糞大腸菌群。
55.在一實施例中，根據上述21種監測指標可對水質監測斷面的汙染強度進行較為科學、全面、準確的評估。
56.步驟s300，確定所述水質監測斷面所在的區域的目標水質類別，根據所述目標水質類別確定目標濃度限值。
57.具體地，根據不同水質監測斷面所在的區域、位置確定不同的目標水質類別。其中，將水質類別分為五類，包括ⅰ類：源頭水是屬於國家自然保護區，不受外界汙染；ⅱ類：屬於一級保護區集中式生活飲用水，珍惜的水生生物棲地，例如魚蝦產卵等的生活用水；ⅲ類：二級保護區的動物植物生活飲用水；ⅳ類：一般工業用水和娛樂用水區；
ⅴ
類：農業用的水和景觀用的水。不同的水質類別具有不同的目標濃度限值，其濃度限值與水質類別的高低呈正相關關係。
58.在一實施例中，若水質監測斷面所在的水域的功能為農業用水和景觀用水，則目標水質類別定位
ⅴ
類水質類別，其目標濃度限值設置為
ⅴ
類濃度限值。
59.可選地，如圖2所示，所述確定所述水質監測斷面所在的區域的目標水質類別，根據所述目標水質類別確定目標濃度限值包括：
60.步驟s310，獲取所述目標水質類別對應的地表水環境質量標準；
61.步驟s320，根據所述地表水環境質量標準確定各個監測指標的濃度限值作為所述目標濃度限值。
62.在一實施例中，通過地表水環境質量標準確定各水質監測指標達到目標水質類別的濃度限值，地表水環境質量標準如下表所示：
63.表地表水環境質量標準
ꢀꢀ
單位：mg/l
64.[0065][0066]
步驟s400，根據所述濃度數據與所述目標濃度限值計算獲得目標濃度倍數。
[0067]
具體地，將各個監測指標的濃度數據與步驟s300確定的目標濃度限值計算獲得目標濃度倍數，用濃度數據與目標濃度限值的比值衡量汙染物在水質監測斷面的濃度水平。當某監測指標的目標濃度倍數超過1時，表示此監測指標的濃度超過了規定的濃度，表示此水質監測斷面被該監測物汙染；當某監測質保的濃度倍數未超過1時，表示此水質監測斷面未被該監測物汙染。
[0068]
步驟s500，根據所述目標濃度倍數確定濃度最大倍數，根據所述濃度最大倍數，通過預設方法確定汙染強度。
[0069]
在一實施例中，降水數據包括多次降水的各項數據，其中，對於每次降水均對監測指標進行監測，對每次降水的監測指標分別與目標濃度限值進行計算，獲得多個目標濃度倍數，比較出最大的目標濃度倍數，作為濃度最大倍數，然後根據濃度最大倍數確定該水質監測斷面的汙染情況。
[0070]
相對於現有技術，本發明可以較為科學準確的確定水質監測斷面在汛期時的汙染
物濃度變化情況，確定受汛期影響較大的重點水質監測斷面，通過加強對重點水質監測斷面的管控和治理，達到改善城鄉面源汙染的問題。
[0071]
可選地，如圖3所示，所述確定所要監測的水質監測斷面，獲取所述水質監測斷面的降水數據包括：
[0072]
步驟s110，獲取所述水質監測斷面所在的區域的月度降水數據；
[0073]
步驟s120，根據所述月度降水數據確定所述降水時間點和所述降水次數，其中，將相隔至少24小時的降水作為兩次降水。
[0074]
在一實施例中，降水數據包括月度降水數據，獲取一個自然月內水質監測斷面的各項監測指標的濃度數據，包括每次降水的降水時間點以及降水次數，其中，降水時間點包括降水開始時間點和結束時間點，每次降水的時間包括降水期間及降水結束後的24小時。獲取水質監測斷面在降水ti期間內的數據，以總磷濃度數據tp為例：
[0075][0076]
其中，i表示一個自然月內的降水次數，j表示一個自然月內一次降水的最大降水小時數，tp
ij
表示在一個自然月內第i次降水的第j個小時的總磷濃度(單位：mg/l)。
[0077]
可選地，所述根據所述濃度數據與所述目標濃度限值計算獲得目標濃度倍數包括：
[0078]
計算所述月度降水數據中每一次降水數據與所述目標濃度限值的倍數，將所述倍數以預設順序排列作為所述目標濃度倍數。
[0079]
優選地，，由於j表示時間最長的一次降水，其餘未滿足該時長的降水，超出其自身降水小時數的濃度數據均為0。例如，某水質監測斷面所在地在某月的最大降水小時數為8，且為該月的第五次降水，則i為5，j為32；該月第一次降水的降水小時數為5，則i為1，j為29；以總磷濃度數據tp為例，該月tp
130
、tp
131
和tp
132
均為0。
[0080]
可選地，預設順序包括以自然月內水質監測斷面的降水時間為順序。
[0081]
在一實施例中，計算閱讀降水數據中每一次的降水數據與目標濃度數據限值的倍數，作為目標濃度倍數，保證獲得每次降水的汙染物濃度情況，根據每次降水的汙染物超標情況確定汙染情況。
[0082]
在一實施例中，以總磷為例，tpc表示水質監測斷面的總磷目標濃度限值。
[0083]
計算公式可以表示為：
[0084]
[0085]
其中，tpn表示一個自然月內水質監測斷面總磷濃度關於目標濃度限值的倍數，tp表示一個自然月內水質監測斷面的總磷的濃度數據，tpc表示水質監測斷面的總磷目標濃度限值，tp
nij
表示水質監測斷面在一個自然月內第i次降水的第j個小時的總磷濃度關於目標濃度限值的倍數。
[0086]
可選地，如圖4所示，所述根據所述目標濃度倍數確定濃度最大倍數，根據所述濃度最大倍數，通過預設方法確定汙染強度包括：
[0087]
步驟s510，比較並獲得所述目標濃度倍數中的最大倍數，將所述最大倍數作為所述濃度最大倍數；
[0088]
步驟s520，獲得所有所述監測指標的所述濃度最大倍數，以確定所述汙染強度。
[0089]
在一實施例中，濃度最大倍數的計算可以表示為：
[0090][0091]
其中，mtpn表示一個自然月內水質監測斷面總磷濃度關於目標濃度限值的最大倍數，tp
nij
表示水質監測斷面在一個自然月內第i次降水的第j個小時的總磷濃度關於目標濃度限值的倍數；
[0092]
同理，可計算出其餘水質監測指標濃度關於目標濃度限值的最大倍數，共包括高錳酸鹽指數、化學需氧量(cod)、五日生化需氧量(bod5)、氨氮(nh
3-n)、總磷(以p計)、總氮(湖、庫、以n計)、銅、鋅、氟化物(以f
ˉ
計)、硒、砷、汞、鎘、鉻(六價)、鉛、氰化物、揮發酚、石油類、陰離子表面活性劑、硫化物和糞大腸菌群等21項水質監測指標濃度關於目標濃度限值的最大倍數。
[0093]
根據上表所示21項水質監測指標濃度關於目標濃度限值的最大倍數，取最大值，得到該水質監測斷面的汛期汙染強度，其計算公式如下所示：
[0094][0095]
式中，i表示一個自然月內水質監測斷面的汛期汙染強度，等式右邊依次為高錳酸鹽指數(pv)、化學需氧量(cod)、五日生化需氧量(bod5)、氨氮(an)、總磷(tp)、總氮(tn)、銅(cu)、鋅(zn)、氟化物(fl)、硒(se)、砷(as)、汞(hg)、鎘(cd)、六價鉻(cr
6+
)、鉛(pb)、氰化物(cn)、揮發酚(vp)、石油類(pet)、陰離子表面活性劑(as)、硫化物(sl)和糞大腸菌群(fcb)等21項水質監測指標濃度關於目標濃度限值的最大倍數。
[0096]
可選地，如圖5所示，所述根據所述降水數據確定所述水質監測斷面的各個監測指標的濃度數據包括：
[0097]
步驟s210，判斷所述水質監測斷面所在的區域是否建有水質自動站；
[0098]
步驟s220，若建有水質自動站，則採用有效小時數據作為所述濃度數據。
[0099]
可選地，當水質監測斷面所在的區域未建有水質自動站時，手工監測濃度數據。
[0100]
優選地，若存在水質監測斷面未建水質自動站或已建水質自動站未能獲取每小時數據的情況，則各監測指標的濃度數據不需要嚴格獲取每小時數據。
[0101]
可選地，所述採用有效小時數據作為所述濃度數據包括：
[0102]
獲取當次降水的所述降水時間點和監測數據，根據所述降水時間點確定所述當次降水的降水時間長度；
[0103]
根據所述降水時間長度和所述監測數據計算獲得所述監測數據的小時平均值；
[0104]
對所述小時平均值進行過濾，排除超過預設波動範圍的所述小時平均值，獲得所述有效小時數據。
[0105]
另一方面，本發明還提供一種基於水質監測指標的汛期汙染強度計算裝置，包括：
[0106]
監測數據獲得模塊，其用於確定所要監測的水質監測斷面，獲取所述水質監測斷面的降水數據；
[0107]
濃度數據獲得模塊，其用於根據所述降水數據確定所述水質監測斷面的各個監測指標的濃度數據，並以預設順序排列所述濃度數據；
[0108]
濃度限值獲得模塊，其用於確定所述水質監測斷面所在的區域的目標水質類別，根據所述目標水質類別確定目標濃度限值；
[0109]
濃度倍數獲得模塊，其用於根據所述濃度數據與所述目標濃度限值計算獲得目標濃度倍數；
[0110]
確定模塊，其用於根據所述目標濃度倍數確定濃度最大倍數，根據所述濃度最大倍數，通過預設方法確定汙染強度。
[0111]
本發明又一實施例提供的一種電子設備，包括存儲器和處理器；所述存儲器，用於存儲電腦程式；所述處理器，用於當執行該電腦程式時，實現如上所述的基於水質監測指標的汛期汙染強度計算方法。
[0112]
本發明又一實施例提供的一種計算機可讀存儲介質上存儲有電腦程式，當所述電腦程式被處理器執行時，實現如上所述的基於水質監測指標的汛期汙染強度計算方法。
[0113]
現將描述可以作為本發明的伺服器或客戶端的電子設備，其是可以應用於本發明的各方面的硬體設備的示例。電子設備旨在表示各種形式的數字電子的計算機設備，諸如，膝上型計算機、臺式計算機、工作檯、個人數字助理、伺服器、刀片式伺服器、大型計算機、和其它適合的計算機。電子設備還可以表示各種形式的移動裝置，諸如，個人數字處理、蜂窩電話、智慧型電話、可穿戴設備和其它類似的計算裝置。本文所示的部件、它們的連接和關係、以及它們的功能僅僅作為示例，並且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本發明的實現。
[0114]
電子設備包括計算單元，其可以根據存儲在只讀存儲器(rom)中的電腦程式或者從存儲單元加載到隨機訪問存儲器(ram)中的電腦程式，來執行各種適當的動作和處理。在ram中，還可存儲設備操作所需的各種程序和數據。計算單元、rom以及ram通過總線彼此相連。輸入/輸出(i/o)接口也連接至總線。
[0115]
計算機系統可以包括客戶端和伺服器。客戶端和伺服器一般遠離彼此並且通常通過通信網絡進行交互。通過在相應的計算機上運行並且彼此具有客戶端-伺服器關係的電腦程式來產生客戶端和伺服器的關係。
[0116]
本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過電腦程式來指令相關的硬體來完成，所述的程序可存儲於一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質可為磁碟、光碟、只讀存儲記憶體(read-only memory，rom)或隨機存儲記憶體(random access memory，ram)等。在本技術中，所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位於一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本發明實施例方案的目的。另外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以是兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能單元的形式實現。
[0117]
雖然本公開披露如上，但本公開的保護範圍並非僅限於此。本領域技術人員在不脫離本公開的精神和範圍的前提下，可進行各種變更與修改，這些變更與修改均將落入本發明的保護範圍。