專利名稱：一種區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境科學(xué)、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境管理領(lǐng)域，尤其涉及一種利用多指標(biāo)及空間可視化技術(shù)，綜合評(píng)價(jià)地下水污染的風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)方法。
背景技術(shù)：
地下水是水循環(huán)的重要組成部分，是我國(guó)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(fā)，其污染日益嚴(yán)峻.如遭到農(nóng)業(yè)面源和城市雨污水逕流的污染；城市化和工業(yè)化產(chǎn)生的污水和固體垃圾的直接排放污染；采礦和廢氣礦坑污染；超量開采地下水引發(fā)的咸水入侵和自然有害物質(zhì)的溶解導(dǎo)致地下水水質(zhì)惡化等。由于地下水交替程度較弱，自凈能力較低，對(duì)其污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)就顯得尤為重要 。通常在考慮評(píng)價(jià)區(qū)域地下水風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，多采用過程分析法確定影響因素，認(rèn)為地下水的易污性、污染源為污染風(fēng)險(xiǎn)的主要決定要素。目前，國(guó)內(nèi)外主要采用了 DRASTIC評(píng)價(jià)法研究地下水易污性，并結(jié)合污染源風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行地下水污染風(fēng)險(xiǎn)模糊評(píng)價(jià).但該方法因其指標(biāo)固定，未考慮具體評(píng)價(jià)區(qū)域特殊性(區(qū)域特征污染物、評(píng)價(jià)區(qū)特殊的水文地質(zhì)條件、人口密集情況等)，因此會(huì)影響評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性和精準(zhǔn)度.地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)包含各種復(fù)雜的問題，不僅與評(píng)價(jià)區(qū)自然水文地質(zhì)條件有關(guān)，而且與區(qū)域特征污染物及其對(duì)人群的健康影響等諸多因素有關(guān)。在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，從評(píng)價(jià)范圍劃歸等級(jí)，區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)屬于系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，其邊界要素是空間范圍、時(shí)間長(zhǎng)度、風(fēng)險(xiǎn)種類(污染源、特征污染物)、地下水綜合價(jià)值、人群健康風(fēng)險(xiǎn)。綜合地下水脆弱性性、地下水價(jià)值評(píng)估、區(qū)域污染源特性及區(qū)域特征污染物健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等研究方法，構(gòu)建針對(duì)區(qū)域特征污染的地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。建立多因素耦合的地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，本發(fā)明不考慮污染物在包氣帶中的水平擴(kuò)散，其核心是通過分析地下水污染過程及其對(duì)人群的健康風(fēng)險(xiǎn)，提取主要的影響因素(易污性、污染源分析、價(jià)值評(píng)估、健康風(fēng)險(xiǎn))，采用對(duì)應(yīng)的方法對(duì)區(qū)域污染，尤其是區(qū)域特征污染物的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。利用GIS平臺(tái)進(jìn)行構(gòu)圖表征，通過建立各因素的空間圖層，進(jìn)行圖層疊加，表征區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)。建立了就某種或某幾種污染物的多指標(biāo)耦合評(píng)價(jià)方法，對(duì)不同地區(qū)不同自然條件、不同污染類型的區(qū)域地下水風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別和防控具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中涉及的諸多影響因素及空間分析現(xiàn)狀，提供一種基于建立地下水污染多評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及空間可視化技術(shù)的區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法。該方法包括如下2個(gè)步驟(I)選擇區(qū)域地下水污染的主要因素，其中包括地下水脆弱性、污染源分析、地下水價(jià)值評(píng)估、健康風(fēng)險(xiǎn)等；建立多指標(biāo)區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系并采用對(duì)應(yīng)的方法對(duì)區(qū)域污染，尤其是區(qū)域特征污染物的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)；(2)基于GIS技術(shù)將區(qū)域地下水脆弱性評(píng)價(jià)、污染源分析、地下水價(jià)值評(píng)估、健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行直接疊加或者加權(quán)疊加運(yùn)算，得出區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境復(fù)合系統(tǒng)下地下水污染風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)。本發(fā)明的特征在于綜合考慮地下水的多影響因素構(gòu)建污染風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，在每一個(gè)子評(píng)價(jià)指標(biāo)中按照區(qū)域地下水特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，并且對(duì)于評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行可視化表征。子評(píng)價(jià)指標(biāo)一區(qū)域地下水易污性評(píng)價(jià)地下水易污性是指地下水在自然狀態(tài)下容易遭受外界污染的程度。本發(fā)明采用DRASTIC指標(biāo)法評(píng)價(jià)，其中，D :地下水埋深；R :凈補(bǔ)給量；A :含水層介質(zhì)；S :土壤介質(zhì)；T 地形；1 :非飽和帶的影響；C :含水層滲透系數(shù)的計(jì)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(jí)值；Dw、Rw、Aw、Sw、Tw、Iw、Cw分別為各因子的權(quán)重值.但傳統(tǒng)DRASTIC評(píng)價(jià)法中的指標(biāo)因素是固定不變的，在不同地區(qū)地下水易污性的影響因素之間的相對(duì)重要程度有差異，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系也應(yīng)有所不同，影響地下水易污性的實(shí)際水文地質(zhì)因素復(fù)雜，各評(píng)價(jià)區(qū)重點(diǎn)監(jiān)控的特征污染物不同，對(duì)生態(tài)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)也有差異.在具體評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)況，選取合適的區(qū)域評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立區(qū)域評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，結(jié)合模糊商榷理論，根據(jù)公式(2) - (8)確定指標(biāo)權(quán)重，進(jìn)行區(qū)域地下水易污性評(píng)價(jià)。含水層易污性是一個(gè)相對(duì)模糊的概念，因此用考慮指標(biāo)連續(xù)變化計(jì)算得到的樣本指標(biāo)的相對(duì)隸屬度ru取代DRASTIC模型中的指標(biāo)定額.將各個(gè)參數(shù)評(píng)分劃分出10個(gè)級(jí)別的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)特征值進(jìn)行識(shí)別，則有7X10階指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)特征值矩陣Y = yih(2)式中yih為級(jí)另Ij h指標(biāo)i的標(biāo)準(zhǔn)特征值,1 = 1,2, ...，7;h=l, 2，...，10.設(shè)有η個(gè)待評(píng)價(jià)的樣本，每個(gè)樣本有m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，則根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)特征值矩陣X = Xij(3)利用各指標(biāo)對(duì)極難污染的相對(duì)隸屬度公式
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S.I,義>Γ,” J ⑷將矩陣X轉(zhuǎn)化為指標(biāo)相對(duì)隸屬度矩陣R =R^ij基于相對(duì)隸屬度，計(jì)算第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)下第j個(gè)待評(píng)價(jià)樣本的評(píng)價(jià)指標(biāo)特征值比重
BPij = B,(5)
I .. -I和第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵為
權(quán)利要求
1.一種區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法包括如下2個(gè)步驟 (1)選擇區(qū)域地下水污染的主要因素，其中包括地下水脆弱性、污染源分析、地下水價(jià)值評(píng)估、健康風(fēng)險(xiǎn)；建立多指標(biāo)區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系并對(duì)區(qū)域污染的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)； (2)基于GIS技術(shù)將區(qū)域地下水脆弱性評(píng)價(jià)、污染源分析、地下水價(jià)值評(píng)估、健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行直接疊加或者加權(quán)疊加運(yùn)算，得出區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境復(fù)合系統(tǒng)下地下水污染風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)。
2.如權(quán)利要求I所述的區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，其特征是區(qū)域地下水脆弱性評(píng)價(jià)的方法是基于DRASTIC模型，建立新的DPASLIC指標(biāo)體系，適合于人口密度較大的平原地區(qū)；采用根據(jù)實(shí)際指標(biāo)體系所建立的指標(biāo)相對(duì)隸屬度代替原來的指標(biāo)定額，結(jié)合模糊熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行加權(quán)評(píng)價(jià)區(qū)域地下水脆弱性。
3.如權(quán)利要求I所述的區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，其特征是區(qū)域地下水價(jià)值評(píng)估的方法是選取區(qū)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(gè)指標(biāo)，確定其在地下水價(jià)值評(píng)價(jià)中的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值，利用模糊熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重并與指標(biāo)相對(duì)隸屬度進(jìn)行加權(quán)得到地下水價(jià)值綜合值，進(jìn)行地下水價(jià)值評(píng)價(jià)。
4.如權(quán)利要求I所述的區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，其特征是區(qū)域污染源特性評(píng)價(jià)中通過解析地表污染源構(gòu)成，從污染源和污染物出發(fā)，確定污染源特性指標(biāo)污染源類型、位置、規(guī)模，污染物的量、存在形式、衰減特征、遷移特征和毒性，并根據(jù)區(qū)域特性選擇合適指標(biāo)體系，結(jié)合模糊數(shù)學(xué)方法，以定量的方式進(jìn)行污染源特性評(píng)價(jià)。
5.如權(quán)利要求I所述的區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，其特征是區(qū)域地下水健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法是基于健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)四步法危害識(shí)別、計(jì)量-反應(yīng)評(píng)估、暴露評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)表征，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)原理中的區(qū)間數(shù)原理，將風(fēng)險(xiǎn)值進(jìn)行模糊分級(jí)，得到區(qū)域健康風(fēng)險(xiǎn)水平。
6.如權(quán)利要求I所述的區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，其特征是區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)可視化表征方法是基于GIS平臺(tái)，將權(quán)利要求2、3、4、5所述的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)圖層賦值，分級(jí)并疊加成區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)圖，完成可視化表征。
全文摘要
本發(fā)明涉及境科學(xué)、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境管理領(lǐng)域，尤其涉及一種利用多指標(biāo)及空間可視化技術(shù)，綜合評(píng)價(jià)地下水污染的風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)方法。綜合區(qū)域地下水脆弱性、地下水價(jià)值、污染源特性、人群健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，利用GIS平臺(tái)構(gòu)圖表征，對(duì)區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行可視化評(píng)價(jià)，提高了評(píng)估精度，便于直觀感受評(píng)價(jià)結(jié)果。其步驟包括(1)選擇區(qū)域地下水污染的主要因素地下水脆弱性、污染源分析、地下水價(jià)值評(píng)估、健康風(fēng)險(xiǎn)等；建立多指標(biāo)區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系并采用對(duì)應(yīng)的方法對(duì)區(qū)域污染，尤其是區(qū)域特征污染物的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)；(2)基于GIS制圖技術(shù)對(duì)區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行疊加運(yùn)算，得出風(fēng)險(xiǎn)圖，實(shí)現(xiàn)區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)的可視化評(píng)價(jià)。
文檔編號(hào)G06Q10/00GK102880910SQ20121031589
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者楊彥, 王宗慶, 李定龍, 陸曉松, 劉亮 申請(qǐng)人:常州大學(xué)