一种陆海氮磷负荷归趋估算方法与流程

1.本发明涉及污染物管理领域，特别是涉及一种陆海氮磷负荷归趋估算方法。


背景技术：

2.溶解态无机氮（dissolved inorganic nitrogen，din）和溶解态无机磷（dissolved inorganic phosphorus，dip）是支持浮游植物生长繁殖和维持水生态系统稳定的主要营养物质，但是超量氮磷负荷的输入容易引起河口海岸水体富营养化。随着沿岸城市社会经济的飞速发展，高强度的人类活动为下游河口水域输出了大量的氮磷等营养物质，陆源氮磷输出负荷已成为河口海岸水域营养物质循环最主要的外部贡献源，因此估算陆源氮磷输出负荷对下游水生态管理保护尤为重要。
3.陆源氮磷输出负荷的估算方法一般分为两种：一是测量法，根据相关环境监测原则，在河流的不同位置设置参照点和控制点，甚至是在排污口设置监测点，根据监测数据计算河流的营养物质输出负荷，该方法能够实现日尺度甚至是更细尺度的氮磷浓度数据，但是经济或人力成本较高；二是模型法，该方法可以根据统计资料进行数学建模或借助已有模型估算氮磷输出负荷，时间经济成本较低，应用广泛。根据模型复杂度可分为经验模型如ecm（export coefficient model），概念模型如global news 2 (global nutrient export from watersheds 2)、marina (model to assess river inputs of nutrients to seas) ，机理模型如swat（soil and water assessment tool）等。
4.陆源氮磷负荷入海后的生物化学趋势通常包括水平方向上的迁移扩散、垂直方向上的移动、水体-沉积物界面上的沉积埋藏与释放、微生物反硝化、参与初级生产等，对促进生物地球化学物质循环和维持水生态系统稳定具有重要意义。由于过程繁多且计算复杂，通常借助数值模拟模型实现，数值模拟模型是将现实环境的物理现象公式化，更适用于大尺度区域研究，应用更为广泛。代表数值模拟模型有fvcom、efdc和mike等，计算原理大抵相同，均以结构化或非结构化网格为计算单元，求解水动力水质方程。
5.cn113933372a，该发明公开了一种流域硝态氮来源入河负荷及入河系数的定量辨识方法，包括以下步骤：（1）同位素溯源的样品采集与分析；（2）流域中入河硝态氮来源的贡献比例的计算；（3）流域出口径流监测及硝态氮样品的采集与分析；（4）流域出口硝态氮总入河负荷的计算；（5）流域硝态氮来源入河负荷及入河系数的计算。
6.cn103106347a，该发明公开了一种基于土壤属性空间分布的农业面源磷污染估算方法，该方法有三大步骤：（1）土壤属性空间分布与面源污染负荷响应关系的建立，包含典型小研究区域选择、土壤属性空间分布、典型区面源污染swat模型模拟和土壤属性与面源污染负荷空间分布响应关系建立；（2）待估算区域土壤样品采集与检测；（3）农业面源污染负荷估算。
7.cn110826920a，该发明公开了一种海岸带污染物负荷估算方法，主要由两个步骤组成：（1）污染源及主要污染物确定，根据研究区域污染物形成特点及数据可获取情况，确定点源污染源和非点源污染源；根据污染物含量的统计，确定主要污染物；点源污染包括工
业废水；非点源污染是指各类污染物在大面积降水和径流冲刷作用下汇入受纳水体而引起的水体污染；（2）污染负荷估算，包括点源污染负荷估算和非点源污染源负荷估算；主要污染物为总氮、总磷、化学需氧量、氨氮四类。
8.cn104951986a，公开一种流域农业面源污染物入湖负荷估算方法，包括：获取目标流域中典型小流域数据，构造典型小流域swat，根据swat获取典型小流域中load
lr
及load
lo
；获取典型小流域各子流域的种植业源、畜禽养殖业源、水产养殖业源和农村生活源产排污系数，结合基本信息调查数据，获取典型小流域中load
ls
；根据load
ls
和load
lr
获取目标流域农业面源污染物沟渠削减系数factor
cr
；根据水系数据获取length
lr
；根据load
lr
、load
lo
和length
lr
，获取目标流域农业面源污染物河道削减系数factor
rr
；获取目标流域农业面源氮磷排放负荷和目标流域内河道总长度length
br
；根据目标流域农业面源氮磷排放负荷、factor
cr
和factor
rr
及length
br
，获取目标流域农业面源污染物入湖负荷。
9.mayorga等人建立了全球尺度（分辨率为1
°×1°
）的流域氮磷输出负荷模型（global news 2），污染物分为点源和扩散源，根据地理信息模型划分流域边界，再由水文模型模拟得到流域的水文信息，营养物质输入和相关参数取自不同数据库以及文献，有效估算了全球主要流域的溶解态无机和有机氮磷输出负荷。
10.strokal等人根据中国流域特征进一步完善了global news 2模型，提出了marina模型，针对中国流域的特征进行了相关参数的修正和数据来源的更新，补充了没有连接污水系统的人类排泄物所贡献的氮磷输出负荷，成功实现了中国六大流域在子流域尺度上的氮磷入海负荷估算以及未来情景下的氮磷入海负荷预测。
11.秦昊通过实地采样以及实验室分析得到辽河口湿地沉积物中toc、tn、tp的含量和降解系数，采用mike模型耦合内置eco lab模块对辽河口湿地进行了水动力-水质模拟，结果对比了辽河口湿地不同水文时期toc、tn、tp在沉积物表层和底层的时空分布和迁移归趋。
12.一般氮磷负荷估算经验模型为黑箱模型，难以对结果进行机理解释，而机理模型数据需求量大，当气候和土壤数据库不完备时，许多参数难以获取和确定，需要投入较多时间经济成本，性价比不高；传统入海氮磷负荷的生物化学趋势模拟往往没有将陆源氮磷负荷的产汇过程纳入计算，割裂了上游流域与下游河口海岸的紧密联系，无法评估陆源氮磷负荷输出至河口海岸水域后迁移转化过程和潜在的生态影响；此外，类似的，采用实地采样或文献资料作为数值模拟模型输入，无法解析入海氮磷负荷的来源和模拟结果的主要贡献源。
13.因此，需要一种能够便捷高效地实现陆源氮磷负荷输出-入海口汇流-河口海岸水环境归趋的全过程负荷估算和动态模拟的方法。


技术实现要素：

14.本发明的目的是提供一种陆海氮磷负荷归趋估算方法，可便捷高效地实现陆源氮磷负荷输出-入海口汇流-河口海岸水环境归趋的全过程负荷估算和动态模拟。
15.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
16.一种陆海氮磷负荷归趋估算方法，包括：
17.获取不同数据类型的统计数据；所述数据类型包括土地利用部分、经济部分、人口
部分、农业部分、畜牧业部分、流域信息和水库信息；
18.根据所述统计数据利用氮磷负荷灵活估算模型确定入海总氮磷负荷；
19.对所述入海总氮磷负荷进行时间尺度转换得到各入海口的氮磷浓度；
20.根据所述各入海口的氮磷浓度利用河口海岸数值模拟模型确定陆源氮磷输出负荷入海后的时空分布和生物化学趋势。
21.可选地，所述根据所述统计数据利用氮磷负荷灵活估算模型确定入海总氮磷负荷，具体包括：
22.根据所述统计数据利用所述氮磷负荷灵活估算模型量化营养物质从扩散源和点源输出到地表水体的负荷量；
23.根据所述统计数据利用所述氮磷负荷灵活估算模型量化营养物质从地表水体输出到子流域出口的负荷量；
24.根据所述统计数据利用所述氮磷负荷灵活估算模型量化营养物质从子流域出口输出到河口的负荷量；
25.根据所述营养物质从扩散源和点源输出到地表水体的负荷量、所述营养物质从地表水体输出到子流域出口的负荷量和所述营养物质从子流域出口输出到河口的负荷量确定入海总氮磷负荷。
26.可选地，所述对所述入海总氮磷负荷进行时间尺度转换得到各入海口的氮磷浓度，具体包括：
27.根据所述入海总氮磷负荷和流域日入海流量数据确定入海氮磷浓度；
28.将所述入海氮磷浓度按照径流占比进行分配，得到各入海口的氮磷浓度。
29.可选地，所述河口海岸数值模拟模型为mike 21 fm模型。
30.可选地，所述时空分布为溶解态无机氮和溶解态无机磷在不同时刻不同位置的浓度；所述生物化学趋势为溶解态无机氮和溶解态无机磷参与的浮游植物的生长繁殖过程。
31.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
32.本发明获取不同数据类型的统计数据；所述数据类型包括土地利用部分、经济部分、人口部分、农业部分、畜牧业部分、流域信息和水库信息；根据所述统计数据利用氮磷负荷灵活估算模型确定入海总氮磷负荷；对所述入海总氮磷负荷进行时间尺度转换得到各入海口的氮磷浓度；根据所述各入海口的氮磷浓度利用河口海岸数值模拟模型确定陆源氮磷输出负荷入海后的时空分布和生物化学趋势。通过氮磷负荷灵活估算模型和河口海岸数值模拟模型从而能够便捷高效地实现陆源氮磷负荷输出-入海口汇流-河口海岸水环境归趋的全过程负荷估算和动态模拟。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本发明提供的陆海氮磷负荷归趋估算方法示意图；
35.图2为本发明提供的陆海氮磷负荷归趋估算方法流程图。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.本发明的目的是提供一种陆海氮磷负荷归趋估算方法，可便捷高效地实现陆源氮磷负荷输出-入海口汇流-河口海岸水环境归趋的全过程负荷估算和动态模拟。
38.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
39.如图1和图2所示，本发明提供的一种陆海氮磷负荷归趋估算方法，可分三部分，分别是陆源氮磷输出负荷估算，入海口氮磷负荷分配和氮磷负荷入海后归趋模拟，包括：
40.步骤101：获取不同数据类型的统计数据；所述数据类型包括土地利用部分、经济部分、人口部分、农业部分、畜牧业部分、流域信息和水库信息。
41.步骤102：根据所述统计数据利用氮磷负荷灵活估算模型确定入海总氮磷负荷。
42.步骤102，具体包括：根据所述统计数据利用所述氮磷负荷灵活估算模型量化营养物质从扩散源和点源输出到地表水体的负荷量；根据所述统计数据利用所述氮磷负荷灵活估算模型量化营养物质从地表水体输出到子流域出口的负荷量；根据所述统计数据利用所述氮磷负荷灵活估算模型量化营养物质从子流域出口输出到河口的负荷量；根据所述营养物质从扩散源和点源输出到地表水体的负荷量、所述营养物质从地表水体输出到子流域出口的负荷量和所述营养物质从子流域出口输出到河口的负荷量确定入海总氮磷负荷。
43.陆源氮磷输出负荷估算依托于本发明提出的氮磷负荷灵活估算模型（flexible model to access nutrient loads from basins，f-manlb）实现。该模型在marina 2.0的基础上进行了改良，保留了概念模型的特性（机理公式和经验系数结合，数据需求量和准确性适中），在marina 2.0的基础上主要改良了三部分内容：1）提取并概化了流域水文信息，划分流域内河流的等级、走向、汇流等预处理可不必进行；2）根据文献和相关资料修正了部分子流域间的层级关系和部分公式参数，使其更符合现实情况，例如，修正东江下游出口为珠三角流域而非珠江河口以及将公式中的0.8修正为0.95（现有污水处理厂四级处理能达到的最大氮磷去除率为95%）；其中，为点源连接了污水系统的城镇人口排泄物中的无机氮进入地表水的占比，其中fe表示系数，pnt表示点源，din表示溶解态无机氮，hum表示人类，con表示连接（污水系统），urb表示城镇；为子流域j中污水系统处理过程中n的去除率。3）采用计算机编程语言打包模型公式，整体采取4组件式设计（由输入文件、模型主体、输出文件和配置文件组成），其中输入、输出和配置文件均采用大众熟知的excel工作簿格式，整理编辑数据更加便捷高效。
44.所需数据类型包含以下几大类：1）土地利用部分需要收集流域土地利用类型数据集，使用地理信息系统软件对每个子流域/城市进行掩膜提取、重分类和统计，得到农业用地占比agr和植被占比nat；2）经济部分为国内生产总值（gdp）；3）人口部分包括城镇常住人
口pop
urb
和乡村常住人口pop
rur
；4）农业部分包括各类农作物种植面积（稻谷、玉米、小麦、大豆、蔬菜等，分别以area1、area2、area3···
表示）；5）畜牧业部分包括各类牲畜的饲养量（猪、牛、羊、家禽等，分别以ani1、ani2、ani3···
表示）；6）流域信息包括流域以及子流域的自然流量（地表径流）q
nat
、耗水量q
con
和流域出口处的实际流量q
act
；7）水库信息包括流域内所有所属支流或干流的水库流量q
res
、容积v和深度h。
45.f-manlb模型通过划定流域以子流域，定量估算流域内不同来源排放的氮磷负荷，氮磷的具体形态分为din和dip两类，排放形式分为扩散源和点源，扩散源包括畜牧业动物粪便（ani）、化肥施用（fe）、没有连接污水系统的居民排泄物（hum.uncon），大气氮沉降（dep）和农作物和自然植被生物固氮（bio）；点源畜牧业动物粪便（ani）、无连接和有连接污水系统的居民排泄物（hum.uncon.urb, hum.con.urb）。
46.f-manlb模型通过三个主要递进步骤估算目标流域的氮磷输出负荷，第一步是量化营养物质从污染源输出到地表水体的负荷量，第二步是量化营养物质从地表水体输出到子流域出口的负荷量，第三步是量化营养物质从子流域出口输出到河口的负荷量。输出为上述三个步骤的计算结果以及不同来源以不同形态排放的氮磷负荷量。总公式如等式（1），主体步骤如公式（2）至公式（6）。
47.总公式：
48.（1）
49.其中，m
f.y.j
是营养物质（f：din、dip）输出到河口的负荷量（kg）；rs
f.y.j
是营养物质f从污染源y输出到地表水体的负荷量（kg/a）；fe
riv.f.outlet.j
是rs
f.y.j
输出到子流域j出口的比例（0-1）；fe
riv.f.mouth.j
是输出到河口的比例（0-1）。f为营养物质，此处根据形态具体分为din和dip两类。此外，y表示来源，如动物粪便、人类排泄物等，不同来源可能以两种形式排放：扩散源和点源，分别以dif和pnt表示。j表示子流域（若不区分子流域，也可表示单个流域）。
50.步骤1：量化营养物质从扩散源和点源输出到地表水体的负荷量rs
f.y.j
：
51.（2）
52.（3）
53.其中，rsdif
f.y.j
是营养物质f是从子流域j扩散源y输出到地表水的负荷量（kg）；wsdif
e.y.j
是营养元素（e：n、p）是从子流域j扩散源y输出到土地中的负荷量（kg/a）；g
f.j
是营养物质（f）施用到农业用地后，经过动物放牧和农作物收获，土壤中存留下来的比例（0-1）；fe
ws.f.j
是营养物质（f）进入到流域（j）地表水的比例（0-1）。同理，rspnt
f.y.j
是营养物质f是从子流域j点源y输出到地表水的负荷量（kg）；rspnt
e.y.j
是营养元素e是从子流域j点源y输出地表水的负荷量（kg/a）；fepnt
f.j
是营养物质f进入到子流域j地表水的比例（0-1）。公式（1）中rs
f.y.j
即为rsdif
f.y.j
与rspnt
f.y.j
之和。
54.步骤2：量化营养物质从地表水体输出到子流域出口的负荷量fe
riv.f.oulet.j
：
55.（4）
56.其中，d
f.j
是营养物质（din、dip）在子流域j水库中留存的比例（0-1）；l
f.j
是营养物质（din、dip）在子流域j水系中留存或损失的比例（0-1）；fqremj是营养物质（din、dip）在子
流域j水系中被各类用水去除的比例（0-1）。
57.步骤3：量化营养物质从子流域出口输出到河口的负荷量（fe
riv.f.mouth.j
）：
58.（5）
59.（6）
60.其中，fe
riv.f.mouth.jmt
、fe
riv.f.mouth.jmc
、fe
riv.f.mouth.jdc
分别为营养物质f从中游支流jmt、中游干流jmc、下游干流jdc输出到河口的比例；
jmt
fe
riv.f.outlet.jmc
、
jmt
fe
riv.f.outlet.jdc
分别为营养物质f从中游支流jmt出口输出到中游主干流jmc和下游主干流jdc的比例；
jmc
fe
riv.f.outlet.jdc
是营养物质f从中游主干流jmc输出到下游主干流jdc的比例。
61.步骤103：对所述入海总氮磷负荷进行时间尺度转换得到各入海口的氮磷浓度。
62.步骤103，具体包括：根据所述入海总氮磷负荷和流域日入海流量数据确定入海氮磷浓度；将所述入海氮磷浓度按照径流占比进行分配，得到各入海口的氮磷浓度。
63.入海口氮磷负荷分配：由于河口海岸数值模拟模型以网格为计算单元，地形精度要求较高，海岸轮廓和入海口的细分程度对模拟精度有一定影响，有必要区分主要入海口并为各个入海口指定输入时间序列文件。此外，f-manlb模型的输出结果是以年为时间尺度的入海总氮磷负荷（kg/a），而河口海岸数值模拟模型通常需要更细尺度的时间序列文件，为了模拟年内陆源氮磷负荷的入海归趋，需要将f-manlb模型输出结果进行转换以匹配河口海岸数值模拟模型输入的精度要求，以下提供一种日尺度数据的转换方法：
64.1）由于人类社会生产活动受天气影响小，可认为每日氮磷输出负荷相同，即日氮磷输出负荷为入海总氮磷负荷mf除以天数（以365天为例）。收集流域日入海流量数据d，将日氮磷输出负荷除以该流量求出入海氮磷浓度cf。
65.2）根据文献等资料确定各入海口的入海径流占比fri，将入海氮磷浓度按径流占比进行分配，即可得到各入海口的氮磷浓度c
f.i
。如公式（7）至公式（8）所示：
66.（7）
67.（8）
68.其中，cf为入海氮磷浓度（mg/l）；mf为入海总氮磷负荷（kg/a）；d为流域入海径流量（10
8 m3）；10-5
表示浓度单位转换；下标f代表不同形态的氮磷（din、dip）；c
f.i
为各入海口的氮磷浓度（mg/l）；fri为各入海口的入海径流占比（0-1）；i为入海口标号（i=1, 2, 3, ···
）。
69.步骤104：根据所述各入海口的氮磷浓度利用河口海岸数值模拟模型确定陆源氮磷输出负荷入海后的时空分布和生物化学趋势。所述河口海岸数值模拟模型借由丹麦dhi公司开发的以非结构网格为计算单元的二维水模拟平台mike 21 fm根据实际需求构建。所述时空分布为溶解态无机氮和溶解态无机磷在不同时刻不同位置的浓度；所述生物化学趋势为溶解态无机氮和溶解态无机磷参与的浮游植物的生长繁殖过程。
70.氮磷负荷入海归趋模拟：f-manlb模型得到的结果m
f.y.j
是目标流域当年的din和dip总输出负荷（kg），经过步骤2单位转化和分配之后可得到流域下游不同入海口处每日的din和dip浓度c
f.i
，制作成时间序列文件后作为mike数值模拟模型的数据输入。
71.氮磷入海归趋表示溶解态无机氮和溶解态无机磷参与浮游植物生长繁殖（浮游植
物生物量以叶绿素a浓度表示，μg/l）、扩散和沉积等生物地球化学过程，具体以叶绿素a（chlorophyll-a，chl-a）、din和dip的浓度时空分布表征。氮磷负荷入海归趋模拟由河口海岸数值模拟模型实现，此处以自主构建的mike 21 fm模型为例，主要分为数据收集、数据导入、模型参数设置、模型调试和最终模型运行5个部分，具体方法步骤如下：
72.1）数据收集和时间序列文件制作。导入流量和水质时间序列文件作为入海边界。确定研究区边界，并收集上游边界处各入海口的径流量，下游边界的潮位、研究区的风速、风向以及地形或水深数据。此外，还需要收集温度、盐度、溶解态无机氮、溶解态无机磷、叶绿素a和溶解氧（dissolved oxygen，do）等水质数据。不同类型的数据都将分别制作成时间序列文件，作为模型边界处的数据输入。整理后将所有类型的数据都划分成两部分，一部分用于初步模拟（数据集1），另一部分用于率定和验证（数据集2），按模型格式要求为各入海口和外海边界制作时间序列文件。此外，步骤103中得到的各入海口每天的氮磷浓度c
f.i
分别制作成din和dip时间序列文件（数据集3）。每一类数据都是一个时间序列文件，比如din时间序列文件包含不同边界处每天同一时刻的din浓度（mg/l）。绘制边界轮廓，导入水深地形数据集并进行空间插值得到研究区整体的地形。生成网格，优化调整网格数量和尺寸，导出网格文件。
73.2）于mike 21 fm模型主设置文件中设置模型时间范围和步长，导入网格文件、风场时间序列文件（研究区内监测点的风速和风向，单位分别为m/s和
°
）和糙率文件（根据上述地形网格文件计算每个网格的曼宁糙率系数，单位为m
1/3
/s）。
74.3）外海边界导入潮汐时间序列文件，设置相关参数。由于mike 21 fm模型为模块化设计，此处仅使用水动力模块和eco lab生态模拟模块即可，并采用数据集1。水动力模块中，分别为上游边界处的各个入海口导入流量时间序列文件（单位为m
³
/s），下游边界为外海，导入潮位时间序列文件（单位为m）。为保证模拟结果准确性，启用水动力模块中的温盐子模块，同样为各个入海口以及外海边界导入温度和盐度时间序列文件（单位分别为℃和psu）。eco lab模块中可根据需求选择不同的模板或自己编写相关公式，此处以“eutrophicationmodel1”模板为例：导入该模板文件后，为各入海口导入din、dip、do和chl-a时间序列文件，外海边界以及其他所需输入如无实测数据可参考文献等资料设置成常数。最后设置氮磷扩散速率、沉积速率、浮游植物吸收率等氮磷迁移转换系数。
75.4）运行模型，使用另一部分数据（数据集2）进行模型率定和验证。评估方法采用相关系数（r2）和纳什系数（nse），当r2接近于1，nse在0-1之间（越接近于1越好）时，可认为模型结果是可接受的，否则重新调整相关参数。氮磷迁移转换系数具体指代氮磷扩散速率、沉积速率、浮游植物吸收率等参数，具体可能为全局统一的常数，或者是其他参数（流速、温度、盐度等）的函数。具体用法为步骤3）中，在mike 21 fm模型中导入eco lab模块后，于该模型主设置文件中设置这些参数。
76.5）模型率定完成后，将eco lab模块中各入海口处的din和dip输入更改为对应的f-manlb陆源氮磷输出负荷模型估算结果（数据集3），再次运行河口海岸数值模拟模型，得到陆源氮磷输出负荷入海后的时空分布和生物化学趋势，氮磷负荷入海后的时空分布体现为din和dip在不同时刻不同位置的浓度（mg/l），生物化学趋势主要指din和dip参与浮游植物的生长繁殖过程，以叶绿素a（chl-a）的浓度时空分布表示（μg/l），即研究区域内不同时刻不同位置的din、dip和chl-a的浓度。
77.本发明提供的一种陆海氮磷负荷归趋估算系统，包括：
78.获取模块，用于获取不同数据类型的统计数据；所述数据类型包括土地利用部分、经济部分、人口部分、农业部分、畜牧业部分、流域信息和水库信息。
79.入海总氮磷负荷确定模块，用于根据所述统计数据利用氮磷负荷灵活估算模型确定入海总氮磷负荷。
80.时间尺度转换模块，用于对所述入海总氮磷负荷进行时间尺度转换得到各入海口的氮磷浓度。
81.模拟模块，用于根据所述各入海口的氮磷浓度利用河口海岸数值模拟模型确定陆源氮磷输出负荷入海后的时空分布和生物化学趋势。
82.作为一种可选地实施方式，所述入海总氮磷负荷确定模块具体包括：
83.第一负荷量确定单元，用于根据所述统计数据利用所述氮磷负荷灵活估算模型量化营养物质从扩散源和点源输出到地表水体的负荷量。
84.第二负荷量确定单元，用于根据所述统计数据利用所述氮磷负荷灵活估算模型量化营养物质从地表水体输出到子流域出口的负荷量。
85.第三负荷量确定单元，用于根据所述统计数据利用所述氮磷负荷灵活估算模型量化营养物质从子流域出口输出到河口的负荷量。
86.入海总氮磷负荷确定单元，用于根据所述营养物质从扩散源和点源输出到地表水体的负荷量、所述营养物质从地表水体输出到子流域出口的负荷量和所述营养物质从子流域出口输出到河口的负荷量确定入海总氮磷负荷。
87.作为一种可选地实施方式，所述时间尺度转换模块具体包括：
88.入海氮磷浓度确定单元，用于根据所述入海总氮磷负荷和流域日入海流量数据确定入海氮磷浓度。
89.分配单元，用于将所述入海氮磷浓度按照径流占比进行分配，得到各入海口的氮磷浓度。
90.本发明在河口海岸数值模拟模型的基础上耦合了陆源氮磷输出负荷估算概念模型，在数据需求量、准确性和机理解释性能方面取得了良好的平衡，保证了陆源氮磷输出负荷和入海氮磷负荷的一致性，对平原河网地区也有较好的适用性，有效提高不同地区陆海氮磷负荷迁移转化过程估算模拟的准确性和普适性，能够为沿岸城市社会经济发展和河口海岸生态环境保护等陆海统筹规划管理提供更加科学全面的参考。
91.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
92.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种陆海氮磷负荷归趋估算方法，其特征在于，包括：获取不同数据类型的统计数据；所述数据类型包括土地利用部分、经济部分、人口部分、农业部分、畜牧业部分、流域信息和水库信息；根据所述统计数据利用氮磷负荷灵活估算模型确定入海总氮磷负荷；对所述入海总氮磷负荷进行时间尺度转换得到各入海口的氮磷浓度；根据所述各入海口的氮磷浓度利用河口海岸数值模拟模型确定陆源氮磷输出负荷入海后的时空分布和生物化学趋势。2.根据权利要求1所述的陆海氮磷负荷归趋估算方法，其特征在于，所述根据所述统计数据利用氮磷负荷灵活估算模型确定入海总氮磷负荷，具体包括：根据所述统计数据利用所述氮磷负荷灵活估算模型量化营养物质从扩散源和点源输出到地表水体的负荷量；根据所述统计数据利用所述氮磷负荷灵活估算模型量化营养物质从地表水体输出到子流域出口的负荷量；根据所述统计数据利用所述氮磷负荷灵活估算模型量化营养物质从子流域出口输出到河口的负荷量；根据所述营养物质从扩散源和点源输出到地表水体的负荷量、所述营养物质从地表水体输出到子流域出口的负荷量和所述营养物质从子流域出口输出到河口的负荷量确定入海总氮磷负荷。3.根据权利要求1所述的陆海氮磷负荷归趋估算方法，其特征在于，所述对所述入海总氮磷负荷进行时间尺度转换得到各入海口的氮磷浓度，具体包括：根据所述入海总氮磷负荷和流域日入海流量数据确定入海氮磷浓度；将所述入海氮磷浓度按照径流占比进行分配，得到各入海口的氮磷浓度。4.根据权利要求1所述的陆海氮磷负荷归趋估算方法，其特征在于，所述河口海岸数值模拟模型为mike 21 fm模型。5.根据权利要求1所述的陆海氮磷负荷归趋估算方法，其特征在于，所述时空分布为溶解态无机氮和溶解态无机磷在不同时刻不同位置的浓度；所述生物化学趋势为溶解态无机氮和溶解态无机磷参与的浮游植物的生长繁殖过程。

技术总结
本发明公开一种陆海氮磷负荷归趋估算方法，涉及污染物管理领域，方法包括获取不同数据类型的统计数据；所述数据类型包括土地利用部分、经济部分、人口部分、农业部分、畜牧业部分、流域信息和水库信息；根据所述统计数据利用氮磷负荷灵活估算模型确定入海总氮磷负荷；对所述入海总氮磷负荷进行时间尺度转换得到各入海口的氮磷浓度；根据所述各入海口的氮磷浓度利用河口海岸数值模拟模型确定陆源氮磷输出负荷入海后的时空分布和生物化学趋势。本发明便捷高效地实现陆源氮磷负荷输出-入海口汇流-河口海岸水环境归趋的全过程负荷估算和动态模拟。动态模拟。动态模拟。


技术研发人员：杨盈 张宇健 苏美蓉 赵秀芳 殷金岩
受保护的技术使用者：岭南生态文旅股份有限公司
技术研发日：2023.06.28
技术公布日：2023/8/9