一種農業活動區地下水風險分級分區評價方法技術

一種農業活動區地下水風險分級分區評價方法，通過建立一套用作評價的指標體系，以空間離散化的方法布置采樣點，采集地下水水樣，并根據初選指標特征篩選指標，通過計算各指標的權重和各采樣點指標的隸屬度，對區域地下水污染風險做出綜合評價，并對地下水風險進行分區和分級。本發明專利技術針對我國農業活動區污染特點，具有較強的適應性和推廣性，能夠科學、合理地對農業活動區的地下水風險等級和風險分布做出評估。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于地下水污染和風險評價領域，具體地是針對目前農業活動區地下水污染風險的新特點，提出一種合理的農業活動區地下水風險分級和分區評價方法。
技術介紹
在我國當前的用水結構中，地下水占據了全國總供水量的20%，飲用水供水量的70%，農田灌溉水量的40%，工業用水量的38%，這種用水結構短期內不會改變，因此地下水對我國今后經濟和社會的可持續發展至關重要。同時，我國是一個農業大國，農藥年產量達50萬t，位居世界第二。使用量在23萬t左右，平均施用量為2. 33kg/hm2。而施用的農藥大約只有20%黏附在作物上，80%的農藥最終進入土壤，在極端天氣或灌溉情況下，農藥極易滲入地下水，對其造成污染。近些年，我國農村地區地下水中農藥時常被檢出。如我國湖北省天門縣產棉區因大量施用農藥，致使當地飲用水受到嚴重污染，地下水中1605含量達1. 25mg/L，超過國家標準375倍，DDT含量達0. 44mg/L，超標1. 25倍，個別村鎮井水已完全不能飲用；德州市部分地區地下水中已經檢測到有機磷農藥，且普遍存在超標的現象，喀什地區產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、氧化樂果等不同程度的污染。因此，農業活動區農藥對地下水的污染已經成為一種日益突出的問題，而作為我國大多數地區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極其困難的過程。如何科學有效地對這些使用大量農藥的農業活動區地下水污染風險進行評估，為農藥管理部門提供有力依據，從而最終減少農業生產過程中對地下水環境的污染的發生和蔓延，防范農藥對生態系統和人體健康可能產生的風險，是一項亟待解決的科學問題。農業活動區農藥對地下水的污染問題，一是當前的地下水水質標準中對農藥的涉及較少，常規農藥僅為滴滴涕和六六六，由于我國早已禁用這兩種農藥，不同地區開始使用不同的新型農藥，因此，對評價指標要重新予以審視；二是對評價方法的選取，客觀全面的評價方法也是對風險做出準確估計的基礎；第三，農業活動區地下水污染狀況在空間的可視化地展示，實現農業活動區地下水污染風險的分級和分區，這對農業活動區地下水污染的風險評估提出了更高要求。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種較為合理的農業活動區地下水風險分級分區評價方法，對農業活動區風險分區和分級并對地下水潛在風險區進行評價。為實現上述目的，本專利技術提供的農業活動區地下水風險分級分區評價方法，通過建立一套用作評價的指標體系，以空間離散化的方法布置采樣點，采集地下水水樣，并根據初選指標特征篩選指標，通過計算各指標的權重和各采樣點指標的隸屬度，對區域地下水污染風險做出綜合評價，并對地下水風險進行分區和分級。所述的評價方法，其中，指標體系分為三層，頂層為目標層，中間層為準則層，底層為指標層；根據污染物類別，準則層的污染物類另包含有機污染物、無機污染物和重金屬；有機污染物包括農業活動區的殺蟲劑、除草劑、殺螨劑和殺菌劑；無機污染物包括常規的污染地下水的無機鹽離子、酸堿度、總硬度、渾濁度、化學需氧量和生化需氧量；重金屬包括銅、鋒、鐵、鉛、鎮、鋪、絡、神和萊。所述的評價方法，其中，空間離散化的方法布置采樣點，是將采樣點均勻布置在評價區域上，采用梅花布點法，采樣點數量不低于15個；采集地下水水樣時，應取自于地下水。所述的評價方法，其中，初選指標特征是通過比較指標間的相關性并比較相互之間的水質標準。所述的評價方法，其中，權重的計算是通過綜合超標指數和無序指數兩個指標的乘積來衡量指標的綜合重要性；計算公式為權利要求1.，通過建立一套用作評價的指標體系，以空間離散化的方法布置采樣點，采集地下水水樣，并根據初選指標特征篩選指標，通過計算各指標的權重和各采樣點指標的隸屬度，對區域地下水污染風險做出綜合評價，并對地下水風險進行分區和分級。2.根據權利要求1所述的評價方法，其中，指標體系分為三層，頂層為目標層，中間層為準則層，底層為指標層；根據污染物類別，準則層的污染物類另包含有機污染物、無機污染物和重金屬；有機污染物包括農業活動區的殺蟲劑、除草劑、殺螨劑和殺菌劑；無機污染物包括常規的污染地下水的無機鹽離子、酸堿度、總硬度、渾濁度、化學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.根據權利要求1所述的評價方法，其中，空間離散化的方法布置采樣點，是將采樣點均勻布置在評價區域上，采用梅花布點法，采樣點數量不低于15個；采集地下水水樣時，應取自于地下水。4.根據權利要求1所述的評價方法，其中，初選指標特征是通過比較指標間的相關性并比較相互之間的水質標準。5.根據權利要求1所述的評價方法，其中，權重的計算是通過綜合超標指數和無序指數兩個指標的乘積來衡量指標的綜合重要性；計算公式為6.根據權利要求1所述的評價方法，其中，隸屬度是將指標值與風險等級分級標準代入所選取的隸屬度函數指計算得到，隸屬度矩陣T及隸屬度函數t = t(k，j)分別如下 對于正向指標7.根據權利要求5所述的評價方法，其中，綜合風險指數是用污染物所處等級的頻率與風險級別來確定其重要性；計算公式為 上式中，a (j，k)為第j個指標低于或高于k等級的個數，u(k)為k等級對應的分值， 若地下水風險分為5類，則u (I)到u (5)分別為1、2、3、4、5。8.根據權利要求5所述的評價方法，其中，無序指數是用熵來表示農業活動區地下水風險指標的權重大小，首先對原始數據做標準化處理，數據的標準化方法如下對于正向指標9.根據權利要求5或6所述的評價方法，其中，綜合權向量與隸屬度矩陣的轉置進行矩陣乘法運算，計算公式為Q = W ·τ'，其中，Q= ，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，可得到一個在20到100之間的綜合得分值，這樣將上述多指標綜合評價變成了一個單指標的結果O10.根據權利要求1所述的評價方法，其中，分級和分區的評價，是采用ArcGIS對地下水風險進行分區和分級將各采樣點坐標與綜合得分相對應，加載至ArcGIS中，對各采樣點的離散數據進行空間差值，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價結果的插值方法，最后，采用該方法可得到 整個空間區域連續的水質得分，根據各水質得分等級區間將水質結果在空間上進行分類，得到區域連續的地下水風險分區分級圖。全文摘要，通過建立一套用作評價的指標體系，以空間離散化的方法布置采樣點，采集地下水水樣，并根據初選指標特征篩選指標，通過計算各指標的權重和各采樣點指標的隸屬度，對區域地下水污染風險做出綜合評價，并對地下水風險進行分區和分級。本專利技術針對我國農業活動區污染特點，具有較強的適應性和推廣性，能夠科學、合理地對農業活動區的地下水風險等級和風險分布做出評估。文檔編號G06F19/00GK102999709SQ20121055906公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月20日 優先權日2012年12月20日專利技術者席北斗, 潘紅衛, 何小松, 許其功, 姜永海, 白順果 申請人:中國環境科學研究院本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種農業活動區地下水風險分級分區評價方法，通過建立一套用作評價的指標體系，以空間離散化的方法布置采樣點，采集地下水水樣，并根據初選指標特征篩選指標，通過計算各指標的權重和各采樣點指標的隸屬度，對區域地下水污染風險做出綜合評價，并對地下水風險進行分區和分級。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：席北斗，潘紅衛，何小松，許其功，姜永海，白順果，
申請(專利權)人：中國環境科學研究院，
類型：發明
國別省市：