专利名称：一种农业活动区地下水风险分级分区评价方法
技术领域：
本发明属于地下水污染和风险评价领域，具体地是针对目前农业活动区地下水污染风险的新特点，提出一种合理的农业活动区地下水风险分级和分区评价方法。
背景技术：
在我国当前的用水结构中，地下水占据了全国总供水量的20%，饮用水供水量的70%，农田灌溉水量的40%，工业用水量的38%，这种用水结构短期内不会改变，因此地下水对我国今后经济和社会的可持续发展至关重要。同时，我国是一个农业大国，农药年产量达50万t，位居世界第二。使用量在23万t左右，平均施用量为2. 33kg/hm2。而施用的农药大约只有20%黏附在作物上，80%的农药最终进入土壤，在极端天气或灌溉情况下，农药极易渗入地下水，对其造成污染。近些年，我国农村地区地下水中农药时常被检出。如我国湖北省天门县产棉区因大量施用农药，致使当地饮用水受到严重污染，地下水中1605含量达1. 25mg/L，超过国家标准375倍，DDT含量达0. 44mg/L，超标1. 25倍，个别村镇井水已完全不能饮用；德州市部分地区地下水中已经检测到有机磷农药，且普遍存在超标的现象，喀什地区产棉大县莎车和英吉沙两县70%的地下水受到了敌敌畏、六六六、滴滴涕、久效磷、氧化乐果等不同程度的污染。因此，农业活动区农药对地下水的污染已经成为一种日益突出的问题，而作为我国大多数地区饮用水源的地下水一旦受到污染，人类的健康将受到巨大威胁，此外其治理也是一个极其困难的过程。如何科学有效地对这些使用大量农药的农业活动区地下水污染风险进行评估，为农药管理部门提供有力依据，从而最终减少农业生产过程中对地下水环境的污染的发生和蔓延，防范农药对生态系统和人体健康可能产生的风险，是一项亟待解决的科学问题。农业活动区农药对地下水的污染问题，一是当前的地下水水质标准中对农药的涉及较少，常规农药仅为滴滴涕和六六六，由于我国早已禁用这两种农药，不同地区开始使用不同的新型农药，因此，对评价指标要重新予以审视；二是对评价方法的选取，客观全面的评价方法也是对风险做出准确估计的基础；第三，农业活动区地下水污染状况在空间的可视化地展示，实现农业活动区地下水污染风险的分级和分区，这对农业活动区地下水污染的风险评估提出了更高要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种较为合理的农业活动区地下水风险分级分区评价方法，对农业活动区风险分区和分级并对地下水潜在风险区进行评价。为实现上述目的，本发明提供的农业活动区地下水风险分级分区评价方法，通过建立一套用作评价的指标体系，以空间离散化的方法布置采样点，采集地下水水样，并根据初选指标特征筛选指标，通过计算各指标的权重和各采样点指标的隶属度，对区域地下水污染风险做出综合评价，并对地下水风险进行分区和分级。所述的评价方法，其中，指标体系分为三层，顶层为目标层，中间层为准则层，底层为指标层；根据污染物类别，准则层的污染物类另包含有机污染物、无机污染物和重金属；有机污染物包括农业活动区的杀虫剂、除草剂、杀螨剂和杀菌剂；无机污染物包括常规的污染地下水的无机盐离子、酸碱度、总硬度、浑浊度、化学需氧量和生化需氧量；重金属包括铜、锋、铁、铅、镇、铺、络、神和萊。所述的评价方法，其中，空间离散化的方法布置采样点，是将采样点均匀布置在评价区域上，采用梅花布点法，采样点数量不低于15个；采集地下水水样时，应取自于地下水。所述的评价方法，其中，初选指标特征是通过比较指标间的相关性并比较相互之间的水质标准。所述的评价方法，其中，权重的计算是通过综合超标指数和无序指数两个指标的乘积来衡量指标的综合重要性；计算公式为
权利要求
1.一种农业活动区地下水风险分级分区评价方法，通过建立一套用作评价的指标体系，以空间离散化的方法布置采样点，采集地下水水样，并根据初选指标特征筛选指标，通过计算各指标的权重和各采样点指标的隶属度，对区域地下水污染风险做出综合评价，并对地下水风险进行分区和分级。
2.根据权利要求1所述的评价方法，其中，指标体系分为三层，顶层为目标层，中间层为准则层，底层为指标层；根据污染物类别，准则层的污染物类另包含有机污染物、无机污染物和重金属；有机污染物包括农业活动区的杀虫剂、除草剂、杀螨剂和杀菌剂；无机污染物包括常规的污染地下水的无机盐离子、酸碱度、总硬度、浑浊度、化学需氧量和生化需氧量；重金属包括铜、锌、铁、铅、镍、镉、铬、砷和汞。
3.根据权利要求1所述的评价方法，其中，空间离散化的方法布置采样点，是将采样点均匀布置在评价区域上，采用梅花布点法，采样点数量不低于15个；采集地下水水样时，应取自于地下水。
4.根据权利要求1所述的评价方法，其中，初选指标特征是通过比较指标间的相关性并比较相互之间的水质标准。
5.根据权利要求1所述的评价方法，其中，权重的计算是通过综合超标指数和无序指数两个指标的乘积来衡量指标的综合重要性；计算公式为
6.根据权利要求1所述的评价方法，其中，隶属度是将指标值与风险等级分级标准代入所选取的隶属度函数指计算得到，隶属度矩阵T及隶属度函数t = t(k，j)分别如下 对于正向指标
7.根据权利要求5所述的评价方法，其中，综合风险指数是用污染物所处等级的频率与风险级别来确定其重要性；计算公式为 上式中，a (j，k)为第j个指标低于或高于k等级的个数，u(k)为k等级对应的分值， 若地下水风险分为5类，则u (I)到u (5)分别为1、2、3、4、5。
8.根据权利要求5所述的评价方法，其中，无序指数是用熵来表示农业活动区地下水风险指标的权重大小，首先对原始数据做标准化处理，数据的标准化方法如下对于正向指标
9.根据权利要求5或6所述的评价方法，其中，综合权向量与隶属度矩阵的转置进行矩阵乘法运算，计算公式为Q = W ·τ'，其中，Q= [q(l)，q(2)，q(3)，q(4)，q(5)]，将上述矩阵乘以 V = lv(j)，j = 1，2，3，4，5}，v1、v2、v3、v4、v5 的取值分别为 100、80、60、40、20，可得到一个在20到100之间的综合得分值，这样将上述多指标综合评价变成了一个单指标的结果O
10.根据权利要求1所述的评价方法，其中，分级和分区的评价，是采用ArcGIS对地下水风险进行分区和分级将各采样点坐标与综合得分相对应，加载至ArcGIS中，对各采样点的离散数据进行空间差值，比较IDW插值、Kriging插值、Natural Neighbor插值和 Spline插值四种插值方法，选出最符合空间离散评价结果的插值方法，最后，采用该方法可得到 整个空间区域连续的水质得分，根据各水质得分等级区间将水质结果在空间上进行分类，得到区域连续的地下水风险分区分级图。
全文摘要
一种农业活动区地下水风险分级分区评价方法，通过建立一套用作评价的指标体系，以空间离散化的方法布置采样点，采集地下水水样，并根据初选指标特征筛选指标，通过计算各指标的权重和各采样点指标的隶属度，对区域地下水污染风险做出综合评价，并对地下水风险进行分区和分级。本发明针对我国农业活动区污染特点，具有较强的适应性和推广性，能够科学、合理地对农业活动区的地下水风险等级和风险分布做出评估。
文档编号G06F19/00GK102999709SQ20121055906
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者席北斗, 潘红卫, 何小松, 许其功, 姜永海, 白顺果 申请人:中国环境科学研究院