香溪河流域水环境磷风险预报预警平台

doi:10.11988/ckyyb.20230992

raybet体育在线院报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (2): 172-178.DOI: 10.11988/ckyyb.20230992

香溪河流域水环境磷风险预报预警平台

张熔轩¹(), 张万顺¹^,²^,³(), 刘馨¹, 彭虹⁴, 陈勇⁵, 陈刚¹, 李翱¹

¹ 武汉大学资源与环境科学学院,武汉 430079
² 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉 430072
³ 武汉大学中国发展战略与规划研究院,武汉 430079
⁴ 武汉大学水利水电学院,武汉 430072
⁵ 中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉 430063

收稿日期:2023-09-12 修回日期:2024-04-11 出版日期:2025-02-01 发布日期:2025-02-01
通信作者:
张万顺(1965-),男,甘肃庆阳人,教授,博士,研究方向为环境规划与管理。E-mail: wszhang@whu.edu.cn
作者简介:
张熔轩(1999-),男,湖北武汉人,硕士研究生,研究方向为环境科学。E-mail: ZhangRongxuan@whu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金项目(41877531); 水环境综合治理智慧管控平台的建设研究项目(2022010444)

A Forecasting and Early Warning Platform for Phosphorus Risk of Water Environment in Xiangxi River Basin

ZHANG Rong-xuan¹(), ZHANG Wan-shun¹^,²^,³(), LIU Xin¹, PENG Hong⁴, CHEN Yong⁵, CHEN Gang¹, LI Ao¹

¹ School of Resource and Environmental Sciences, Wuhan University, Wuhan 430079, China
² State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China
³ China Institute of Development Strategy and Planning, Wuhan University, Wuhan 430079, China
⁴ School of Water Resources and Hydropower Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, China
⁵ China Railway Siyuan Survey and Design Group Co., Ltd., Wuhan 430063,China

Received:2023-09-12 Revised:2024-04-11 Published:2025-02-01 Online:2025-02-01

摘要/Abstract

摘要：

水环境质量预报预警是提升水污染防治现代化水平的重要支撑。提出了香溪河流域水环境磷风险平台技术体系,建立了香溪河流域水环境磷风险预报预警平台。该平台具备自动化收集多源异构的气象、水文、水质监测和污染源排放等底座数据并融合处理的功能,可为流域模型的边界条件和过程条件提供支撑,进一步对降雨过程、水文变化、总磷浓度和水环境风险提供预测和评价结果,并对2016年和2020年进行磷风险预报预警应用,为香溪河提升流域智慧化管理水平和推进磷风险管控提供技术支撑。

关键词: 水环境, 磷风险管控, 预报预警平台, 业务化应用, 香溪河流域

Abstract:

Forecasting and early warning of water quality are essential for advancing the modernization of water pollution prevention. In this study, we developed a technical framework for a phosphorus risk assessment platform and implemented a water environment platform for phosphorus risk forecasting and early warning. The platform automatically collects and integrates multi-source heterogeneous foundational data, including meteorological, hydrological, water quality monitoring, and pollution source discharge data, and generates boundary and process conditions for an air-land-water coupled model. The platform forecasts rainfall, hydrology, and total phosphorus concentrations, assesses phosphorus-related risks, and issues early warnings. The platform was applied to the Xiangxi River basin in 2016 and 2020, and has provided technical support for enhancing intelligent basin management and mitigating phosphorus risks in the Xiangxi River basin.

Key words: water environment, phosphorus risk control, forecasting and early warning platform, business application, Xiangxi River basin

中图分类号:

X522河流

张熔轩, 张万顺, 刘馨, 彭虹, 陈勇, 陈刚, 李翱. 香溪河流域水环境磷风险预报预警平台[J]. raybet体育在线院报, 2025, 42(2): 172-178.

ZHANG Rong-xuan, ZHANG Wan-shun, LIU Xin, PENG Hong, CHEN Yong, CHEN Gang, LI Ao. A Forecasting and Early Warning Platform for Phosphorus Risk of Water Environment in Xiangxi River Basin[J]. Journal of Changjiang River Scientific Research Institute, 2025, 42(2): 172-178.

数据库名称	数据类型	空间分辨率	来源
DEM	栅格	30 m×30 m	中国科学院地理空间数据云
土地利用/覆盖	栅格	30 m×30 m	中国科学院资源环境科学与数据中心
土壤属性	栅格	1∶4 000 000	地理系统科学数据共享平台
气象数据	文本数据	—	中国气象科学数据共享中心
河网水系	SHAPE矢量	—	图新地图高清卫星地图
“三磷”源信息	SHAPE矢量及文本数据	—	宜昌市生态环境局
点源信息	SHAPE矢量及文本数据	日尺度	宜昌市生态环境局
附加面源信息	SHAPE矢量及文本数据	—	宜昌市统计年鉴
水质数据	文本数据	—	宜昌市生态环境局
水文数据	文本数据	—	长江水利委员会水文局

数据库名称	数据类型	空间分辨率	来源
DEM	栅格	30 m×30 m	中国科学院地理空间数据云
土地利用/覆盖	栅格	30 m×30 m	中国科学院资源环境科学与数据中心
土壤属性	栅格	1∶4 000 000	地理系统科学数据共享平台
气象数据	文本数据	—	中国气象科学数据共享中心
河网水系	SHAPE矢量	—	图新地图高清卫星地图
“三磷”源信息	SHAPE矢量及文本数据	—	宜昌市生态环境局
点源信息	SHAPE矢量及文本数据	日尺度	宜昌市生态环境局
附加面源信息	SHAPE矢量及文本数据	—	宜昌市统计年鉴
水质数据	文本数据	—	宜昌市生态环境局
水文数据	文本数据	—	长江水利委员会水文局

预报模式	模拟起始日期	预报日期	总磷浓度/(mg·L^-1)			预报模式	模拟起始日期	预报日期	总磷浓度/(mg·L^-1)
预报模式	模拟起始日期	预报日期	预报值	预报日实测值	绝对误差	预报模式	模拟起始日期	预报日期	预报值	预报日实测值	绝对误差
未来1 d	1月12日		0.17		0.06	未来1 d	7月3日		0.11		0.01
未来2 d	1月11日	1月13日	0.17	0.11	0.06	未来2 d	7月2日	7月4日	0.18	0.10	0.08
未来3 d	1月10日		0.11		0.00	未来3 d	7月1日		0.22		0.12
未来1 d	1月31日		0.07		-0.06	未来1 d	8月15日		0.14		-0.02
未来2 d	1月30日	2月1日	0.12	0.13	-0.01	未来2 d	8月14日	8月16日	0.10	0.16	-0.06
未来3 d	1月29日		0.11		-0.02	未来3 d	8月13日		0.08		-0.08
未来1 d	3月1日		0.08		-0.01	未来1 d	9月4日		0.13		0.07
未来2 d	2月29日	3月2日	0.08	0.09	-0.01	未来2 d	9月3日	9月5日	0.09	0.06	0.03
未来3 d	2月28日		0.09		0.00	未来3 d	9月2日		0.05		-0.01
未来1 d	4月11日		0.14		-0.05	未来1 d	10月8日		0.08		-0.03
未来2 d	4月10日	4月12日	0.05	0.19	-0.14	未来2 d	10月7日	10月9日	0.02	0.11	-0.09
未来3 d	4月9日		0.03		-0.16	未来3 d	10月6日		0.11		0.00
未来1 d	5月2日		0.26		0.14	未来1 d	10月31日		0.07		-0.07
未来2 d	5月1日	5月3日	0.23	0.12	0.11	未来2 d	10月30日	11月1日	0.05	0.14	-0.10
未来3 d	4月30日		0.06		-0.07	未来3 d	10月29日		0.12		-0.02
未来1 d	6月11日		0.21		0.05	未来1 d	12月4日		0.08		-0.01
未来2 d	6月10日	6月12日	0.22	0.16	0.06	未来2 d	12月3日	12月5日	0.08	0.09	-0.01
未来3 d	6月9日		0.29		0.13	未来3 d	12月2日		0.06		-0.03

预报模式	模拟起始日期	预报日期	总磷浓度/(mg·L^-1)			预报模式	模拟起始日期	预报日期	总磷浓度/(mg·L^-1)
预报模式	模拟起始日期	预报日期	预报值	预报日实测值	绝对误差	预报模式	模拟起始日期	预报日期	预报值	预报日实测值	绝对误差
未来1 d	1月12日		0.17		0.06	未来1 d	7月3日		0.11		0.01
未来2 d	1月11日	1月13日	0.17	0.11	0.06	未来2 d	7月2日	7月4日	0.18	0.10	0.08
未来3 d	1月10日		0.11		0.00	未来3 d	7月1日		0.22		0.12
未来1 d	1月31日		0.07		-0.06	未来1 d	8月15日		0.14		-0.02
未来2 d	1月30日	2月1日	0.12	0.13	-0.01	未来2 d	8月14日	8月16日	0.10	0.16	-0.06
未来3 d	1月29日		0.11		-0.02	未来3 d	8月13日		0.08		-0.08
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未来2 d	2月29日	3月2日	0.08	0.09	-0.01	未来2 d	9月3日	9月5日	0.09	0.06	0.03
未来3 d	2月28日		0.09		0.00	未来3 d	9月2日		0.05		-0.01
未来1 d	4月11日		0.14		-0.05	未来1 d	10月8日		0.08		-0.03
未来2 d	4月10日	4月12日	0.05	0.19	-0.14	未来2 d	10月7日	10月9日	0.02	0.11	-0.09
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未来1 d	5月2日		0.26		0.14	未来1 d	10月31日		0.07		-0.07
未来2 d	5月1日	5月3日	0.23	0.12	0.11	未来2 d	10月30日	11月1日	0.05	0.14	-0.10
未来3 d	4月30日		0.06		-0.07	未来3 d	10月29日		0.12		-0.02
未来1 d	6月11日		0.21		0.05	未来1 d	12月4日		0.08		-0.01
未来2 d	6月10日	6月12日	0.22	0.16	0.06	未来2 d	12月3日	12月5日	0.08	0.09	-0.01
未来3 d	6月9日		0.29		0.13	未来3 d	12月2日		0.06		-0.03

采样日期Ⅲ类	总磷		风险判定
采样日期Ⅲ类	实测水质类别	预测水质类别	风险判定
2016-01-13	Ⅲ类	Ⅲ类	无风险
2016-02-01	Ⅲ类	Ⅱ—Ⅲ类	无风险
2016-03-02	Ⅱ类	Ⅱ类	无风险
2016-04-12	Ⅲ类	Ⅱ—Ⅲ类	无风险
2016-05-03	Ⅲ类	Ⅱ—Ⅳ类	存在风险
2016-06-12	Ⅲ类	Ⅳ类	存在风险
2016-07-04	Ⅱ类	Ⅲ—Ⅳ类	存在风险
2016-08-16	Ⅲ类	Ⅱ—Ⅲ类	无风险
2016-09-05	Ⅱ类	Ⅱ—Ⅲ类	无风险
2016-10-09	Ⅲ类	Ⅰ—Ⅲ类	无风险
2016-11-01	Ⅲ类	Ⅱ—Ⅲ类	无风险
2016-12-05	Ⅱ类	Ⅱ类	无风险

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A Forecasting and Early Warning Platform for Phosphorus Risk of Water Environment in Xiangxi River Basin

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