本發(fā)明屬于污染治理，尤其涉及一種基于流域的雨水徑流面源污染負(fù)荷預(yù)測(cè)方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、城市面源污染是指在雨水的沖刷、淋洗作用下，城市地表的各類污染物以徑流或面流狀、大范圍的形式，進(jìn)入城市降雨徑流的受納水體而導(dǎo)致的水環(huán)境污染。在我國快速的城市化進(jìn)程中，城市雨水徑流夾帶大量污染物進(jìn)入水體，已成為城市水質(zhì)惡化的重要原因。

2、雨水徑流污染防治是當(dāng)前及未來治水提質(zhì)的重點(diǎn)，要進(jìn)一步削弱初雨對(duì)考核斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)的影響，確保河道水質(zhì)長治久清，就需要對(duì)城市面源的污染排放量情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)控和處理措施。然而，影響城市面源污染的因子繁多，成因也較冗雜，導(dǎo)致面源污染難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于流域的雨水徑流面源污染負(fù)荷預(yù)測(cè)方法及裝置，以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)雨水徑流面源污染負(fù)荷。

2、本發(fā)明實(shí)施例的第一方面提供了一種基于流域的雨水徑流面源污染負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，包括：

3、獲取目標(biāo)流域斷面的各個(gè)匯水分區(qū)的衛(wèi)星遙感圖像數(shù)據(jù)，以及各個(gè)匯水分區(qū)在未來降雨時(shí)段的降雨預(yù)測(cè)信息；

4、對(duì)每個(gè)匯水分區(qū)，劃分多個(gè)功能區(qū)域；

5、根據(jù)所述衛(wèi)星遙感圖像數(shù)據(jù)，確定每個(gè)功能區(qū)域的下墊面分布信息；

6、根據(jù)每個(gè)功能區(qū)域的功能類型、降雨預(yù)測(cè)信息和下墊面分布信息，預(yù)測(cè)未來降雨時(shí)段內(nèi)每個(gè)功能區(qū)域的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線；

7、根據(jù)未來降雨時(shí)段內(nèi)每個(gè)功能區(qū)域的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線，確定未來降雨時(shí)段內(nèi)所述目標(biāo)流域斷面的雨水徑流面源污染負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果。

8、結(jié)合第一方面，在第一方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述降雨預(yù)測(cè)信息包括雨量等級(jí)，所述下墊面分布信息包括每種類型下墊面的面積占比；

9、所述根據(jù)每個(gè)功能區(qū)域的功能類型、降雨預(yù)測(cè)信息和下墊面分布信息，預(yù)測(cè)未來降雨時(shí)段內(nèi)每個(gè)功能區(qū)域的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線，包括：

10、將每個(gè)功能區(qū)域的功能類型、雨量等級(jí)和各下墊面的面積占比輸入至預(yù)先訓(xùn)練的面源污染預(yù)測(cè)模型中，得到未來降雨時(shí)段內(nèi)每個(gè)功能區(qū)域的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線；其中，所述面源污染預(yù)測(cè)模型為深度學(xué)習(xí)模型。

11、結(jié)合第一方面，在第一方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述方法還包括：預(yù)先訓(xùn)練所述面源污染預(yù)測(cè)模型；

12、所述預(yù)先訓(xùn)練所述面源污染預(yù)測(cè)模型包括：

13、獲取多個(gè)功能區(qū)域在不同雨量等級(jí)下監(jiān)測(cè)的污染物濃度時(shí)間序列和徑流排水量序列；

14、根據(jù)所述污染物濃度時(shí)間序列和所述徑流排水量序列，確定每個(gè)功能區(qū)域在不同雨量等級(jí)下的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線；

15、以每個(gè)功能區(qū)域的功能類型、雨量等級(jí)和各下墊面的面積占比作為初始模型的輸入，以對(duì)應(yīng)的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線作為所述初始模型的輸出，訓(xùn)練所述初始模型的連接權(quán)重，得到所述面源污染預(yù)測(cè)模型。

16、結(jié)合第一方面，在第一方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)未來降雨時(shí)段內(nèi)每個(gè)功能區(qū)域的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線，確定未來降雨時(shí)段內(nèi)所述目標(biāo)流域斷面的雨水徑流面源污染負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，包括：

17、對(duì)每個(gè)匯水分區(qū)的各個(gè)功能區(qū)域的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線進(jìn)行融合，得到每個(gè)匯水分區(qū)的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線；

18、對(duì)各個(gè)匯水分區(qū)的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線進(jìn)行融合，得到所述目標(biāo)流域斷面的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線；

19、基于所述目標(biāo)流域斷面的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線，確定未來降雨時(shí)段內(nèi)所述目標(biāo)流域斷面的雨水徑流面源污染負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果。

20、結(jié)合第一方面，在第一方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在所述對(duì)每個(gè)匯水分區(qū)的各個(gè)功能區(qū)域的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線進(jìn)行融合之前，還包括：

21、獲取每個(gè)功能區(qū)域的大氣污染數(shù)據(jù)和/或管道污染物沉積數(shù)據(jù)；

22、根據(jù)每個(gè)功能區(qū)域的大氣污染數(shù)據(jù)和/或管道污染物沉積數(shù)據(jù)，確定未來降雨時(shí)段內(nèi)每個(gè)功能區(qū)域的污染負(fù)荷調(diào)整曲線；

23、根據(jù)每個(gè)功能區(qū)域的污染負(fù)荷調(diào)整曲線，對(duì)每個(gè)功能區(qū)域的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線進(jìn)行調(diào)整。

24、結(jié)合第一方面，在第一方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在所述確定未來降雨時(shí)段內(nèi)所述目標(biāo)流域斷面的雨水徑流面源污染負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果之后，還包括：

25、根據(jù)所述目標(biāo)流域斷面的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線，確定所述目標(biāo)流域斷面的污染負(fù)荷最大值；

26、獲取所述目標(biāo)流域斷面的污染消納速率和水環(huán)境容量；

27、根據(jù)所述污染負(fù)荷最大值、所述水環(huán)境容量和所述污染消納速率，確定所述目標(biāo)流域斷面的恢復(fù)時(shí)間；

28、若所述恢復(fù)時(shí)間大于預(yù)設(shè)的時(shí)間閾值，則確定在所述未來降雨時(shí)段內(nèi)，需要執(zhí)行預(yù)設(shè)的面源污染削減策略。

29、結(jié)合第一方面，在第一方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在所述確定在所述未來降雨時(shí)段內(nèi)，需要執(zhí)行預(yù)設(shè)的面源污染削減策略之后，還包括：

30、根據(jù)所述目標(biāo)流域斷面的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線，確定所述未來降雨時(shí)段內(nèi)，斜率大于預(yù)設(shè)閾值的目標(biāo)時(shí)段；

31、將所述目標(biāo)時(shí)段，確定為執(zhí)行所述面源污染削減策略的時(shí)段。

32、本發(fā)明實(shí)施例的第二方面提供了一種基于流域的雨水徑流面源污染負(fù)荷預(yù)測(cè)裝置，包括：

33、獲取模塊，用于獲取目標(biāo)流域斷面的各個(gè)匯水分區(qū)的衛(wèi)星遙感圖像數(shù)據(jù)，以及各個(gè)匯水分區(qū)在未來降雨時(shí)段的降雨預(yù)測(cè)信息；

34、劃分模塊，用于對(duì)每個(gè)匯水分區(qū)，劃分多個(gè)功能區(qū)域；

35、處理模塊，用于根據(jù)所述衛(wèi)星遙感圖像數(shù)據(jù)，確定每個(gè)功能區(qū)域的下墊面分布信息；

36、預(yù)測(cè)模塊，用于根據(jù)每個(gè)功能區(qū)域的功能類型、降雨預(yù)測(cè)信息和下墊面分布信息，預(yù)測(cè)未來降雨時(shí)段內(nèi)每個(gè)功能區(qū)域的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線；

37、計(jì)算模塊，用于根據(jù)未來降雨時(shí)段內(nèi)每個(gè)功能區(qū)域的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線，確定未來降雨時(shí)段內(nèi)所述目標(biāo)流域斷面的雨水徑流面源污染負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果。

38、結(jié)合第二方面，在第二方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述降雨預(yù)測(cè)信息包括雨量等級(jí)，所述下墊面分布信息包括每種類型下墊面的面積占比；

39、所述預(yù)測(cè)模塊用于：

40、將每個(gè)功能區(qū)域的功能類型、雨量等級(jí)和各下墊面的面積占比輸入至預(yù)先訓(xùn)練的面源污染預(yù)測(cè)模型中，得到未來降雨時(shí)段內(nèi)每個(gè)功能區(qū)域的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線；其中，所述面源污染預(yù)測(cè)模型為深度學(xué)習(xí)模型。

41、結(jié)合第二方面，在第二方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述預(yù)測(cè)模塊還用于：預(yù)先訓(xùn)練所述面源污染預(yù)測(cè)模型；

42、所述預(yù)先訓(xùn)練所述面源污染預(yù)測(cè)模型包括：

43、獲取多個(gè)功能區(qū)域在不同雨量等級(jí)下監(jiān)測(cè)的污染物濃度時(shí)間序列和徑流排水量序列；

44、根據(jù)所述污染物濃度時(shí)間序列和所述徑流排水量序列，確定每個(gè)功能區(qū)域在不同雨量等級(jí)下的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線；

45、以每個(gè)功能區(qū)域的功能類型、雨量等級(jí)和各下墊面的面積占比作為初始模型的輸入，以對(duì)應(yīng)的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線作為所述初始模型的輸出，訓(xùn)練所述初始模型的連接權(quán)重，得到所述面源污染預(yù)測(cè)模型。

46、結(jié)合第二方面，在第二方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述計(jì)算模塊用于：

47、對(duì)每個(gè)匯水分區(qū)的各個(gè)功能區(qū)域的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線進(jìn)行融合，得到每個(gè)匯水分區(qū)的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線；

48、對(duì)各個(gè)匯水分區(qū)的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線進(jìn)行融合，得到所述目標(biāo)流域斷面的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線；

49、基于所述目標(biāo)流域斷面的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線，確定未來降雨時(shí)段內(nèi)所述目標(biāo)流域斷面的雨水徑流面源污染負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果。

50、結(jié)合第二方面，在第二方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在所述對(duì)每個(gè)匯水分區(qū)的各個(gè)功能區(qū)域的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線進(jìn)行融合之前，所述計(jì)算模塊還用于：

51、獲取每個(gè)功能區(qū)域的大氣污染數(shù)據(jù)和/或管道污染物沉積數(shù)據(jù)；

52、根據(jù)每個(gè)功能區(qū)域的大氣污染數(shù)據(jù)和/或管道污染物沉積數(shù)據(jù)，確定未來降雨時(shí)段內(nèi)每個(gè)功能區(qū)域的污染負(fù)荷調(diào)整曲線；

53、根據(jù)每個(gè)功能區(qū)域的污染負(fù)荷調(diào)整曲線，對(duì)每個(gè)功能區(qū)域的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線進(jìn)行調(diào)整。

54、結(jié)合第二方面，在第二方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在所述確定未來降雨時(shí)段內(nèi)所述目標(biāo)流域斷面的雨水徑流面源污染負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果之后，所述計(jì)算模塊還用于：

55、根據(jù)所述目標(biāo)流域斷面的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線，確定所述目標(biāo)流域斷面的污染負(fù)荷最大值；

56、獲取所述目標(biāo)流域斷面的污染消納速率和水環(huán)境容量；

57、根據(jù)所述污染負(fù)荷最大值、所述水環(huán)境容量和所述污染消納速率，確定所述目標(biāo)流域斷面的恢復(fù)時(shí)間；

58、若所述恢復(fù)時(shí)間大于預(yù)設(shè)的時(shí)間閾值，則確定在所述未來降雨時(shí)段內(nèi)，需要執(zhí)行預(yù)設(shè)的面源污染削減策略。

59、結(jié)合第二方面，在第二方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在所述確定在所述未來降雨時(shí)段內(nèi)，需要執(zhí)行預(yù)設(shè)的面源污染削減策略之后，所述計(jì)算模塊還用于：

60、根據(jù)所述目標(biāo)流域斷面的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線，確定所述未來降雨時(shí)段內(nèi)，斜率大于預(yù)設(shè)閾值的目標(biāo)時(shí)段；

61、將所述目標(biāo)時(shí)段，確定為執(zhí)行所述面源污染削減策略的時(shí)段。

62、本發(fā)明實(shí)施例的第三方面提供了一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述第一方面或第一方面的任意一種實(shí)現(xiàn)方式中的方法的步驟。

63、本發(fā)明實(shí)施例的第四方面提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述第一方面或第一方面的任意一種實(shí)現(xiàn)方式中的方法的步驟。

64、本發(fā)明實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)相比存在的有益效果是：

65、本發(fā)明實(shí)施例考慮到城市面源污染主要受到區(qū)域的功能類型、降雨預(yù)測(cè)信息和下墊面分布信息的耦合作用，因此通過對(duì)目標(biāo)流域斷面的匯水分區(qū)劃分功能區(qū)域，根據(jù)衛(wèi)星遙感圖像數(shù)據(jù)，確定功能區(qū)域的下墊面分布信息，然后根據(jù)每個(gè)功能區(qū)域的功能類型、降雨預(yù)測(cè)信息和下墊面分布信息，預(yù)測(cè)未來降雨時(shí)段內(nèi)每個(gè)功能區(qū)域的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線，該曲線能夠體現(xiàn)面源污染負(fù)荷隨時(shí)間的變化情況，最后根據(jù)每個(gè)功能區(qū)域的雨水徑流面源污染負(fù)荷曲線，得到目標(biāo)流域斷面的雨水徑流面源污染負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，可以幫助有關(guān)人員預(yù)測(cè)面源污染負(fù)荷，提前制定相應(yīng)的面源污染削減策略，有助于削弱初雨對(duì)考核斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)的影響，確保河道水質(zhì)長治久清。