一種區域地下水汙染風險評價方法
2023-07-30 11:00:51
專利名稱：一種區域地下水汙染風險評價方法
技術領域：
本發明屬於環境科學、環境風險和環境管理領域，尤其涉及一種利用多指標及空間可視化技術，綜合評價地下水汙染的風險的評價方法。
背景技術：
地下水是水循環的重要組成部分，是我國城市供水的重要水源，也是重要的飲用水源之一。隨著地下水資源的日益開發，其汙染日益嚴峻.如遭到農業面源和城市雨汙水逕流的汙染；城市化和工業化產生的汙水和固體垃圾的直接排放汙染；採礦和廢氣礦坑汙染；超量開採地下水引發的鹹水入侵和自然有害物質的溶解導致地下水水質惡化等。由於地下水交替程度較弱，自淨能力較低，對其汙染風險評價就顯得尤為重要 。通常在考慮評價區域地下水風險時，多採用過程分析法確定影響因素，認為地下水的易汙性、汙染源為汙染風險的主要決定要素。目前，國內外主要採用了 DRASTIC評價法研究地下水易汙性，並結合汙染源風險進行地下水汙染風險模糊評價.但該方法因其指標固定，未考慮具體評價區域特殊性(區域特徵汙染物、評價區特殊的水文地質條件、人口密集情況等)，因此會影響評價結果的準確性和精準度.地下水汙染風險評價包含各種複雜的問題，不僅與評價區自然水文地質條件有關，而且與區域特徵汙染物及其對人群的健康影響等諸多因素有關。在環境風險評價中，從評價範圍劃歸等級，區域地下水汙染風險評價屬於系統風險評價，其邊界要素是空間範圍、時間長度、風險種類(汙染源、特徵汙染物)、地下水綜合價值、人群健康風險。綜合地下水脆弱性性、地下水價值評估、區域汙染源特性及區域特徵汙染物健康風險評價等研究方法，構建針對區域特徵汙染的地下水汙染風險評價指標體系。建立多因素耦合的地下水汙染風險評價方法，本發明不考慮汙染物在包氣帶中的水平擴散，其核心是通過分析地下水汙染過程及其對人群的健康風險，提取主要的影響因素(易汙性、汙染源分析、價值評估、健康風險)，採用對應的方法對區域汙染，尤其是區域特徵汙染物的風險進行評價。利用GIS平臺進行構圖表徵，通過建立各因素的空間圖層，進行圖層疊加，表徵區域地下水汙染風險。建立了就某種或某幾種汙染物的多指標耦合評價方法，對不同地區不同自然條件、不同汙染類型的區域地下水風險的識別和防控具有重要的理論和現實意義。
發明內容
本發明針對區域地下水汙染風險評價中涉及的諸多影響因素及空間分析現狀，提供一種基於建立地下水汙染多評價指標體系及空間可視化技術的區域地下水汙染風險評價的方法。該方法包括如下2個步驟(I)選擇區域地下水汙染的主要因素，其中包括地下水脆弱性、汙染源分析、地下水價值評估、健康風險等；建立多指標區域地下水汙染風險評價指標體系並採用對應的方法對區域汙染，尤其是區域特徵汙染物的風險進行評價；(2)基於GIS技術將區域地下水脆弱性評價、汙染源分析、地下水價值評估、健康風險評估進行直接疊加或者加權疊加運算，得出區域地下水汙染風險評價圖，實現對經濟和生態環境複合系統下地下水汙染風險的評價。本發明的特徵在於綜合考慮地下水的多影響因素構建汙染風險的評價指標體系，在每一個子評價指標中按照區域地下水特點進行優化，並且對於評價結果進行可視化表徵。子評價指標一區域地下水易汙性評價地下水易汙性是指地下水在自然狀態下容易遭受外界汙染的程度。本發明採用DRASTIC指標法評價，其中，D :地下水埋深；R :淨補給量；A :含水層介質；S :土壤介質；T 地形；1 :非飽和帶的影響；C :含水層滲透係數的計算如公式(I)DRASTI CIndex=DrDw+RrRw+ArAw+SrSw+TrTw+IrIw+CrCw(I)式中，Dr、Rr、Ar、Sr、Tr、Ir>Cr 分別為各因子的分級值；Dw、Rw、Aw、Sw、Tw、Iw、Cw分別為各因子的權重值.但傳統DRASTIC評價法中的指標因素是固定不變的，在不同地區地下水易汙性的影響因素之間的相對重要程度有差異，評價指標體系也應有所不同，影響地下水易汙性的實際水文地質因素複雜，各評價區重點監控的特徵汙染物不同，對生態環境的風險也有差異.在具體評價時應根據實況，選取合適的區域評價指標，建立區域評價指標體系，結合模糊商榷理論，根據公式(2) - (8)確定指標權重，進行區域地下水易汙性評價。含水層易汙性是一個相對模糊的概念，因此用考慮指標連續變化計算得到的樣本指標的相對隸屬度ru取代DRASTIC模型中的指標定額.將各個參數評分劃分出10個級別的指標標準特徵值進行識別，則有7X10階指標標準特徵值矩陣Y = yih(2)式中yih為級另Ij h指標i的標準特徵值,1 = 1,2, ...，7;h=l, 2，...，10.設有η個待評價的樣本，每個樣本有m個評價指標，則根據實測數據構造評價指標特徵值矩陣X = Xij(3)利用各指標對極難汙染的相對隸屬度公式
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-mmmm S—-
S.I,義>Γ,」 J ⑷將矩陣X轉化為指標相對隸屬度矩陣R =R^ij基於相對隸屬度，計算第i個評價指標下第j個待評價樣本的評價指標特徵值比重
BPij = B,(5)
I .. -I和第i個評價指標的熵為
權利要求
1.一種區域地下水汙染風險評價方法包括如下2個步驟 (1)選擇區域地下水汙染的主要因素，其中包括地下水脆弱性、汙染源分析、地下水價值評估、健康風險；建立多指標區域地下水汙染風險評價指標體系並對區域汙染的風險進行評價； (2)基於GIS技術將區域地下水脆弱性評價、汙染源分析、地下水價值評估、健康風險評估進行直接疊加或者加權疊加運算，得出區域地下水汙染風險評價圖，實現對經濟和生態環境複合系統下地下水汙染風險的評價。
2.如權利要求I所述的區域地下水汙染風險評價方法，其特徵是區域地下水脆弱性評價的方法是基於DRASTIC模型，建立新的DPASLIC指標體系，適合於人口密度較大的平原地區；採用根據實際指標體系所建立的指標相對隸屬度代替原來的指標定額，結合模糊熵權法確定指標權重進行加權評價區域地下水脆弱性。
3.如權利要求I所述的區域地下水汙染風險評價方法，其特徵是區域地下水價值評估的方法是選取區域人均地下水資源量、人均可替代資源量、人均GDP及地下水用途四個指標，確定其在地下水價值評價中的等級標準值，利用模糊熵權法確定指標權重並與指標相對隸屬度進行加權得到地下水價值綜合值，進行地下水價值評價。
4.如權利要求I所述的區域地下水汙染風險評價方法，其特徵是區域汙染源特性評價中通過解析地表汙染源構成，從汙染源和汙染物出發，確定汙染源特性指標汙染源類型、位置、規模，汙染物的量、存在形式、衰減特徵、遷移特徵和毒性，並根據區域特性選擇合適指標體系，結合模糊數學方法，以定量的方式進行汙染源特性評價。
5.如權利要求I所述的區域地下水汙染風險評價方法，其特徵是區域地下水健康風險評價方法是基於健康風險評價四步法危害識別、計量-反應評估、暴露評價、風險表徵，運用模糊數學原理中的區間數原理，將風險值進行模糊分級，得到區域健康風險水平。
6.如權利要求I所述的區域地下水汙染風險評價方法，其特徵是區域地下水汙染風險可視化表徵方法是基於GIS平臺，將權利要求2、3、4、5所述的評價結果進行相應圖層賦值，分級併疊加成區域地下水汙染風險圖，完成可視化表徵。
全文摘要
本發明涉及境科學、環境風險和環境管理領域，尤其涉及一種利用多指標及空間可視化技術，綜合評價地下水汙染的風險的評價方法。綜合區域地下水脆弱性、地下水價值、汙染源特性、人群健康風險評價，利用GIS平臺構圖表徵，對區域地下水汙染風險進行可視化評價，提高了評估精度，便於直觀感受評價結果。其步驟包括(1)選擇區域地下水汙染的主要因素地下水脆弱性、汙染源分析、地下水價值評估、健康風險等；建立多指標區域地下水汙染風險評價指標體系並採用對應的方法對區域汙染，尤其是區域特徵汙染物的風險進行評價；(2)基於GIS製圖技術對區域地下水汙染風險指標進行疊加運算，得出風險圖，實現區域地下水汙染風險的可視化評價。
文檔編號G06Q10/00GK102880910SQ20121031589
公開日2013年1月16日 申請日期2012年8月30日 優先權日2012年8月30日
發明者楊彥, 王宗慶, 李定龍, 陸曉松, 劉亮 申請人:常州大學