專利名稱：一種農(nóng)業(yè)活動(dòng)區(qū)地下水風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)分區(qū)評(píng)價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地下水污染和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)領(lǐng)域，具體地是針對(duì)目前農(nóng)業(yè)活動(dòng)區(qū)地下水污染風(fēng)險(xiǎn)的新特點(diǎn)，提出一種合理的農(nóng)業(yè)活動(dòng)區(qū)地下水風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)和分區(qū)評(píng)價(jià)方法。
背景技術(shù)：
在我國(guó)當(dāng)前的用水結(jié)構(gòu)中，地下水占據(jù)了全國(guó)總供水量的20%，飲用水供水量的70%，農(nóng)田灌溉水量的40%，工業(yè)用水量的38%，這種用水結(jié)構(gòu)短期內(nèi)不會(huì)改變，因此地下水對(duì)我國(guó)今后經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。同時(shí)，我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)藥年產(chǎn)量達(dá)50萬(wàn)t，位居世界第二。使用量在23萬(wàn)t左右，平均施用量為2. 33kg/hm2。而施用的農(nóng)藥大約只有20%黏附在作物上，80%的農(nóng)藥最終進(jìn)入土壤，在極端天氣或灌溉情況下，農(nóng)藥極易滲入地下水，對(duì)其造成污染。近些年，我國(guó)農(nóng)村地區(qū)地下水中農(nóng)藥時(shí)常被檢出。如我國(guó)湖北省天門縣產(chǎn)棉區(qū)因大量施用農(nóng)藥，致使當(dāng)?shù)仫嬘盟艿絿?yán)重污染，地下水中1605含量達(dá)1. 25mg/L，超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)375倍，DDT含量達(dá)0. 44mg/L，超標(biāo)1. 25倍，個(gè)別村鎮(zhèn)井水已完全不能飲用；德州市部分地區(qū)地下水中已經(jīng)檢測(cè)到有機(jī)磷農(nóng)藥，且普遍存在超標(biāo)的現(xiàn)象，喀什地區(qū)產(chǎn)棉大縣莎車和英吉沙兩縣70%的地下水受到了敵敵畏、六六六、滴滴涕、久效磷、氧化樂(lè)果等不同程度的污染。因此，農(nóng)業(yè)活動(dòng)區(qū)農(nóng)藥對(duì)地下水的污染已經(jīng)成為一種日益突出的問(wèn)題，而作為我國(guó)大多數(shù)地區(qū)飲用水源的地下水一旦受到污染，人類的健康將受到巨大威脅，此外其治理也是一個(gè)極其困難的過(guò)程。如何科學(xué)有效地對(duì)這些使用大量農(nóng)藥的農(nóng)業(yè)活動(dòng)區(qū)地下水污染風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，為農(nóng)藥管理部門提供有力依據(jù)，從而最終減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)地下水環(huán)境的污染的發(fā)生和蔓延，防范農(nóng)藥對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人體健康可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，是一項(xiàng)亟待解決的科學(xué)問(wèn)題。農(nóng)業(yè)活動(dòng)區(qū)農(nóng)藥對(duì)地下水的污染問(wèn)題，一是當(dāng)前的地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)農(nóng)藥的涉及較少，常規(guī)農(nóng)藥僅為滴滴涕和六六六，由于我國(guó)早已禁用這兩種農(nóng)藥，不同地區(qū)開始使用不同的新型農(nóng)藥，因此，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)要重新予以審視；二是對(duì)評(píng)價(jià)方法的選取，客觀全面的評(píng)價(jià)方法也是對(duì)風(fēng)險(xiǎn)做出準(zhǔn)確估計(jì)的基礎(chǔ)；第三，農(nóng)業(yè)活動(dòng)區(qū)地下水污染狀況在空間的可視化地展示，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)活動(dòng)區(qū)地下水污染風(fēng)險(xiǎn)的分級(jí)和分區(qū)，這對(duì)農(nóng)業(yè)活動(dòng)區(qū)地下水污染的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提出了更高要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種較為合理的農(nóng)業(yè)活動(dòng)區(qū)地下水風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)分區(qū)評(píng)價(jià)方法，對(duì)農(nóng)業(yè)活動(dòng)區(qū)風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)和分級(jí)并對(duì)地下水潛在風(fēng)險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行評(píng)價(jià)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的農(nóng)業(yè)活動(dòng)區(qū)地下水風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)分區(qū)評(píng)價(jià)方法，通過(guò)建立一套用作評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，以空間離散化的方法布置采樣點(diǎn)，采集地下水水樣，并根據(jù)初選指標(biāo)特征篩選指標(biāo)，通過(guò)計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重和各采樣點(diǎn)指標(biāo)的隸屬度，對(duì)區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)做出綜合評(píng)價(jià)，并對(duì)地下水風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分區(qū)和分級(jí)。所述的評(píng)價(jià)方法，其中，指標(biāo)體系分為三層，頂層為目標(biāo)層，中間層為準(zhǔn)則層，底層為指標(biāo)層；根據(jù)污染物類別，準(zhǔn)則層的污染物類另包含有機(jī)污染物、無(wú)機(jī)污染物和重金屬；有機(jī)污染物包括農(nóng)業(yè)活動(dòng)區(qū)的殺蟲劑、除草劑、殺螨劑和殺菌劑；無(wú)機(jī)污染物包括常規(guī)的污染地下水的無(wú)機(jī)鹽離子、酸堿度、總硬度、渾濁度、化學(xué)需氧量和生化需氧量；重金屬包括銅、鋒、鐵、鉛、鎮(zhèn)、鋪、絡(luò)、神和萊。所述的評(píng)價(jià)方法，其中，空間離散化的方法布置采樣點(diǎn)，是將采樣點(diǎn)均勻布置在評(píng)價(jià)區(qū)域上，采用梅花布點(diǎn)法，采樣點(diǎn)數(shù)量不低于15個(gè)；采集地下水水樣時(shí)，應(yīng)取自于地下水。所述的評(píng)價(jià)方法，其中，初選指標(biāo)特征是通過(guò)比較指標(biāo)間的相關(guān)性并比較相互之間的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。所述的評(píng)價(jià)方法，其中，權(quán)重的計(jì)算是通過(guò)綜合超標(biāo)指數(shù)和無(wú)序指數(shù)兩個(gè)指標(biāo)的乘積來(lái)衡量指標(biāo)的綜合重要性；計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1.一種農(nóng)業(yè)活動(dòng)區(qū)地下水風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)分區(qū)評(píng)價(jià)方法，通過(guò)建立一套用作評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，以空間離散化的方法布置采樣點(diǎn)，采集地下水水樣，并根據(jù)初選指標(biāo)特征篩選指標(biāo)，通過(guò)計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重和各采樣點(diǎn)指標(biāo)的隸屬度，對(duì)區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)做出綜合評(píng)價(jià)，并對(duì)地下水風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分區(qū)和分級(jí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評(píng)價(jià)方法，其中，指標(biāo)體系分為三層，頂層為目標(biāo)層，中間層為準(zhǔn)則層，底層為指標(biāo)層；根據(jù)污染物類別，準(zhǔn)則層的污染物類另包含有機(jī)污染物、無(wú)機(jī)污染物和重金屬；有機(jī)污染物包括農(nóng)業(yè)活動(dòng)區(qū)的殺蟲劑、除草劑、殺螨劑和殺菌劑；無(wú)機(jī)污染物包括常規(guī)的污染地下水的無(wú)機(jī)鹽離子、酸堿度、總硬度、渾濁度、化學(xué)需氧量和生化需氧量；重金屬包括銅、鋅、鐵、鉛、鎳、鎘、鉻、砷和汞。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評(píng)價(jià)方法，其中，空間離散化的方法布置采樣點(diǎn)，是將采樣點(diǎn)均勻布置在評(píng)價(jià)區(qū)域上，采用梅花布點(diǎn)法，采樣點(diǎn)數(shù)量不低于15個(gè)；采集地下水水樣時(shí)，應(yīng)取自于地下水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評(píng)價(jià)方法，其中，初選指標(biāo)特征是通過(guò)比較指標(biāo)間的相關(guān)性并比較相互之間的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評(píng)價(jià)方法，其中，權(quán)重的計(jì)算是通過(guò)綜合超標(biāo)指數(shù)和無(wú)序指數(shù)兩個(gè)指標(biāo)的乘積來(lái)衡量指標(biāo)的綜合重要性；計(jì)算公式為
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評(píng)價(jià)方法，其中，隸屬度是將指標(biāo)值與風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)代入所選取的隸屬度函數(shù)指計(jì)算得到，隸屬度矩陣T及隸屬度函數(shù)t = t(k，j)分別如下 對(duì)于正向指標(biāo)
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的評(píng)價(jià)方法，其中，綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)是用污染物所處等級(jí)的頻率與風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別來(lái)確定其重要性；計(jì)算公式為 上式中，a (j，k)為第j個(gè)指標(biāo)低于或高于k等級(jí)的個(gè)數(shù)，u(k)為k等級(jí)對(duì)應(yīng)的分值， 若地下水風(fēng)險(xiǎn)分為5類，則u (I)到u (5)分別為1、2、3、4、5。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的評(píng)價(jià)方法，其中，無(wú)序指數(shù)是用熵來(lái)表示農(nóng)業(yè)活動(dòng)區(qū)地下水風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的權(quán)重大小，首先對(duì)原始數(shù)據(jù)做標(biāo)準(zhǔn)化處理，數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化方法如下對(duì)于正向指標(biāo)
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的評(píng)價(jià)方法，其中，綜合權(quán)向量與隸屬度矩陣的轉(zhuǎn)置進(jìn)行矩陣乘法運(yùn)算，計(jì)算公式為Q = W ·τ'，其中，Q= [q(l)，q(2)，q(3)，q(4)，q(5)]，將上述矩陣乘以 V = lv(j)，j = 1，2，3，4，5}，v1、v2、v3、v4、v5 的取值分別為 100、80、60、40、20，可得到一個(gè)在20到100之間的綜合得分值，這樣將上述多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)變成了一個(gè)單指標(biāo)的結(jié)果O
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評(píng)價(jià)方法，其中，分級(jí)和分區(qū)的評(píng)價(jià)，是采用ArcGIS對(duì)地下水風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分區(qū)和分級(jí)將各采樣點(diǎn)坐標(biāo)與綜合得分相對(duì)應(yīng)，加載至ArcGIS中，對(duì)各采樣點(diǎn)的離散數(shù)據(jù)進(jìn)行空間差值，比較IDW插值、Kriging插值、Natural Neighbor插值和 Spline插值四種插值方法，選出最符合空間離散評(píng)價(jià)結(jié)果的插值方法，最后，采用該方法可得到 整個(gè)空間區(qū)域連續(xù)的水質(zhì)得分，根據(jù)各水質(zhì)得分等級(jí)區(qū)間將水質(zhì)結(jié)果在空間上進(jìn)行分類，得到區(qū)域連續(xù)的地下水風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)分級(jí)圖。
全文摘要
一種農(nóng)業(yè)活動(dòng)區(qū)地下水風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)分區(qū)評(píng)價(jià)方法，通過(guò)建立一套用作評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，以空間離散化的方法布置采樣點(diǎn)，采集地下水水樣，并根據(jù)初選指標(biāo)特征篩選指標(biāo)，通過(guò)計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重和各采樣點(diǎn)指標(biāo)的隸屬度，對(duì)區(qū)域地下水污染風(fēng)險(xiǎn)做出綜合評(píng)價(jià)，并對(duì)地下水風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分區(qū)和分級(jí)。本發(fā)明針對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)活動(dòng)區(qū)污染特點(diǎn)，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和推廣性，能夠科學(xué)、合理地對(duì)農(nóng)業(yè)活動(dòng)區(qū)的地下水風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和風(fēng)險(xiǎn)分布做出評(píng)估。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102999709SQ20121055906
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者席北斗, 潘紅衛(wèi), 何小松, 許其功, 姜永海, 白順果 申請(qǐng)人:中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院