一种河湖水下沉积物污染状况获取方法与流程

本发明涉及水下污染场地调查，更具体的，涉及一种河湖水下沉积物污染状况获取方法。

背景技术：

1、水资源作为基础性自然资源和战略性经济资源，支撑着经济社会的发展，是生态环境的重要控制性要素。近年来，绿色环保理念深入人心，人们对水污染带来的生态安全问题和环境健康风险愈发重视。

2、水污染的来源主要有工业废水、生活污水、农业面源污染、垃圾填埋渗滤液等，被污染的水跟随地下或地表径流进入河流、湖泊，导致河湖水质恶化，破坏生态环境，危害人类健康。污染物通过扩散、沉降等形式在河湖沉积物中聚集，沉积物中的污染物又向河湖中未被污染的水体释放，并随着水的流动不断扩大污染范围。且由于水层的遮挡，水下沉积物污染具有不易察觉、难以定位等特点，若对整个河湖进行全面的清淤治理，则花费巨大，因此亟需对河湖中的水下沉积物污染进行调查，圈定污染分布，评估其对水环境造成的风险，以制定科学的清淤治理规划。

3、目前河湖水下沉积物污染的调查主要以传统钻探方法为主，该方法在水上操作困难，且需要密集地布点钻探，否则将无法准确圈定污染区域，由于钻探数据具有在空间上非连续的特点，无法整体地掌握河湖水下沉积物污染的分布状况。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提出了一种河湖水下沉积物污染状况获取方法。

2、本发明提供了一种河湖水下沉积物污染状况获取方法，包括：

3、s01：获取河湖水体的电阻率值ρw的最小值ρwmin和最大值ρwmax，推测河湖沉积物污染区域电阻率值的最小值ρsmin和最大值ρsmax；

4、s02：获取河湖水深d的最大值dmax和平均值dave，确定水上连续高密度电法电缆的电极间距j；

5、s03：利用水上连续高密度电法进行快速测量，测量过程中搭载定位装置和测深装置，同时获取视电阻率数据、位置数据和水深数据，测量船只根据定位装置按照设定航线行驶；

6、s04：通过所述视电阻率数据对视电阻率进行反演，获得测量区域内沉积物的电阻率ρ，将电阻率ρ与推测河湖沉积物污染区域电阻率值的最小值ρsmin和最大值ρsmax进行对比，圈定疑似沉积物污染区域ω0；

7、s05：在疑似污染区域ω0内的设定位置采样沉积物原状样品，测定沉积物样品中的最低污染物浓度cmin和最高污染物浓度cmax，根据对应位置的电阻率ρ，建立电阻率ρ与沉积物污染物浓度c之间的定量关系；

8、s06：根据所述定量关系确定精确的沉积物污染的电阻率阈值ρmin、ρmax，并根据电阻率阈值对疑似污染区ω0进行识别，确定沉积物污染区范围ω。

9、本方案中，圈定疑似沉积物污染区域ω0，具体为：

10、采用水上连续高密度电阻率法进行水体和水下沉积物视电阻率的快速测量，获取河湖探测区域内的视电阻率数据；

11、对水上连续高密度电法获得的视电阻率数据进行数据处理和反演解译，得到探测区域的电阻率ρ；

12、对比反演得到的电阻率ρ与推测的河湖沉积物污染区域电阻率值的最小值ρsmin和最大值ρsmax，确定疑似沉积物污染区ω0。

13、本方案中，根据河湖水体的电阻率的最小值ρwmin和最大值ρwmax，推测河湖沉积物污染区域电阻率值的最小值ρsmin和最大值ρsmax，推测公式为：

14、

15、其中，0.2≤λ≤0.4，λ的取值大小由沉积物的孔隙度和固结程度决定，通常取λ＝0.3进行估算。

16、本方案中，根据河湖水深d的最大值dmax和平均值dave，确定水上连续高密度电法电缆的电极间距j，所述电极间距j的确定公式为：

17、本方案中，将电阻率ρ与推测河湖沉积物污染区域电阻率值的最小值ρsmin和最大值ρsmax进行对比，圈定疑似沉积物污染区域ω0，具体为：

18、在圈定疑似沉积物污染区域时，若污染将导致沉积物电阻率的增加，则疑似污染区域的电阻率值ρ0应满足αρsmin≤ρ0≤ρsmax；

19、若污染将导致沉积物电阻率的减小，则疑似污染区域的电阻率值ρ0应满足ρsmin≤ρ0≤βρsmax；

20、其中：α,β为控制疑似污染区域圈定范围的系数，α的取值范围为β的取值范围为α的取值越大，疑似污染区域圈定的范围越小，β的取值越小，疑似污染区域圈定的范围越小。

21、本方案中，在疑似污染区域ω0内的不同位置进行不同深度的钻探取样，以获取沉积物样品中的最低污染物浓度cmin和最高污染物浓度cmax。

22、本方案中，水上连续高密度电法测量的视电阻率数据的反演过程包含位置信息、水深和水体电阻率的约束。

23、本方案中，电阻率ρ与沉积物污染物浓度c之间的定量关系由线性拟合公式表述，沉积物污染的电阻率阈值ρmin、ρmax由下述公式确定：

24、若污染将导致沉积物电阻率的增加，则沉积物污染区域的电阻率阈值为：

25、

26、若污染将导致沉积物电阻率的减小，则沉积物污染区域的电阻率阈值为：

27、

28、其中，a为线性拟合公式中的斜率，若污染将导致沉积物电阻率的增加，则a为正值，若污染将导致沉积物电阻率的减小，则a为负值，污染导致沉积物电阻率的变化越大，则|a|越大；b为线性拟合公式中的截距，代表无污染状态下的沉积物电阻率。

29、本方案中，在疑似污染区ω0中，若沉积物的电阻率ρ1满足ρmin≤ρ1≤ρmax，则确定为沉积物污染区域ω。

30、本方案中，水体电阻率ρw的测量点数量、测量河湖水深d的测量点数量、水上连续高密度电阻率法测量航线的数量根据河湖的长度l、宽度w、面积s确定。

31、本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

32、1.本发明通过简单的点测河湖水体的电阻率值和水深，便可初步推测河湖沉积物污染区域电阻率值的范围，并确定水上连续高密度电法电缆的电极间距，减少了繁琐地前期勘察准备工作。

33、2.本发明利用水上连续高密度电法在圈定的疑似沉积物污染区域内快速地获取连续的沉积物电阻率数据，大大提升了沉积物污染调查的效率。

34、3.本发明通过电阻率剖面初步圈定疑似污染区域，仅在疑似污染区域内采集沉积物原状样品，节省了钻孔和化验的费用。

35、4.本发明建立了电阻率与沉积物污染物浓度之间的定量关系，根据所述定量关系，进而确定精确的沉积物污染电阻率阈值，对疑似污染区进行识别，从而精准定位了沉积物污染区的范围，使得清淤治理规划的制定更具科学行、针对性，改善了污染区域定位不精确的缺陷，提高了河湖水下沉积物污染探测的效率和精度，能在整体上掌握河湖水下沉积物的污染状况。

技术特征：

1.一种河湖水下沉积物污染状况获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种河湖水下沉积物污染状况获取方法，其特征在于，圈定疑似沉积物污染区域ω0，具体为：

3.根据权利要求1所述的一种河湖水下沉积物污染状况获取方法，其特征在于，根据河湖水体的电阻率的最小值ρwmin和最大值ρwmax，推测河湖沉积物污染区域电阻率值的最小值ρsmin和最大值ρsmax，推测公式为：

4.根据权利要求1所述的一种河湖水下沉积物污染状况获取方法，其特征在于，根据河湖水深d的最大值dmax和平均值dave，确定水上连续高密度电法电缆的电极间距j，所述电极间距j的确定公式为：

5.根据权利要求1所述的一种河湖水下沉积物污染状况获取方法，其特征在于，将电阻率ρ与推测河湖沉积物污染区域电阻率值的最小值ρsmin和最大值ρsmax进行对比，圈定疑似沉积物污染区域ω0，具体为：

6.根据权利要求1所述的一种河湖水下沉积物污染状况获取方法，其特征在于，在疑似污染区域ω0内的不同位置进行不同深度的钻探取样，以获取沉积物样品中的最低污染物浓度cmin和最高污染物浓度cmax。

7.根据权利要求1所述的一种河湖水下沉积物污染状况获取方法，其特征在于，水上连续高密度电法测量的视电阻率数据的反演过程包含位置信息、水深和水体电阻率的约束。

8.根据权利要求1所述的一种河湖水下沉积物污染状况获取方法，其特征在于，电阻率ρ与沉积物污染物浓度c之间的定量关系由线性拟合公式表述，沉积物污染的电阻率阈值ρmin、ρmax由下述公式确定：

9.根据权利要求1所述的一种河湖水下沉积物污染状况获取方法，其特征在于，在疑似污染区ω0中，若沉积物的电阻率ρ1满足ρmin≤ρ1≤ρmax，则确定为沉积物污染区域ω。

10.根据权利要求1所述的一种河湖水下沉积物污染状况获取方法，其特征在于，水体电阻率ρw的测量点数量、测量河湖水深d的测量点数量、水上连续高密度电阻率法测量航线的数量根据河湖的长度l、宽度w、面积s确定。

技术总结
本发明涉及一种河湖水下沉积物污染状况获取方法，包括以下步骤：通过点测河湖水体的电阻率值和水深，初步推测河湖沉积物污染区域电阻率值的范围；利用水上连续高密度电法在圈定的疑似沉积物污染区域内快速地获取连续的沉积物电阻率数据，在疑似污染区域内采集沉积物原状样品，建立电阻率与沉积物污染物浓度之间的定量关系，根据所述定量关系，进而确定精确的沉积物污染电阻率阈值，对疑似污染区进行识别，从而精准定位了沉积物污染区的范围。采用本发明的方法可以对河湖水下沉积物污染实现快速、准确地圈定，可以更科学地制定清淤治理规划，缩短施工周期，节省施工费用。

技术研发人员：王亚洵,王文峰,毛德强,李书鹏,韩晶晶,张家铭,郭丽莉
受保护的技术使用者：北京建工环境修复股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15