一种有色污染场地降雨径流重金属扩散通量的计算方法

本发明属于重金属污染治理，具体涉及一种有色污染场地降雨径流重金属扩散通量的计算方法。

背景技术：

1、土壤是人类生存环境的重要组成部分，是一种难以再生甚至是不可再生的有限资源。有色金属选冶废渣是一种典型的重金属污染源，含有大量重金属污染物，如砷、铅、锌、镉、铜、铬等。随着工业的发展，这些废渣的产排量不断增加，再加上历史遗留的废渣堆存，造成的土壤重金属污染日益严重。

2、明确污染源，并掌握重金属从污染场地到环境影响区的迁移路径和通量，是重金属污染场地精准、高效、长久修复的重要前提。目前对于有色污染场地的源解析，多数进行基于数学统计法进行，简单判断影响区重金属来源。这些方法通过分区、聚类等手段，有助于理解重金属如何在污染地区迁移，但不能描绘重金属的迁移路径，更不能进一步定量地判断污染源对影响区的具体影响。

3、降雨淋滤是选冶废渣堆重金属释放的主要途径之一，淋滤液重金属通过径流和渗流进行迁移，并在土壤中由于离子交换、络合、沉淀等作用吸附累积造成污染。降雨径流和渗流受区域地形地貌、水文地质的影响较大，通常经过模拟的形式来描述重金属的迁移过程，但由于建模技术难度高、所需数据量大、输入参数复杂，在面对不同水文地质环境和重金属污染类型时，不能快速的适配。因此，急需一种简单、快速的方法，对有色污染场地降雨径流重金属扩散通量进行计算。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种有色污染场地降雨径流重金属扩散通量的计算方法，在源解析确定污染源的基础上，利用流域分析+help模型+淋滤实验，明确降雨淋滤后污染物随径流和渗流的扩散通量，以及地表径流的迁移路径，为场地污染阻隔和修复提出指导意义。

2、对研究区域四个方向分别展开相关性分析，这有助于探究研究区域内重金属的传输路径和扩散方式；

3、为了达到上述技术目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

4、一种有色污染场地降雨径流重金属扩散通量的计算方法，包括以下步骤：

5、s1：源解析：采用相关性分析+主成分分析+同位素分析——影响区重金属与污染源有关，利用软件spss23.0对污染场地周边土壤重金属展开相关性分析和pca分析，根据重金属之间的相关性判断影响区重金属的可能来源；

6、s2：同位素分析：对不低于5个点位的冶炼渣和不低于20个点位的周围环境土壤展开铅同位素测定，根据铅同位素结果判定影响区土壤与污染源是否存在化学关系；

7、s3：流域分析：利用arcgis10.3软件流域分析模块基于格网dem对水文特征进行提取分析；判断研究区域的径流流向与汇集；具体分析流程为：dem数据预处理、确定地表径流流向；

8、s4：扩散通量计算：利用help模型对污染场地进行水平衡计算，判断出场地对降雨量的分配(蒸发、水平扩散、垂直下渗)，除去蒸发量，剩余降雨量结合场地冶炼渣堆存面积和堆存质量计算液固比；根据液固比设计淋滤实验，计算淋滤液重金属浓度，进而计算扩散通量。

9、优选的，所述dem数据预处理具体为：利用arcgis10.7水文分析工具对研究区流域提取，在地理空间数据云下载srtm dem 30m的数据，基于原始dem进行填洼处理，得到无洼地的dem，利用水文工具中的流向工具，计算出每个栅格的水流方向；

10、确定地表径流流向具体为：再基于栅格的流向图计算出汇流累积流量，并通过寻找河流倾泄点得到流域栅格图，利用已有的流域现状图对提取的流域进行对比，通过反复对比，设定合理的河流倾泄点，提取符合实际的流域图并进行矢量化，得到流域图。

11、本发明的有益效果：

12、目前对于有色污染场地，多数进行基于数学统计法的源解析，简单判断影响区重金属来源，虽然这能证明出污染场地对周边影响区造成了影响，同时也得出了其他污染来源(农业、交通、自然源等)，但并没有进一步定量地判断污染源对影响区的具体影响，本发明从降雨扩散通量的角度解析某冶炼场地在降雨条件下的扩散输出通量。为场地污染修复提出指导意义，例如水平阻隔、防渗。

技术特征：

1.一种有色污染场地降雨径流重金属扩散通量的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种有色污染场地降雨径流重金属扩散通量的计算方法，其特征在于，所述dem数据预处理具体为：利用arcgis10.7水文分析工具对研究区流域提取，在地理空间数据云下载srtm dem 30m的数据，基于原始dem进行填洼处理，得到无洼地的dem，利用水文工具中的流向工具，计算出每个栅格的水流方向；

技术总结
本发明公开了一种有色污染场地降雨径流重金属扩散通量的计算方法，主要步骤包括：S1：源解析；S2：同位素分析；S3：流域分析；S4：扩散通量计算；针对目前对于有色污染场地，多数进行基于数学统计法的源解析，不能描绘重金属的迁移路径，更不能进一步定量地判断污染源对影响区的具体影响，本发明在源解析确定污染源的基础上，利用流域分析+HELP模型+淋滤实验，明确降雨淋滤后污染物随径流和渗流的扩散通量，以及地表径流的迁移路径，为场地污染阻隔和修复提出指导意义。

技术研发人员：董鹏,李晨晨,张英杰,解若松,孟奇,闫金,马耀强,余函静
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13