一种地下水污染源强评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水环境保护领域，更具体地涉及一种地下水污染源强评价方法。
【背景技术】
[0002] 地下水污染源强的评价方法需要根据地下水污染源类型、分布、污染物构成、水文 地质条件及环境影响特点，建立适合我国的地下水污染源强实际情况的评价指标体系及技 术方法，为土地资源的利用和管理、地下水污染的控制、经济区域的总体规划和管理等提供 科学的依据。
[0003] 很多学者对地下水污染的评价方法进行了研究。周长松等利用DRASTIC模型，建 立PCSM-AHP评价体系对静升盆地的地下水进行了评价。雷静和张思聪通过主因子分析法、 数值模拟和GIS技术，结合改进的DRASTIC方法对唐山市平原区地下水的脆弱性进行了评 价研究。
[0004] 尽管我国在地下水污染风险评价方面有较大的进步，但总体而言我国在地下水污 染风险评价方面研究程度较低，评价方法和评价指标体系及参数的选取都是参照国外的研 究成果，所以需要加大对风险评价研究工作的支持力度，逐步建立和完善适合我国国情的 有关地下水污染风险评价指南和技术导则等技术性文件。目前针对地下水源强进行评价的 方法和体系还未建立，缺乏科学依据，对系统中主控因素研究较少。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种地下水污染物源强评价方法，为地下水污 染源强的分类防控和全面管理提供科学依据。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种地下水污染源强评价方法，包括下列各步 骤：
[0007] (1)将地下水污染源强评价指标分为地下水污染源特征指标和包气带特征指标， 根据地下水污染物类型、特征和位置等，确定污染源特征指标；
[0008] (2)根据包气带介质、地下水埋深和渗透系数等，确定包气带特征指标；
[0009] (3)结合污染源特征指标和包气带特征指标，确定地下水污染源强评价指标体 系；
[0010] (4)系统分析地下水污染源强主控因子，建立层次结构矩阵，利用层次分析法对地 下水污染源强评价指标进行权重赋值；
[0011] (5)建立地下水污染源强分级评价方法，对地下水污染源强进行评价。
[0012] 基于上述技术方案可知，本发明的地下水污染物源强评价方法，综合考虑污染源 特征和包气带特征，结合污染源评价和包气带评价较为准确的反映地下水污染物源强，对 地下水进行保护。其次，本发明还可以提供科学依据，使得地下水的保护和管理更加科学合 理。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明的地下水污染物源强评价方法的流程示意图；
[0014] 图2为本发明的地下水污染源强评价流程应用方法示意图。
【具体实施方式】
[0015] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明作进一步的详细说明。
[0016] 地下水污染源强评价是构建地下水污染防控全过程体系中的关键技术，主要适用 于分析确定地下水污染源强的评价。
[0017] 本发明公开了一种地下水污染源强定量评价方法，主要根据地下水污染源强特征 和包气带特征，对污染源特征指标和包气带特征指标进行筛选，确定地下水污染源强评价 指标体系，并通过分析地下水污染源强评价指标，建立层次结构矩阵，利用层次分析法对地 下水污染源强评价指标进行权重赋值，建立地下水污染源强分级评价方法，对地下水污染 源强进行评价。
[0018] 如图1所示，本发明的地下水污染源强定量评价方法，包括以下步骤：
[0019] 1、确定污染源特征指标，主要包括污染物类型、污染物毒性、污染物挥发性、污染 物溶解性、污染物吸附性、污染物位置、排放量、排放方式、排放强度、排放时间等指标。
[0020] 2、确定包气带特征指标，主要包括包气带厚度，土壤厚度、岩性，结构、渗透系数、 含水量、有机质含量等指标。
[0021] 3、通过查阅资料、相关文献和现场踏勘收集污染源特征各因子数据和地下水污染 现状数据，分析确定各因子的贡献率及相关性。筛选能够反映污染源主要特征的主要污染 物，与研究区域主要地下水污染物相吻合，同时优先考虑我国"水中优先控制污染物"、《地 下水水质标准》和《生活饮用水卫生标准》中所罗列的物质。筛选过程考虑污染源类型、特 征、排放量与排放浓度、污染源防护措施、污染源位置、污染物处理方式、污染物的组分形态 等，确定污染源特征指标。
[0022] 包气带特征指标的筛选主要基于美国经典地下水脆弱性评价模型DRASTIC的研 究基础上，参考现有的地下水脆弱性评价指标体系及迭置指数法中各模型的指标对比进行 筛选，通过相关监测、调查部门中有相关数据的，进行确认指标。筛选过程中主要考虑包气 带介质、地下水埋深、黏土层厚度、渗透系数、地形坡度等，确定包气带特征指标。
[0023] 结合指标类型及相关性，构建地下水污染源强评价指标体系如表1所示。
[0024] 表1地下水污染源强评价指标体系
[0025]
[0026] 4、建立层次结构矩阵，通过层次分析法建立地下水污染源强风险的递阶层次结 构。分为三部分：目标层、准则层和指标层，见表2。
[0027] 表2递阶层次结构
[0029] 其次在递阶层次结构的基础上，构造判断矩阵A = [&1]]，通过对单层两两比较确 定其判断矩阵，且a^〉0, a U= 1/a a。= 1。a μ的确定采用9度标法，即：a ;和a 同等 重要时取I a j略重要时取3 ;a a j较重要时取5 ;a a j非常重要时取7 ;a 4匕a j 绝对重要时取9。反之，分别取1/3、1/5、1/7、1/9。2、4、6、8为两两判断元素之间的中间状 态反应的标度。然后根据以上原则构造判断矩阵。
[0030] 在判断矩阵的基础上，计算得到判断矩阵的最大特征值λ_及其对应的特征向量 W，将特征向量经归一化后，即可得到相应的层次单元排序的相对重要性权重向量wl，w2， w3,--，wi。使用最大特征值λ_和权重向量计算出一致性指标C. I.及随机性一致性比 率 C. R.。 CN 105184095 A 说明书 4/10 页
[0033] 其中R. I.的取值如表3所示。
[0034] 表3R. I.取值表
[0036] 当C. R. > 0. 1，一致性未通过，说明权重判断矩阵的取值不合适，需要重新调整。 当C.R. <0.1时，权重通过一致性检验，权重的计算值可用。具体流程如图2所示。权重 值范围为〇~1，值越大说明该指标在同一层次中的重要性越大，反之越小。
[0037] 准则层由包气带特征和污染源特征两部分构成。两部分对地下水污染的影响可以 认为是相同的，即两者的权重均为〇. 5。
[0038] 经分析，地下水污染源强评价指标体系中污染源特征指标为污染源防护措施、排 放量、排放浓度、排放方式、污染源位置、污染源类型、污染物特征和污染物形态七个指标， 利用层次分析法原理构造污染源特征指标矩阵如表4 :
[0039] 表4污染源特征指标判断矩阵
[0041 ] 计算得污染源各特征指标权重（表5):
[0042] 表5污染源特征指标权重
[0044] 在污染源特征指标的污染物特征中有毒性、吸附性、挥发性、溶解性和生物降解性 五个分指标。利用层次分析法计算出各分指标权重（表6)。
[0045] 表6污染物特征指标权重 CN 105184095 A 说明书 5/10 页
[0047] 包气带特征指标的选取主要是在考虑国内外学者使用地下水污染风险评价的成 熟模型基础上筛选出来的。包气带特征指标有包气带介质类型、地下水埋深、地形坡度、包 气带渗透系数和粘土层厚度五个指标。对于各指标权重赋值，参考已有模型的权重大小来 进行指标的两两比较。在DRAS TIC模型中，地下水埋深、包气带介质、地形坡度和包气带渗 透系数的权重分别为5、5、1和3。对于粘土层厚度国内外学者很少考虑，但由于粘土层对于 污染物有较强截留作用，我们在比较时可以认为粘土层厚度的重要性与包气带介质的重要 性相同。由此构造包气带特征的判断矩阵如表7所示：
[0048] 表7包气带特征指标判断矩阵
[0050] 计算得包气带各指标权重如表8所示：
[0051 ] 表8包气带特征指标权重
[0053] 其中污染源特征、包气带特征两部分各评价指标评分范围及评分值的确定，优先 参考已有评价模型的参数值，若国内外参考文献中没有说明，则可查阅国内外相关污染因 子标准自行进行分级评价，同时结合地下水污染源的实际情况，根据各指标潜在污染风险 的大小进行分级评分，评分值范围为1~10。
[0054] 污染物排放浓度的分级标准以污染物的等标负荷C'来进行级划分。其中
C为污染物排放浓度，C。为污染物排放浓度的《污水综合排放标准》中的相关 污染物限值。见表9~表25.
[0055] 表9污染物排放浓度分级评分标准
[0057] 表10废水排放量评分
[0058] CN 105184095 A 说明书 6/10 页
[0071] 注：A :人类致癌物；B :致癌性较大的物质，对动物致癌，对人类不确定；C :可能致 癌物；D :目前不能进行人类致癌分类组分；E :对人类无致癌证据
[0072] 表17污染物吸附性
[0076] 表19污染物溶解性
[0080] 注：污染物降解性以污染物存在的时间即半衰期来衡量。
[0081] 表21包气带介质
[0087] 表24粘土层厚度
[0088] CN 105184095 A 说明书 8/10 页
[0091 ] 5、建立地下水污染物源强评价方法
[0092] ①污染源特征评价
[0093] 单一污染物的污染源特征评价为
[0094] D' R=EwiXpi
[0095] 其中^和P i分别为污染源各特征指标的权重与评分值。污染物特征评分值P 物=w' iXQ^w' jPQi*别为污染物特征各指标的权重与评分值。
[0096] 对于包含多种污染物的污染源特征评价，分别计算各个污染物的污染源负荷，再 求其平均值Dr。
[0097] Dr= Σ DrR/n
[0098] 其中η为特征污染物个数。
[0099] ②包气带特征评价
[0100] 包气带特征评价D1为包气带各特征指标权重与相依评分值的乘积叠加和。即：
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