【摘 要】
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对河流物质通量的准确估算,可以让我们掌握河流各种物质输移的时空分布,为河道水环境治理工程提供决策依据。精确计算河流物质时段通量,理论上需要对该河段控制断面的流量和物质浓度做长时间连续观测。而在实际监测工作中,无法做到这一点。在我国,大中型河流水质测站的水质观测周期一般为1个月。以这些观测资料为基础,采用不同的年通量估算方法的准确性如何,一直是大家关心的热点问题。本文试图以观测较密的实测数据序列为基
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对河流物质通量的准确估算,可以让我们掌握河流各种物质输移的时空分布,为河道水环境治理工程提供决策依据。精确计算河流物质时段通量,理论上需要对该河段控制断面的流量和物质浓度做长时间连续观测。而在实际监测工作中,无法做到这一点。在我国,大中型河流水质测站的水质观测周期一般为1个月。以这些观测资料为基础,采用不同的年通量估算方法的准确性如何,一直是大家关心的热点问题。本文试图以观测较密的实测数据序列为基础,通过用不同时间间隔选取数据,对四类通量估算方法(时段平均法、比例估计法、数值积分法和回归分析法)得到的结果进行误差分析,为实际工作中水质通量的估算提供参考。采用的基础数据资料有:长江流域1980年主要水文测站的逐日水沙资料;长江汉口站2018年1月1日~9月11日流量及水质监测数据(流量数据监测时间间隔为1h,水质数据为3h)。从算法的无偏性和稳定性两个方面,对各计算方法的精度和适用范围进行分析,得出主要结论如下:(1)时段平均法、比例估计法和回归分析法在30天采样周期下,应用于汉口站硝酸氮和DOC通量估算时,估算均值与参照值接近,估算值波动范围小,算法的无偏性和稳定性相对较好;数值积分法应用于汉口站氨氮通量估算时,具有较好表现。(2)回归分析法在30天采样周期下,应用于长江流域悬移质通量估算,当取样周期大于某一临界值、测站控制流域面积大于某一临界值时,回归分析方法的表现急剧变差,通量估算值与真实值可能相差数十倍,算法基本失效。在本研究中,不同测站取样周期的临界值差别较大,而流域面积临界值在1万km~2~10万km~2之间。(3)除回归分析方法(reg01,reg02),其它9种算法的表现与取样周期、测站控制流域面积存在显著的相关关系。取样周期变长、测站控制流域面积较小都会导致算法的无偏性和稳定性变差;对于回归分析法,这种相关关系只存在于特定区间内。(4)根据悬移质通量计算结果,确定了各测站在常规取样周期下(30天)的最优通量估算方法,并成功应用于三峡库区3种污染物通量的年际变化及沿程变化分析工作。
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