專利名稱：一種基于勻質含水層滲透系數(shù)實測的區(qū)域地下水特殊脆弱性評價方法
技術領域：
本發(fā)明屬于環(huán)境科學和環(huán)境風險領域，尤其涉及水利工程領域和可視化技術，綜合評價區(qū)域地下水特殊脆弱性的方法。
背景技術：
地下水是水循環(huán)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(fā)，其污染日益嚴峻.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的溶解導致地下水水質惡化等。由于地下水交替程度較弱，自凈能力較低，對其污染風險評價就顯得尤為重要。通常所說的地下水脆弱性是指地下水的固有脆弱性，認為影響地下水的脆弱性的主要決定要素是水文地質條件。目前，國內外主要采用了 DRASTIC評價法研究地下水脆弱性，但該方法因其指標固定，未考慮具體評價區(qū)域特殊性(區(qū)域特征污染物、評價區(qū)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.地下水脆弱性性包含各種復雜的問題，不僅與評價區(qū)自然水文地質條件有關，而且與區(qū)域特征污染物等諸多因素有關，這種地下水脆弱性我們稱之為區(qū)域地下水特殊脆弱性。評價地下水脆弱性必然要考慮地下水滲透系數(shù)。獲得地下水滲透系數(shù)多采用數(shù)值模擬或實驗室模擬，如楊金忠(1998)等基于Lagrance方法和Euler方法對滲透系數(shù)盡力數(shù)值模型進行了數(shù)值模擬；梁愛民(2012)在非飽和土的滲透系數(shù)的試驗研究中采用穩(wěn)態(tài)滲流裝置對滲透系數(shù)進行了實驗室模擬。目前也有部分公開的地下水滲透系數(shù)測定裝置或方法專利，但裝置較復雜，計算繁瑣，且設備造價高，如申請?zhí)枮?01110202597. 4的一種測定土層原位滲透系數(shù)的裝置，申請?zhí)枮?01010018237. 4 一種用于測量土壤垂向飽和滲透系數(shù)的方法。本發(fā)明設計一種用于勻質含水層滲透系數(shù)的測定裝置，采用高精度水位計、流量傳感器，實時記錄水位變化、流量，裝置簡單，造價低廉，適用于野外測量潛水含水層滲透系數(shù)。采用這一裝置實測地下水滲透系數(shù)，評價地下水特殊脆弱性，實評價結果更準確、可 目。本發(fā)明基于實測滲透系數(shù)并結合區(qū)域污染物特性建立區(qū)域地下水特殊脆弱性評價方法，利用GIS平臺建立各因素的空間圖層，進行圖層疊加，構圖表征區(qū)域地下水特殊脆弱性。建立了就某種或某幾種污染物的多指標耦合評價方法，對不同地區(qū)不同自然條件、不同污染類型的區(qū)域地下水特殊脆弱性的識別具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對區(qū)域地下水特殊脆弱性評價中涉及的諸多影響因素及空間分析現(xiàn)狀，提供一種基于勻質含水層滲透系數(shù)實測的區(qū)域地下水特殊脆弱性評價方法。該方法包括如下4個步驟
(I)基于DRASTIC評價法選擇影響區(qū)域地下水特殊性的因素建立多指標區(qū)域地下水特殊脆弱性指標體系并采用模糊數(shù)學方法對區(qū)域地下水特殊脆弱性進行評價；(2)對區(qū)域特征污染物引起的地下水特殊脆弱性進行評價；(3)利用地下水滲透系數(shù)實測裝置，對區(qū)域不同巖性含水層的滲透系數(shù)進行實測；(4)將基于DRASTIC指標法得到的區(qū)域地下水特殊脆弱性評分圖與區(qū)域特征污染物特性評價圖利用GIS軟件進行疊加運算，得到區(qū)域地下水特殊脆弱性圖，完成區(qū)域地下水特殊脆弱性可視化表征。本發(fā)明的特征在于實測滲透系數(shù)并結合區(qū)域污染物特性建立區(qū)域地下水特殊脆弱性評價方法，利用Gis平臺進行構圖，表征區(qū)域地下水特殊脆弱性?！?br> I.基于DRASTIC指標法的區(qū)域的地下水特殊脆弱性評價地下水脆弱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指標法評價，其中，D :地下水埋深；R :凈補給量；A :含水層介質；S :土壤介質；T 地形；1 :非飽和帶的影響；C :含水層滲透系數(shù)的計算如公式(I)DRASTIC Index=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(tǒng)DRASTIC評價法中的指標因素是固定不變的，在不同地區(qū)地下水脆弱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，影響地下水脆弱性的實際水文地質因素復雜，各評價區(qū)重點監(jiān)控的特征污染物不同，對生態(tài)環(huán)境的風險也有差異.在具體評價時應根據(jù)實況，選取合適的區(qū)域評價指標，建立區(qū)域評價指標體系，結合模糊商榷理論，根據(jù)公式(2) - (8)確定指標權重，進行區(qū)域地下水脆弱性評價。含水層脆弱性是一個相對模糊的概念，因此用考慮指標連續(xù)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(shù)評分劃分出10個級別的指標標準特征值進行識別，則有7X10階指標標準特征值矩陣Y=yih (2)式中yih為級另Ij h指標i的標準特征值，i=l, 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(jù)實測數(shù)據(jù)構造評價指標特征值矩陣X=Xij (3)利用各指標對極難污染的相對隸屬度公式
fO — (r,瘋,}
r,
. :V...;.； ,!i',-I
^句 ι]4ν'ιι〗' I(4)將矩陣X轉化為指標相對隸屬度矩陣R =R^ij基于相對隸屬度，計算第i個評價指標下第j個待評價樣本的評價指標特征值比重
權利要求
1.一種基于勻質含水層滲透系數(shù)實測的區(qū)域地下水特殊脆弱性評價方法，包括以下4個步驟 (1)基于DRASTIC評價法選擇影響區(qū)域地下水特殊性的因素建立多指標區(qū)域地下水特殊脆弱性指標體系并采用模糊數(shù)學方法對區(qū)域地下水特殊脆弱性進行評價； (2)對區(qū)域特征污染物引起的地下水特殊脆弱性進行評價； (3)利用地下水滲透系數(shù)實測裝置，對區(qū)域不同巖性含水層的滲透系數(shù)進行實測； (4)將基于DRASTIC指標法得到的區(qū)域地下水特殊脆弱性評分圖與區(qū)域特征污染物特性評價圖利用GIS軟件進行疊加運算，得到區(qū)域地下水特殊脆弱性圖，完成區(qū)域地下水特殊脆弱性可視化表征。
2.如權利要求I所述一種基于勻質含水層滲透系數(shù)實測的區(qū)域地下水特殊脆弱性評價方法，其特征是污染物特性通常包括區(qū)域特征污染物吸附性、包氣帶進入含水層的通量或者污染物的有效形態(tài)。
3.如權利要求I所述基于GIS平臺對區(qū)域地下水進行可視化表征。
全文摘要
本發(fā)明涉及結合區(qū)域污染物特性建立區(qū)域地下水特殊脆弱性評價方法，基于GIS平臺表征區(qū)域地下水特殊脆弱性，包括如下3個步驟(1)基于DRASTIC評價法選擇影響區(qū)域地下水特殊性的主要因素，建立區(qū)域地下水特殊脆弱性指標體系并采用模糊數(shù)學方法對區(qū)域特征污染物引起的的地下水特殊脆弱性進行評價；(2)搭建地下水滲透系數(shù)實測裝置，對區(qū)域含水層滲透系數(shù)進行實測。(3)基于GIS技術將區(qū)域地下水特殊脆弱性評價進行疊加運算，對區(qū)域地下水特殊脆弱性進行可視化表征。
文檔編號G01N33/18GK102901799SQ201210388089
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權日2012年10月12日
發(fā)明者楊彥, 李定龍, 王宗慶 申請人:常州大學