流域水環境承載力評價方法及裝置、電子設備、存儲介質

本技術涉及隸屬于水環境評價，具體涉及一種流域水環境承載力評價方法及裝置、電子設備、存儲介質，適用于基于水質監測數據和環境質量標準快速評價流域水環境承載狀態。

背景技術：

1、水環境承載力是指一定時間和空間范圍內水環境系統對人類活動強度的支撐能力，是經濟社會系統與水環境系統交互作用下呈現的綜合狀態。在人類活動的強烈干擾下，當進入水體的污染物量超過水環境容量時，水體環境質量惡化，這是水環境超載的主要表現形式。流域是水資源和水環境問題科學研究與治理的基本單元，開展流域水環境承載力評價對促進流域可持續發展研究和管理具有重要的理論和實踐意義。

2、當前流域水環境承載力評價方法主要有三類方法：第一類方法是從污染物排放量和水環境容量的排納關系角度評價水環境承載能力的大小，該方法的主要特點是概念清晰，易于理解和應用，但是計算過程復雜，研究結果的不確定性較強；第二類方法是采用指標綜合評價方法，選擇表征人類活動強度和水環境質量與治理水平等指標，建立水環境承載力指標評價體系，采用綜合評價法計算水環境承載力相關指數，該方法具有操作簡便，適用性強的特點，但是指標體系和權重設置具有主觀性，導致不同區域和不同研究之間缺乏可比性；第三類方法是基于水質指標的水環境承載力評價，該方法主要基于水質達標率等水環境質量評價指標計算承載力，具有數據易于獲取，計算簡便的特點，但是該方法無法考慮不同水質站之間的上下游拓撲關系，難以全面反映流域水環境承載力整體狀態。

技術實現思路

1、本技術的目的是提出一種流域水環境承載力評價方法及裝置、電子設備、存儲介質，采用水質監測站點的濃度信息和站點空間拓撲關系計算流域水環境承載力，通過集水面積加權計算以解決流域水環境承載力評價中監測點位代表性不足的問題。

2、根據本技術實施例的第一方面，提供一種流域水環境承載力評價方法，包括：

3、采集流域主要河流斷面的集水面積、水質監測數據和水質評價標準信息；

4、根據所述集水面積，計算不同河流斷面的承載力面積權重；

5、根據所述水質監測數據和水質評價標準，計算水質指標的負載指數；

6、根據所述水質指標的負載指數，計算每個河流斷面的負載指數；

7、根據每個河流斷面的負載指數和不同河流斷面的承載力面積權重；

8、根據所述流域水環境承載力指數，將其與水環境承載力評價標準比較，判斷流域所處的承載力等級。

9、可選的，所述流域主要河流斷面集水面積為以河流斷面為出口流域分水線包圍形成的面積；所述的水質監測數據包括具有環境質量標準要求的污染物指標含量數據；所述水質評價標準包括流域所在地區執行的水環境質量評價標準或國際通用標準。

10、可選的，根據所述集水面積，計算不同河流斷面的承載力面積權重，包括：

11、采用以下公式計算不同河流斷面的承載力面積權重：

12、

13、式中，si是河流斷面i的面積權重，無量綱；aui為斷面i與上游相鄰斷面之間的集水面積，如果該斷面以上無監測斷面，則取該斷面以上的所有集水面積，km2；adi為斷面i與下游相鄰斷面之間的集水面積，如果該斷面以下無監測斷面，則取該斷面與流域出口(河口)之間的集水面積，km2。

14、可選的，根據所述的水質監測數據和水質評價標準，計算水質指標的負載指數；包括：

15、選取水質評價標準中水質指標的最優和最劣數值，以最優數值對應的負載指數記為0，以最劣數值對應負載指數為100，負載指數越高表示壓力越大；

16、采用線性內插法計算斷面不同水質指標的負載指數。

17、可選的，根據所述的水質指標的負載指數，采用內梅羅指數法計算每個河流斷面的負載指數，計算公式如下：

18、

19、mii＝max(wiij)

20、

21、式中，ii為第i個斷面的負載指數；mii和awi分別為第i個斷面的多指標負載指數的最大值和平均值；j為評價指標的數量。

22、可選的，根據每個河流斷面的負載指數和不同河流斷面的承載力面積權重，計算流域水環境承載力指數，包括：

23、將斷面負載指數與斷面承載力面積權重相乘，獲得加權的斷面負載指數；

24、根據所述加權的斷面負載指數，求解所有斷面負載指數之和，獲得流域水環境承載力指數。

25、可選的，所述的水環境承載力評價標準包括確定評價等級的指數區間和名稱，其中，評價等級的名稱分為四個等級，從強到弱分別為強可承載、中可承載、弱可承載和超載，其中：

26、強可承載的指數區間對應水環境質量的環境背景值或最優水質等級下的水環境承載力指數區間；

27、中可承載的指數區間對應水環境質量標準的飲用水限值下的水環境承載力指數區間；

28、弱可承載的指數區間對應具有使用功能的水體環境質量標準限值下的水環境承載力指數區間；

29、超載的指數區間對應喪失使用功能的水體環境質量標準限值下的水環境承載力指數區間。

30、根據本技術實施例的第二方面，提供一種流域水環境承載力評價裝置，包括：

31、采集模塊，用于采集流域主要河流斷面的集水面積、水質監測數據和水質評價標準；

32、權重計算模塊，用于根據所述集水面積，計算不同河流斷面的承載力面積權重；

33、指標負載指數模塊，用于根據所述水質監測數據和水質評價標準，計算水質指標的負載指數；

34、斷面負載指數模塊，用于根據所述水質指標的負載指數，計算每個河流斷面的負載指數；

35、承載力計算模塊，用于根據每個河流斷面的負載指數和不同河流斷面的承載力面積權重，計算流域水環境承載力指數；

36、評價模塊，用于根據所述流域水環境承載力指數，將其與水環境承載力評價標準比較，判斷流域所處的承載力等級。

37、根據本技術實施例的第三方面，提供一種電子設備，包括：

38、一個或多個處理器；

39、存儲器，用于存儲一個或多個程序；

40、當所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執行，使得所述一個或多個處理器實現如第一方面所述的方法。

41、根據本技術實施例的第四方面，提供一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機指令，該指令被處理器執行時實現如第一方面所述方法的步驟。

42、本技術的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：

43、本技術采用河流斷面水質數據、環境質量標準和斷面集水面積信息評價流域水環境承載力，數據獲取途徑廣泛，數據需求量低，計算過程簡單，提出的方法在不同人為干擾程度的流域均具有普遍的適用性。

44、本技術使用河流斷面集水面積作為流域環境承載力計算的權重依據，將集水區環境壓力與其控制斷面水質聯系起來，使得基于斷面評價的結果能夠充分體現集水區環境壓力的重要作用，實現了從斷面負載狀態到流域面上負載狀態的有效傳遞。

45、本技術提出一種基于水環境功能的環境承載力狀態等級劃分方法，賦予了每個承載力等級的具體環境內涵與意義，克服當前研究中等級劃分的主觀性和模糊性問題。根據水體表現出的環境功能差異，考慮自然和人為干擾強度，提出了具有明確環境與社會意義的承載力等級。

46、應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本技術。