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申请/专利权人：厦门大学

摘要：本发明公开了一种面向排污主体的营养盐污染时空溯源方法，包括以下步骤：S1、构建海湾营养盐污染数据库；S2、栅格化流域，构建空间连接关系矩阵；S3、将污染源与网格进行匹配；S4、构建河流网格与非河流网格的剖面生地化过程模型，形成营养盐污染量矩阵；S5、构建营养盐迁移成本矩阵；S6、采用多目标优化算法，计算营养盐迁移效率最高的源‑路径组合；S7、将河流网格与监测断面相匹配进行模型校正，并根据误差使用算法实现自动参数调整；S8、通过剖面生地化过程模型结合源‑路径最佳组合，追溯其主要的营养盐源‑迁移组合；S9、对不同断面的不同营养盐源‑迁移组合进行时间序列建模，得到营养盐污染排污主体在不同时间的空间变化规律。

主权项：1.一种面向排污主体的营养盐污染时空溯源方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构建海湾营养盐污染数据库；S2、栅格化流域，构建空间连接关系矩阵，以提取河流网格；步骤S2的具体过程为：将流域划分为500×500m的栅格，并根据地形地貌使用马尔科夫链构建空间连接关系矩阵；其中，基于地形地貌的马尔科夫链方法使用DEM数据计算不同网格的坡度坡向，并通过河流网格提取算法实现；坡度计算公式如下：，，，其中，表示坡度；表示地形高度在方向的梯度；表示地形高度在方向的梯度；表示栅格单元的高度；表示栅格单元的高度；表示栅格单元的高度；表示栅格单元的高度；表示栅格单元在方向的大小，表示栅格单元在方向的大小，即和为500m；坡向计算公式如下：，在马尔科夫链中，转移概率根据栅格单元之间的坡度和坡向关系来确定；转移概率矩阵具体计算公式如下：，其中，表示从栅格单元转移到栅格单元j的概率；表示从栅格单元转移到j的坡度；是一个大于零的平滑参数，用于控制坡度对转移概率的影响；是栅格单元的邻域，包括所有可能的四向或八向的转移方向；表示四向或八向转移方向中的第个栅格单元；表示栅格单元转移到的坡度；最后使用D8算法通过计算每个栅格单元的流向，确定水流路径从而提取河流网格；S3、通过克里金插值、模型模拟和动态系数计算将点源营养盐污染与非点源营养盐污染分配到不同网格，以将污染源与网格进行匹配；S4、构建河流网格与非河流网格的剖面生地化过程模型，形成营养盐污染量矩阵；S5、根据空间连接关系矩阵结合连通性指数、土壤地形湿度指数和地下水地形指数，再结合地表径流、地下径流、河流网络和管道运输这四种迁移路径，构建营养盐迁移成本矩阵；S6、采用多目标优化算法，计算营养盐迁移效率最高的源-路径组合，得到源-路径最佳组合；S7、将河流网格与监测断面相匹配进行剖面生地化过程模型校正，并根据误差使用梯度下降算法实现自动参数调整；S8、通过剖面生地化过程模型结合源-路径最佳组合，以断面为汇，追溯其主要的营养盐源-迁移组合；S9、使用STL模型，对不同断面的不同营养盐源-迁移组合进行时间序列建模，分析不同断面营养盐来源的时空变化规律，得到营养盐污染排污主体在不同时间的空间变化规律，通过构建不同情景分析对不同排污主体实行削减措施的时间滞后效应。

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