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中国环境科学 2024年第4期44卷 2111-2118页

作者：贾临东胡宏祥杜新忠雷秋良张天鹏刘宏斌蒋跃林安徽农业大学资源与环境学院农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室安徽合肥230036 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室农业农村部面源污染控制重点实验室北京100081

为探究适合的流域水质监测频率与采样策略,提高氮磷污染物负荷估算的精度,基于云南省洱源县凤羽河流域2011~2013年间逐日流量与总氮､总磷浓度的每日数据,在7d/次,14d/次,21d/次,28d/次4种采样频率下设定了3种不同的采样情景(情景a:普通... 详细信息

为探究适合的流域水质监测频率与采样策略,提高氮磷污染物负荷估算的精度,基于云南省洱源县凤羽河流域2011~2013年间逐日流量与总氮､总磷浓度的每日数据,在7d/次,14d/次,21d/次,28d/次4种采样频率下设定了3种不同的采样情景(情景a:普通随机取样､情景b:随机取样的基础上增加降水量超过10mm的水样样品采集,情景c:随机取样的基础上增加降水量超过25mm的水样样品采集).基于采样频率与采样情景的组合,利用LOADEST模型估算的总氮与总磷负荷,并与逐日连续水量水质数据计算的实测值进行比较,评估了不同取样频率和取样情景下LOADEST模型的负荷估算精度.结果表明:在LOADEST模型的估算过程中,同种采样频率下,增加降雨时期的浓度数据将会提高LOADEST模型的模拟精度;在降雨事件期间进行加密采样,不仅加大了工作量,且增加的采样次数过多(如情景b)使总氮的RMSE值由1.92增至2.26,总磷的RMSE值由0.08增至0.19,高估氮磷负荷,模型模拟精度降低.在四种不同的采样频率下,情景c中总氮的RMSE值范围为1.92~2.07,总磷的RMSE值范围为0.06~0.13,均取得了该频率下最低的RMSE值,模型估算精度最高;从不同频率与采样情景对模型估算结果的影响来看,对总氮负荷估算结果(RMSE值范围为1.92~2.52)影响要大于总磷(RMSE值范围为0.06~0.18).其中,情景a与情景b的负荷估算结果精度随着采样频率降低而降低.情景c的估算结果受现有取样频率降低的影响不明显.本研究表明,在常规固定频率水质监测基础上结合气象预报适量增加降雨时的采样可在28d/次的较低取样频率下得到较高的氮磷负荷估算精度,符合我国各地区环境水质采样频率,可为相关研究的水质采样策略提供一定的参考作用.

关键词： LOADEST模型总氮总磷采样情景负荷估算

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河流水质采样策略与频率对氮磷负荷估算影响研究

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中国环境科学 2023年

作者：贾临东胡宏祥杜新忠雷秋良张天鹏刘宏斌安徽农业大学资源与环境学院农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室中国农业科学院农业资源与农业区划研究所农业农村部面源污染控制重点实验室

为探究适合的流域水质监测频率与采样策略，提高氮磷污染物负荷估算的精度，本研究基于云南省洱源县凤羽河流域2011-2013年间逐日流量与总氮、总磷浓度的每日数据，在7d/次、14d/次、21d/次和28d/次4种采样频率下设定了三种不同的采样情... 详细信息

为探究适合的流域水质监测频率与采样策略，提高氮磷污染物负荷估算的精度，本研究基于云南省洱源县凤羽河流域2011-2013年间逐日流量与总氮、总磷浓度的每日数据，在7d/次、14d/次、21d/次和28d/次4种采样频率下设定了三种不同的采样情景(情景a:普通随机取样、情景b:随机取样的基础上增加降水量超过10mm的水样样品采集，和情景c:随机取样的基础上增加降水量超过25mm的水样样品采集).基于采样频率与采样情景的组合，利用LOADEST模型估算的总氮与总磷负荷，并与逐日连续水量水质数据计算的实测值的比较，评估了不同取样频率和取样情景下LOADEST模型的负荷估算精度。研究结果表明:(1)在LOADEST模型的估算过程中，同种采样频率下，增加降雨时期的浓度数据将会提高LOADEST模型的模拟精度.(2)在降雨事件期间进行加密采样，不仅加大了工作量，且增加的采样次数过多(如情景b)会影响模型模拟精度，高估氮磷负荷.在四种不同的采样频率下，情景c均取得了最低的RMSE值，模型估算精度最高.(3)从不同频率与采样情景对模型估算结果的影响来看，对总氮负荷估算结果影响要大于总磷.情景a与情景b的负荷估算结果精度随着采样频率降低而降低.情景c的估算结果受现有取样频率降低的影响不明显.本研究表明，在常规固定频率水质监测基础上结合气象预报适量增加降雨时的采样可在28d/次的较低取样频率下得到较高的氮磷负荷估算精度，符合我国各地区环境水质采样频率，可为相关研究的水质采样策略提供一定的参考作用.

关键词： LOADEST模型 RMSE 总氮总磷采样情景流失通量

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