地下水DNAPLs污染多相流的随机模拟及其不确定性分析

水文地质参数本身存在不确定性,为分析水文地质参数不确定性对地下水DNAPLs污染多相流数值模拟模型输出结果的影响,本文针对假想算例展开研究,首先建立了研究区地下水DNAPLs污染多相流数值模拟模型;然后,运用灵敏度分析法筛选对模型输出结果影响较大的参数作为随机变量;为减少反复调用多相流模拟模型产生的计算负荷,运用克里格方法建立多相流模拟模型的替代模型,利用替代模型完成蒙特卡洛随机模拟;最后,对随机模拟的结果进行统计分析并完成地下水污染风险评价.结果表明,利用污染物浓度分布函数可以估算单井遭受污染的风险;利用地下水污染风险图可以对全区地下水遭受不同程度污染的风险大小进行分区,为地下水污染防治提供更加科学、丰富的参考依据.     

简易垃圾填埋场地下水污染风险评价

对简易垃圾填埋场污染地下水的风险进行评价是开展地下水保护的重要手段. 基于对简易垃圾填埋场污染地下水的系统结构分析,构建了包括填埋场危险性、评价对象暴露性、包气带抗污性、含水层脆弱性以及地下水危害性等影响因素的地下水污染风险评价指标体系,确定了各评价指标的取值依据和取值范围(为1~10),采用层次分析(AHP)法确定了各评价指标的权重,并建立了综合指数风险评价模型. 以北天堂简易垃圾填埋场对北京市水源四厂地下水污染的风险评价为例,对该风险评价模型进行了验证. 结果表明,北天堂简易垃圾填埋场对北京市水源四厂地下水污染风险指数为7.455 6,污染风险等级较高,与有关研究结果相符,证实所建立的地下水污染的综合指数风险评价模型与指标体系合理.      

钢铁企业浅层地下水污染评估与治理研究

搬迁企业原址浅层地下水可能受原生产活动的污染,因此,旧址再利用之前必须进行地下水污染调查分析和环境风险评价,判断是否需要进行地下水修复.采用理化分析对首钢某区域进行了地下水污染调查,采用内梅罗指数法进行研究区地下水环境风险评价,分析污染来源,并提出基于环境风险的地下水污染治理模式及技术经济分析.     

考虑边界条件不确定性的地下水污染风险分析

为分析边界条件不确定性对地下水污染质运移数值模拟模型输出结果的影响,运用Monte Carlo方法对一算例进行阐明,并从污染风险预报方面对模拟结果进行分析.为减少重复调用模拟模型产生的大量计算负荷,将边界条件（第一类边界条件-水头值）作为随机变量,建立地下水污染质运移数值模拟模型的Kriging替代模型,在保证较高精度的同时,实现了Monte Carlo模拟.结果表明：边界条件的不确定性,对地下水污染质运移数值模拟模型预报的结果有很大影响,考虑与未考虑边界条件不确定性得到的研究区污染羽分布差别较大.对地下水污染质运移数值模拟模型的Monte Carlo模拟结果进行统计与分析,可以评估研究区观测井1,2,3污染物浓度预报结果的可靠程度,并且可以预报出研究区观测井1,2,3遭受不同程度污染的风险.     

吐鲁番南盆地平原区地下水污染风险评价

地下水污染风险评价是地下水污染防治的有效工具,评价体系主要包括地下水污染源荷载评价、地下水脆弱性评价和地下水功能价值评价这3个部分.以吐鲁番南盆地平原区为例,利用调查数据和土地利用数据划分点源污染和面源污染,进行地下水污染源荷载评价;选取经典的DRASTIC模型进行地下水脆弱性评价;从水质和水量的角度进行地下水功能价值评价.利用GIS平台将3个评价结果加权叠加,生成地下水污染风险区划图.结果表明,研究区地下水污染风险整体较低.高风险和较高风险区域面积占研究区总面积的15.5%,主要分布在研究区的L1、 L2和L3处.L1主要受到高污染源荷载和高地下水脆弱性的影响;L2主要是由高地下水功能价值和以生活为主的面源污染共同作用的结果;以农业生产为主的面源污染和较高的地下水功能价值是L3区域地下水污染风险偏高的主要原因.地下水污染风险评价结果对决策者划定地下水污染防治区具有重要参考.     

填埋场渗漏风险评估的三级PRA模型及案例研究

在对填埋场渗滤液渗漏的环境风险进行系统分析的基础上,基于层次化风险评价,构建了填埋场渗漏风险评估的三级PRA模型,其中第1级概率风险评价模型(PRA)评价填埋场渗漏风险,第2级PRA评价地下水污染风险,第3级PRA评价人体健康风险.为定量研究不确定性因素对风险评价结果的影响,采用Monte Carlo方法研究三级PRA模型中参数的不确定性;采用事故树方法研究防渗层破损事故的不确定性.应用三级PRA模型评价了西南地区某危险废物填埋场渗滤液渗漏的环境风险,通过与实测数据和EPACMTP模型的比较,验证了该模型模拟结果的准确性. 第1级PRA评价结果显示,该填埋场渗漏量大于可接受渗漏量的概率为0.85,表明渗漏风险较大;第2级PRA评价结果指出,自第28年起渗滤液污染地下水的概率逐渐增大,在第47年污染概率等于1.00,主要污染物为Ni和Pb;第3级PRA评价结果表明,被污染的地下水将对填埋场周边居民构成健康危害,主要危害物为Pb,正常情况下其非致癌危害商为1.05;在不利条件下(降水量大、漏洞多、水文地质条件利于污染物扩散),非致癌危害商为1.34.      

基于不确定性分析的地下水污染超标风险预警

地下水污染预测可以通过地下水污染质运移数值模拟模型予以实现,为分析模型参数取值不确定性对模型输出结果的影响,本文运用蒙特卡洛方法对模型输出结果进行不确定性分析.为降低数值模拟模型复杂程度,运用灵敏度分析方法筛选对模型影响较大参数作为模型中随机变量;为减少重复调用数值模拟模型产生的计算负荷,在保证一定精度前提下,运用克里格方法建立模拟模型的替代模型完成模拟过程.结果表明:应用概率密度函数积分可以估计地下水遭受污染风险与不同置信程度下污染物浓度区间.污染羽分布图与分级污染超标风险预警图可以分别对研究区不同等级污染覆盖面积和研究区不同污染风险对应污染羽分布进行估计.基于污染质运移数值模拟不确定性分析的地下水污染超标风险预警可以更加客观地对地下水污染问题进行预测.     

区域地下水污染风险评价方法研究

依据系统风险评价的边界要素,初步建立了区域地下水污染风险评价指标体系:区域地下水特殊脆弱性评价、区域污染源特性评价和区域特征污染物健康风险评价.采用多指标综合方法,对3个评价体系进行耦合,并运用ArcMap的Spatial Analysis功能制图对其进行风险表征,从而建立了对不同地区不同自然条件、不同污染类型的区域地下水污染风险评价的新方法.以常州市为例,利用该方法对其浅层地下水进行污染风险评价,研究表明该市地下水脆弱性指数较高,且分布不均;污染源分布较为集中,对地下水污染风险影响较大;受污染物及污染源影响,常州市区人群健康风险值较高.全市浅层地下水污染风险高且分布不均,污染风险较高区域分布在安家-薛家-郑陆一线以北和城区及其东南部一带.     

基于过程模拟的地下水污染风险评价方法研究

通过对简易垃圾填埋场污染地下水过程的系统分析,提出了以抽水井作为保护目标进行地下水污染风险评价的方法,确定了地下水污染风险评价因子,建立了基于过程模拟的污染物迁移转化数学模型.以特征污染物Cl-的污染范围和程度划分了风险等级.利用构建的地下水污染风险评价方法,以我国北方某简易垃圾填埋场作为案例进行了地下水污染风险评价.结果表明,污染源与污染物迁移转化的共同作用决定了地下水污染范围和风险等级.地下水污染风险评价方法的建立为开展简易垃圾填埋场地下水污染有效监管提供了一种方法.     

基于迭置指数法的简易垃圾填埋场地下水污染风险研究

传统地下水风险评价DRASTIC模型常用于评价地下水含水层固有特性,体现了含水层自身对外界污染源的抵抗能力,但对环境污染源和地下水价值等相关要素考虑不足,使其评价结果存在一定的片面性。基于迭置指数法,结合地下水固有脆弱性7项评价指标和污染负荷危害性5项评价指标,对传统DRASTIC模型进行了改进,构建地下水污染风险评价综合指数计算模型,优化了地下水污染风险评价模型,并以我国西南某简易垃圾填埋场为实例,进行了地下水污染风险评价,运用ArcGIS空间分析获取研究区地下水污染风险评价12项评价指标和其综合指数的空间分布情况,以了解研究区地下水污染风险现状。结果表明:构建的地下水污染风险评价体系及评价模型可行,研究区内山区地下水受到污染的概率较小,地下水污染风险评价综合指数均小于4,河流附近与山谷平原区地下水污染风险评价综合指数增加,在简易垃圾填埋场周边地下水污染风险评价综合指数增至5.1。采用该评价模型能较全面地评价研究区地下水污染风险现状和抗污性能,可为区域地下水污染防治和地下水环境管理提供科学依据。     

西安市平原区地下水污染风险研究

地下水污染风险评价对地下水污染防治及土地的合理开发利用具有重要意义。通过分析西安市平原区浅层地下水特征,建立了包含地下水脆弱性、污染源荷载及水功能价值的地下水污染风险评价概念模型,对西安市平原区地下水污染风险进行了评价。结果表明:西安市平原区地下水污染高、中、低风险区分别占研究区总面积的0.2%、28.8%、71.1%。平原区地下水污染中等以上风险区主要集中分布在周至县的渭河沿岸、长安区的浐河沿岸以及蓝田县的灞河沿岸,地下水脆弱性高、污染源荷载相对较强是造成该地区污染风险相对较高的主要原因。     

北京市平原区地下水污染防控区划不确定性分析

地下水污染防控区划对地下水保护、污染有效防治和管理有着重要的意义.以北京市平原区为背景建立了以污染风险评价、地下水价值和地下水源保护区三者叠加分析的地下水污染防控区划,为了得到更准确的地下水污染防控区划,本研究对其进行了不确定性分析.通过改变毒性、迁移性和降解性的权重值和地下水污染风险、地下水价值和地下水源保护区的权重值对其进行敏感性分析,研究结果表明,地下水污染风险、地下水价值和地下水源保护区的权重值比毒性、迁移性和降解性的权重值更为敏感.     

基于物理过程的矿区地下水污染风险评价

目前国内外所做的地下水污染风险评价的实例研究一般都是从地下水的脆弱性研究出发,并未过多地考虑特征污染物对污染后果的影响.脆弱性是环境对污染物的自然敏感性,而地下水污染评价中更应当体现出污染物在地下水中的迁移分布特性.为了完善地下水污染风险评价的理论和方法,以某尾矿区为例提出了基于物理过程的地下水污染风险评价方法,在污染发生之前,根据经济社会的敏感性条件和污染物将来可能的分布范围,事先划分各个污染风险等级在含水层空间上的分布范围,然后据此反推各个风险等级所对应的污染物源强,以此作为地下水污染风险评价等级的划分标准,通过对污染物在包气带和含水层中的运移进行数值模拟来评价尾矿区地下水的污染风险.结果表明,这种基于物理过程的地下水污染风险评价方法可以给出污染物浓度和风险水平在空间和时间上的分布规律,对于单个点状的污染场地来说,具有详尽的风险表征方式,优于以往基于含水层固有脆弱性指数法的风险评价方法,该方法适用于现有污染场地的风险评价、场地优化选址和为场地建设提供设计参数.     

地下水污染风险区划方法研究

针对地下水易污性评价未考虑污染源要素,缺乏系统有效的地下水污染风险区划方法与参数体系等问题,基于对污染地下水的系统结构分析,污染源解析,构建了地下水脆弱性与污染源综合评价耦合模型,提出了针对地下水污染源的多指标评价方法,形成了地下水污染风险区划的多因素综合评价方法,建立了系统的地下水污染风险评价的参数体系.利用构建的多因素耦合评价方法,以我国北方某大型岩溶地下水源地作为案例进行了污染风险区划,确定了主要污染风险区域.结果表明,风险源与地下水易污性的共同作用决定了地下水高污染风险区分布.地下水污染风险区划方法的建立为地下水污染有效监管提供了必要的方法支撑.     

基于折减系数的地下水污染风险评价方法探究

地下水污染风险评价对地下水污染防治与地下水合理开发利用具有重要意义.目前国内外最常用的是基于DRASTIC模型结合污染荷载的地下水污染风险评价方法.本文对比总结了国内外地下水污染风险评价方法体系,针对目前方法体系的不足,提出基于折减系数的评价体系,通过引进"折减系数"来表征污染物在包气带中的迁移转化过程,最后以石家庄滹沱河冲洪积扇平原区为例进行了地下水污染风险评价.结果表明,研究区污染风险最高的地区多为工业区;其次是滹沱河河道及周边地区地下水污染风险较高,原因主要是该地区包气带基本以砂性土为主,且排污河污染物随河水常年下渗;农业污染源排放量较小,农田区污染风险最低.该方法体系实现了污染物由地表到达地下的衰减过程量化,且简便易操作.此外,该方法把污染物毒性与污染物到达地下水面的量放在同一层次,使得地下水污染风险评价的结果更具说服力.     

垃圾填埋场地下水污染风险评价研究

为了更加直观的了解垃圾场地下水污染风险状况,本文建立了综合考虑含水层易污染性、地下水资源功能价值及垃圾场自身潜在风险的地下水污染风险评价模型,对垃圾场地下水污染风险进行评价。垃圾场含水层易污染性情况采用DRASTIC模型进行评价,地下水资源功能价值和垃圾场潜在风险采用灰色聚类法进行评价。以成都市某垃圾填埋场及周边地区为例,在对地下水污染的污染途径、污染受体和污染源分别进行量化评价的基础上,分别对研究区含水层易污染性、地下水资源功能价值和垃圾场潜在风险指数进行计算,确定研究区地下水污染风险评价结果。结果表明,此垃圾场地下水污染风险级别为较高,评价结果与实地调查情况和相关研究相符,表明该评价方法合理和可靠。     

北京密怀顺地区地下水污染风险评价方法探究

地下水污染风险评价通常由地下水污染荷载评价与固有脆弱性评价叠加得到,但叠加方法众多,且缺乏各个方法之间的对比验证.本研究选取北京密怀顺地区作为示例,利用GIS平台进行构图表征,对比了相加法、矩阵法和计算法3种地下水污染风险的叠加方法,并利用硝酸盐浓度等级与地下水污染风险评价等级的差值和Spearman等级相关因子两种指标,对以上3种叠加方法所获得的地下水污染风险评价结果进行验证,旨在探究最优的地下水污染风险方法.结果表明,从硝酸盐浓度等级与地下水污染风险评价等级差值为0的区域占比来看,矩阵法(51.12%)相加法(32.29%)计算法(21.71%);从Spearman等级相关因子来看,矩阵法(ρ=93.19%)计算法(ρ=90.33%)相加法(ρ=89.23%).故研究区内地下水污染风险评价采用矩阵法得到的结果更准确、更可行,其评价结果比较真实地反映了北京密怀顺水源地污染风险状况,对城市规划建设和地下水资源的可持续利用具有指导意义.     

地下水污染健康风险评价理论体系研究

基于对风险的认识,以地下水为研究载体提出地下水污染健康风险评价的概念.按照风险识别、风险量化、风险管理的步骤构建了地下水污染健康风险评价的理论体系,并对每个步骤进行了详细的描述和研究方法的探讨,提出了判定的原则和方法以及对我国地下水污染健康风险管理的建议,以期为我国地下水资源管理和保护工作提供科学依据.     

巴里坤-伊吾盆地平原区地下水污染风险评价

开展地下水污染风险评价研究是地下水污染防控的重要环节.以巴里坤-伊吾盆地平原区地下水为研究对象,构建DRSTIW模型进行地下水脆弱性评价;根据污染场地调查资料和土地利用类型划分点源和面源污染,进行地下水污染荷载评价;考虑地下水的原生价值、经济价值和生态价值进行地下水功能价值评价;利用ArcGIS的地图代数功能生成地下水污染风险评价图,采用ROC曲线验证地下水污染风险评价结果,通过计算G指数得到地下水污染风险空间冷热点分布,结合重心和标准差椭圆对热点变动情况进行定量分析.结果表明,研究区地下水污染风险整体较低,高污染风险区和较高污染风险区仅占研究区总面积的6.8%,主要位于伊吾县的淖毛湖镇、盐池镇,巴里坤县的奎苏镇、石人子乡、花园乡和兵团红山农场,该区域内地下水埋深较浅,土壤表层和包气带介质透水性能较强,吸附能力较差,加之污染源分布较集中,使得污染物易于迁移富集,在地下水高脆弱性和高污染荷载的双重作用下导致局部区域地下水污染风险升高.受人类活动影响,地下水污染风险在空间上存在一定的集聚现象,整体表现为由西北向东南演变的趋势.地下水污染风险评价结果为划分地下水污染防治区提供重要参考.     

基于参数不确定性的地下水污染治理多目标管理模型

引入随机Pareto控制排序和随机小生境技术,提出基于参数随机变化的改进小生境Pareto遗传算法,用于求解不确定性条件下地下水污染治理多目标管理模型.同时,利用顺序高斯条件模拟的蒙特卡罗方法,结合不确定性分析和风险评估,分析不同渗透系数条件点数对污染物运移结果不确定性和污染风险评价的影响.最后将该方法应用于一个考虑渗透系数为随机变量的二维地下水污染修复算例中.结果分析表明,该方法可为地下水污染治理提供变异性较小的Pareto管理策略,是一种稳定可靠的多目标随机优化方法.