本發(fā)明涉及溫室氣體排放監(jiān)測(cè)技術(shù)，特別是涉及一種區(qū)域污水管網(wǎng)溫室氣體排放通量監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、城市排水系統(tǒng)（以污水管網(wǎng)為主）是整個(gè)城市水循環(huán)的重要組成部分，也是人為溫室氣體排放的重要來源。地下排水管網(wǎng)存在溫室氣體產(chǎn)生的有利環(huán)境。以甲烷（ch4）為例，在排水管網(wǎng)產(chǎn)生后經(jīng)與大氣聯(lián)通的管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)（如檢查井、泵站、排氣控制系統(tǒng)、下游污水廠各處理單元）釋放到大氣中。

2、目前，圍繞排水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處溫室氣體排放監(jiān)測(cè)方法主要有移動(dòng)測(cè)量法、靜態(tài)箱涵法、廢氣測(cè)量法。

3、然而，現(xiàn)有監(jiān)測(cè)方法存在以下幾個(gè)問題：

4、（1）移動(dòng)測(cè)量法指利用車輛搭載溫室氣體分析儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地表大氣溫室氣體濃度，通過溯源排放源和選擇濃度-通量經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算溫室氣體通量，該方法較為快速直接但結(jié)果不確定性大，且無法區(qū)分其他潛在生物源溫室氣體排放干擾。

5、（2）靜態(tài)箱涵法指在目標(biāo)監(jiān)測(cè)區(qū)域放置靜態(tài)箱涵創(chuàng)建相對(duì)穩(wěn)態(tài)封閉環(huán)境，通過監(jiān)測(cè)濃度梯度變化計(jì)算排放通量的方法，該方法較為準(zhǔn)確但監(jiān)測(cè)效率較為低下，對(duì)管網(wǎng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)選擇具有隨機(jī)性，依賴經(jīng)驗(yàn)，難以準(zhǔn)確覆蓋重點(diǎn)排放源。

6、（3）廢氣測(cè)量法指通過監(jiān)測(cè)目標(biāo)點(diǎn)位溫室氣體濃度和通量后計(jì)算排放通量的方法，該方法較為簡(jiǎn)單快速，但適用于溫室氣體濃度高，流速較為穩(wěn)定且干燥的封閉系統(tǒng)，排水管網(wǎng)溫室氣體釋放通量受污水管內(nèi)和地面氣流擾動(dòng)大，水汽含量高，背景干擾值大，較難實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量。

7、需要說明的是，在上述背景技術(shù)部分公開的信息僅用于對(duì)本技術(shù)的背景的理解，因此可以包括不構(gòu)成對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于克服上述背景技術(shù)中存在的缺陷，提供一種區(qū)域污水管網(wǎng)溫室氣體排放通量監(jiān)測(cè)方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種區(qū)域污水管網(wǎng)溫室氣體排放通量監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟：

4、s1、繪制移動(dòng)監(jiān)測(cè)路線指導(dǎo)圖并構(gòu)建排水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)集，所述排水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)集至少包括經(jīng)緯度坐標(biāo)或節(jié)點(diǎn)編號(hào)中的一種；

5、s2、基于所述移動(dòng)監(jiān)測(cè)路線指導(dǎo)圖，監(jiān)測(cè)溫室氣體排放羽流數(shù)據(jù)；

6、s3、將所述溫室氣體排放羽流數(shù)據(jù)與所述排水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)集結(jié)合，構(gòu)建排水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)羽流數(shù)據(jù)集，繪制排放熱點(diǎn)分布圖；

7、s4、根據(jù)所述排水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)羽流數(shù)據(jù)集和排放熱點(diǎn)分布圖，進(jìn)行關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)靜態(tài)箱實(shí)地監(jiān)測(cè)，計(jì)算溫室氣體排放通量。

8、進(jìn)一步地，步驟s4包括子步驟：

9、m1、計(jì)算排水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的羽流特征；

10、m2、基于所述排放羽流特征，確定典型節(jié)點(diǎn)；

11、m3、在所述典型節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行溫室氣體監(jiān)測(cè)；

12、m4、根據(jù)溫室氣體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算溫室氣體排放總量。

13、進(jìn)一步地，步驟s1中，所述移動(dòng)監(jiān)測(cè)路線指導(dǎo)圖通過地理信息處理平臺(tái)繪制，或利用編程語言通過繪圖庫實(shí)現(xiàn)繪制；所述移動(dòng)監(jiān)測(cè)路線指導(dǎo)圖還導(dǎo)入地理信息軟件系統(tǒng)以指導(dǎo)基于移動(dòng)測(cè)量法的區(qū)域污水管網(wǎng)溫室氣體監(jiān)測(cè)，如在監(jiān)測(cè)過程中提供路線規(guī)劃、導(dǎo)航、定位和進(jìn)度跟蹤等功能。

14、進(jìn)一步地，步驟s2中，基于移動(dòng)監(jiān)測(cè)路線指導(dǎo)圖，使用移動(dòng)測(cè)量法監(jiān)測(cè)區(qū)域排水管網(wǎng)溫室氣體排放羽流；利用移動(dòng)窗口法分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，識(shí)別溫室氣體排放羽流，并記錄溫室氣體排放羽流的時(shí)空標(biāo)簽；步驟s3中，基于步驟s1得到的排水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)集，加入監(jiān)測(cè)到的溫室氣體排放羽流的時(shí)空標(biāo)簽，根據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)空標(biāo)簽，將監(jiān)測(cè)到的溫室氣體排放羽流數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的排水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)集結(jié)合，構(gòu)建出排水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的羽流數(shù)據(jù)集。

15、進(jìn)一步地，步驟s2中，所述移動(dòng)監(jiān)測(cè)法包括：

16、使用移動(dòng)測(cè)量裝載平臺(tái)搭載在線溫室氣體測(cè)量?jī)x和定位設(shè)備如gps；

17、通過在線溫室氣體測(cè)量?jī)x實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄區(qū)域排水管網(wǎng)的溫室氣體排放數(shù)據(jù)；

18、利用定位設(shè)備同步獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精確位置信息；

19、結(jié)合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和位置信息，利用移動(dòng)窗口法分析并識(shí)別溫室氣體排放羽流；

20、記錄每個(gè)排放羽流的時(shí)空標(biāo)簽，包括位置和時(shí)間，并與排水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)集關(guān)聯(lián)，形成羽流數(shù)據(jù)集。

21、進(jìn)一步地，步驟s2中，羽流識(shí)別具體包括：

22、確定移動(dòng)窗口的長(zhǎng)度，并根據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度對(duì)窗口長(zhǎng)度進(jìn)行優(yōu)化；

23、采用百分?jǐn)?shù)插值法處理測(cè)定的羽流數(shù)據(jù)集，以排除時(shí)空短期擾動(dòng)對(duì)大氣背景值的影響，從而獲得一次平滑的大氣背景估算數(shù)據(jù)集；

24、計(jì)算每個(gè)移動(dòng)窗口長(zhǎng)度內(nèi)背景估算值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，并預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏差限值，對(duì)于超過該限值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，將其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)剔除并進(jìn)行插值處理，以獲得二次平滑的大氣背景估算數(shù)據(jù)集；

25、從測(cè)定的羽流數(shù)據(jù)集中剔除二次平滑的大氣背景估算數(shù)據(jù)集，以獲得排水管網(wǎng)的溫室氣體排放羽流數(shù)據(jù)集。

26、進(jìn)一步地，步驟s2中，攜帶時(shí)空標(biāo)簽的排水管網(wǎng)羽流數(shù)據(jù)集包括經(jīng)緯度坐標(biāo)、采樣時(shí)間、羽流特征值；對(duì)應(yīng)時(shí)空標(biāo)簽的排水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)集包括經(jīng)緯度坐標(biāo)、采樣時(shí)間、節(jié)點(diǎn)編號(hào)；排水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的羽流數(shù)據(jù)集包括經(jīng)緯度坐標(biāo)、采樣時(shí)間、羽流特征值、節(jié)點(diǎn)編號(hào)。

27、進(jìn)一步地，步驟m1中，基于對(duì)排放節(jié)點(diǎn)多次移動(dòng)測(cè)量監(jiān)測(cè)結(jié)果，計(jì)算排放節(jié)點(diǎn)各自的平均排放羽流特征數(shù)據(jù)，構(gòu)建排放節(jié)點(diǎn)的第一排放羽流特征值數(shù)據(jù)集；步驟m2中，進(jìn)行羽流分類和隨機(jī)抽樣，構(gòu)建排水管網(wǎng)典型節(jié)點(diǎn)羽流數(shù)據(jù)集；其中，由監(jiān)測(cè)得到的溫室氣體排放羽流的振幅值或面積計(jì)算得出平均排放羽流特征值；第一排放羽流特征值數(shù)據(jù)集中特征值包括所述平均排放羽流特征值。

28、進(jìn)一步地，所述排水管網(wǎng)典型節(jié)點(diǎn)羽流數(shù)據(jù)集包括經(jīng)緯度坐標(biāo)、采樣時(shí)間、羽流特征值、節(jié)點(diǎn)編號(hào)。

29、進(jìn)一步地，步驟s4具體包括：

30、在排水管網(wǎng)的典型節(jié)點(diǎn)處放置密閉的靜態(tài)箱涵；

31、在靜態(tài)箱涵的末端連接氣體取樣或監(jiān)測(cè)裝置，其中氣體取樣裝置通過氣袋取樣，并采用離線氣相色譜法分析以獲得溫室氣體濃度變化，進(jìn)而計(jì)算排放通量；

32、所述監(jiān)測(cè)裝置連接在線溫室氣體監(jiān)測(cè)儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄溫室氣體濃度，直接獲得排放通量數(shù)據(jù)；

33、根據(jù)各典型節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，計(jì)算區(qū)域排水管網(wǎng)的溫室氣體排放總量，其中各排放節(jié)點(diǎn)的排放量通過與典型節(jié)點(diǎn)排放量的比例關(guān)系換算得出，該比例關(guān)系基于典型節(jié)點(diǎn)與各排放節(jié)點(diǎn)的平均羽流特征值之比。

34、本發(fā)明具有如下有益效果：

35、本發(fā)明提供了一種結(jié)合移動(dòng)測(cè)量法和靜態(tài)箱涵法的區(qū)域污水管網(wǎng)溫室氣體排放通量監(jiān)測(cè)方法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)區(qū)域污水管網(wǎng)溫室氣體排放通量的便捷、快速且準(zhǔn)確的量化監(jiān)測(cè)。通過繪制移動(dòng)監(jiān)測(cè)路線指導(dǎo)圖和構(gòu)建排水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)集，本發(fā)明能夠準(zhǔn)確識(shí)別污水管網(wǎng)溫室氣體逸散點(diǎn)，并通過移動(dòng)監(jiān)測(cè)法監(jiān)測(cè)溫室氣體排放羽流，結(jié)合靜態(tài)箱涵法進(jìn)行原位監(jiān)測(cè)，從而降低移動(dòng)測(cè)量法的不確定性，提高監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)性。此外，本發(fā)明還通過多次移動(dòng)測(cè)量監(jiān)測(cè)結(jié)果計(jì)算排放節(jié)點(diǎn)的平均排放羽流特征數(shù)據(jù)，并進(jìn)行羽流分類和隨機(jī)抽樣，構(gòu)建排水管網(wǎng)典型節(jié)點(diǎn)羽流數(shù)據(jù)集，進(jìn)一步增強(qiáng)了監(jiān)測(cè)結(jié)果的代表性和可靠性。

36、本發(fā)明實(shí)施例中的其他有益效果將在下文中進(jìn)一步述及。