获取汛期污染物通量的方法、装置、存储介质和电子设备与流程

本发明涉及环境监测，尤其涉及一种获取汛期污染物通量的方法、装置、存储介质和电子设备。

背景技术：

1、河流污染物通量（负荷）测算是水环境管理的基础工作，通过低频（通常为日、周或月级）的人工采样水质数据，采用平均浓度法、比例法（比值估计法）、回归法（如负载估计loadest）、加权回归法如时间、流量和季节的加权回归（wrtds，weighted regressions ontime, discharge, and season）等方法，将有限采样的水质数据扩展为连续通量，从而测算河流污染物通量。

2、随着高光谱-全光谱水质水量协同智能监测技术的发展，能够有效替换人工采样，使得水质、流量数据的获取频率能达到分钟级，但相关技术中，污染物通量的测算方法，由于主要针对低频采样数据进行设计，未能充分利用高分辨率监测数据在捕捉汛期短时强降雨-径流响应过程中的优势，使得高分辨率监测数据的利用效率较低，测算得到的污染物通量的精度较低；其次，由于汛期通常包含多场次独立的洪水事件，而污染物通量的测算方法，缺乏自动化识别各场次洪水事件边界并分别进行核算、加总的方法；最后，高频监测设备在实际运行中，其中的浓度传感器易受浊度骤变、维护窗口等因素影响，容易出现阶段性缺测，而测算方法采用的简单时间序列插值方法，未考虑同一场次洪水事件中的涨水段与退水段的浓度-流量关系存在系统性差异（即滞后现象）这一水文特性，导致缺测期间的水质浓度重建及基于重建的水质浓度计算的污染物通量结果存在较大误差，精度不高。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种获取汛期污染物通量的方法、装置、存储介质和电子设备。

2、具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：

3、根据本发明的第一方面，提供一种获取汛期污染物通量的方法，获取汛期污染物通量的方法包括：

4、对采集的汛期水质水量监测数据序列进行预处理，所述预处理包括对汛期水质水量监测数据序列中，标记为缺测的连续个数不超过预先设置的缺测阈值的水质水量监测数据，利用基于时间的线性插值方法进行的插值运算；

5、基于预处理的汛期水质水量监测数据序列中的流量数据序列，确定汛期的洪水事件及各洪水事件分别对应的起止时间；

6、针对每一洪水事件，依据该洪水事件的洪峰位置点及起止时间，将洪水事件划分为涨水段与退水段，基于涨水段与退水段对应的水质水量监测数据，计算该洪水事件的滞后指数，依据滞后指数确定该洪水事件的污染物迁移的滞后类型；

7、从预处理的汛期水质水量监测数据序列中，获取标记为缺测的连续个数超过所述缺测阈值的目标水质浓度数据，依据目标水质水量浓度数据对应的滞后类型及对应洪水事件的水质水量监测数据，重构所述目标水质浓度数据；

8、依据预处理的汛期水质水量监测数据序列及重构的目标水质浓度数据，得到水质水量重构数据序列，基于水质水量重构数据序列，获取汛期总通量及各场次洪水事件的污染物通量占汛期总通量的贡献占比。

9、本实施例的方法，在获取汛期水质水量监测数据序列后，对缺测的连续个数不超过缺测阈值的水质水量监测数据，利用插值运算进行补全，基于插值补全的数据进行洪水事件识别，并确定各场次洪水事件对应的污染物迁移的滞后类型，并针对缺测的连续个数超过缺测阈值的水质水量监测数据，依据该数据的滞后类型、所属的洪水阶段及对应洪水事件的数据，对缺测的数据进行重建，由于考虑汛期中的各洪水事件及洪水事件中涨退水阶段对应的浓度-流量响应规律，能够获得更高精度的缺测数据，从而基于高精度的缺测数据获取的污染物通量，精度较高，可用于地表水环境污染负荷核算、水污染防治精细化管理等场景，有效提升污染源头的管控效率及精度。

10、根据本发明的第二方面，提供一种获取汛期污染物通量的装置，获取汛期污染物通量的装置包括：

11、预处理模块，用于对采集的汛期水质水量监测数据序列进行预处理，所述预处理包括对汛期水质水量监测数据序列中，标记为缺测的连续个数不超过预先设置的缺测阈值的水质水量监测数据，利用基于时间的线性插值方法进行的插值运算；

12、事件获取模块，用于基于预处理的汛期水质水量监测数据序列中的流量数据序列，确定汛期的洪水事件及各洪水事件分别对应的起止时间；

13、类型确定模块，用于针对每一洪水事件，依据该洪水事件的洪峰位置点及起止时间，将洪水事件划分为涨水段与退水段，基于涨水段与退水段对应的水质水量监测数据，计算该洪水事件的滞后指数，依据滞后指数确定该洪水事件的污染物迁移的滞后类型；

14、数据重构模块，用于从预处理的汛期水质水量监测数据序列中，获取标记为缺测的连续个数超过所述缺测阈值的目标水质浓度数据，依据目标水质水量浓度数据对应的滞后类型及对应洪水事件的水质水量监测数据，重构所述目标水质浓度数据；

15、总通量获取模块，用于依据预处理的汛期水质水量监测数据序列及重构的目标水质浓度数据，得到水质水量重构数据序列，基于水质水量重构数据序列，获取汛期总通量及各场次洪水事件的污染物通量占汛期总通量的贡献占比。

16、根据本发明的第三方面，提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现第一方面的任意可能的实现方式中的获取汛期污染物通量的方法的步骤。

17、根据本发明的第四方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现第一方面的任意可能的实现方式中的获取汛期污染物通量的方法的步骤。

1.一种获取汛期污染物通量的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的获取汛期污染物通量的方法，其特征在于，所述对采集的汛期水质水量监测数据序列进行预处理，还包括：

3.根据权利要求1所述的获取汛期污染物通量的方法，其特征在于，所述基于预处理的汛期水质水量监测数据序列中的流量数据序列，确定汛期的洪水事件，包括：

4.根据权利要求1所述的获取汛期污染物通量的方法，其特征在于，所述基于涨水段与退水段对应的水质水量监测数据，计算该洪水事件的滞后指数，包括：

5.根据权利要求4所述的获取汛期污染物通量的方法，其特征在于，所述比较基准点对中的一候选比较基准点所属的洪水阶段为涨水段，所述基于该比较基准点对所属的洪水阶段对应的归一化流量数据序列、归一化水质浓度数据序列及预先设置的插值算法，获取所述比较基准点对的归一化水质浓度数据，包括：

6.根据权利要求5所述的获取汛期污染物通量的方法，其特征在于，所述获取第一基准点及第二基准点分别对应的归一化水质浓度数据及归一化流量数据，结合预先设置的插值算法，获取所述候选比较基准点的涨水归一化水质浓度数据，包括：

7.根据权利要求1至6任一项所述的获取汛期污染物通量的方法，其特征在于，所述依据目标水质浓度数据对应的滞后类型及对应洪水事件的水质水量监测数据，重构所述目标水质浓度数据，包括：

8.一种获取汛期污染物通量的装置，其特征在于，包括：

9.一种存储介质，其特征在于，存储介质上存储程序或指令，程序或指令被处理器运行时实现如权利要求1至7中任一项所述的获取汛期污染物通量的方法的步骤。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至7中任一项所述的获取汛期污染物通量的方法的步骤。