基于风险管理的区域（流域）地下水污染预警方法研究

地下水是我国重要的水资源,当前我国面临的地下水污染防治形势较为严峻.开展地下水污染风险评价及预警是预防地下水污染的有效措施,目前国内外有关地下水污染预警方面研究尚处于探索阶段,未形成一套完善的、可供借鉴的技术方法.本研究在分析不同尺度地区地下水污染预警工作需求的基础上,筛选出区域(流域)尺度地下水污染预警指标,包括地质介质防护性能、污染源特征、地下水动态及地下水价值因素四项指标,并利用指标叠置法建立了地下水污染预警模型.以包头平原区为例,开展了地下水污染预警研究,利用建立的模型划分了不同等级的地下水污染预警分区,研究成果可为当地地下水资源管理部门提供科技支撑.     

岩溶地下水污染预警：以山东省刘征水源地为例

岩溶地下水是我国重要的饮用水来源之一,了解岩溶地下水污染状况并结合水文地质条件及时地选择优先的地下水水源地防护地区是保护岩溶地下水的重要措施。开展地下水污染预警可以对地下水水质污染的发展趋势进行及时预测,并在地下水水质恶化前发出警报。基于ArcGIS软件的插值和叠加分析功能,针对岩溶地下含水层的特点,将岩溶地下水水质数据与水文地质参数、污染源分析相结合,构建了岩溶地下水污染预警评价模型,并最终划分了岩溶地下水污染预警警度等级,用于区分不同地区地下水污染防护优先程度。应用建立的岩溶地下水污染预警评价模型对山东省刘征水源地进行岩溶地下水污染预警实例研究,结果表明:该地区20%区域的岩溶地下水污染属于重警和巨警,并准确地判断出当地地下水污染优先防护区域分布在大武水源地和刘征水源地东西两侧。该研究成果可为岩溶地区制定相应的地下水污染风险管控和修复策略提供参考依据。     

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.     

地下水污染预警指标体系构建方法研究进展

地下水污染预警是目前国内外水文地质学界研究的热点,对地下水资源的保护与管理具有十分重要的意义。污染预警指标体系的构建作为地下水污染预警系统研究的基础和前提,是整套预警体系的关键环节。在调研大量文献的基础上,较系统地回顾和总结了国内外关于地下水污染预警指标体系的构建方法,总体分为定义分析法、过程分析法、层次分析法和综合方法四大类。最后阐述了构建预警指标体系在地下水污染预警中的重要作用,并针对未来研究中需要注意的问题提出了一些展望。     

VCH地下水污染风险评价模型构建及应用

将人体健康作为风险因素之一的地下水污染风险评价模型,其风险路径分析过程表现模糊,为了能够解决这一问题。该文建立了VCH(Vulnerability&Capacity&Health)地下水污染风险模型,其特点表现在包含了地下水脆弱性评价、地下水环境容量评价和地下水健康风险评价且模型风险路径计算过程清晰。为了验证该文提出的VCH模型的合理性,该文以富平热电厂厂址附近的水文地质资料为基础,采用该模型风险计算方法评价研究区的地下水污染风险。结果表明:研究区地下水污染风险等级整体处在较低风险等级以下,且处于较低风险等级面积占研究区总面积的79.01%,而中等风险仅占3.67%,研究区其余部分均为低风险,该次地下水污染风险评价结果为研究区地下水污染防治及地下水规划利用提供依据。另外,该模型为区域地下水污染风险评价提供了借鉴方法。     

基于变权模型的唐山城市脆弱性演变预警分析

城市脆弱性评价预警是城市脆弱性研究的重要内容。研究以资源型城市唐山作为案例,基于资源、环境、经济和社会框架构建了城市脆弱性预警指标体系,引入惩罚型变权模型对2000—2014年城市脆弱性的警情进行评价测度,结合GM（1,1）模型对2015—2020年城市脆弱性警情进行了预测。结果表明：1）变权模型能够有效满足资源型城市脆弱性预警研究;2）2000—2014年,唐山城市脆弱性预警指数由0.449上升至0.716,警度等级呈下降态势,从“重警”演变为“轻警”,警情指示灯由“橙灯”演变为“蓝灯”;3）2015—2020年唐山城市脆弱性预警等级预测结果为“轻警”变为“无警”,警情指示灯为“蓝灯”变为“绿灯”。研究结果可为城市脆弱性评价提供方法基础和科学依据,为改善唐山脆弱状况提供决策支持。     

地下水型水源地水质安全预警技术体系研究

地下水型水源地水质安全预警是城镇集中供水的地下水资源保护和管理的重要依据.为了提高地下水型水源地水质安全预警功能,提出了包括基于水质长序列监测预警、基于污染动态模拟预警及基于区域污染风险评价预警的技术体系.其中,基于水质长序列监测的预警是通过因子分析筛选水源地特征污染物,分析水质数据变幅以确定水源地水质的预警级别,可实现针对水源井的开关控制作用;基于污染动态模拟的预警是在水源地外围污染源特征基础上,模拟其动态迁移过程,进而确定其影响水源地水质的预警级别,可实现对水源地水质变化趋势的预判;基于区域污染风险评价的预警着重于水源地受区域污染风险控制与水源地保护区的耦合效应,同时结合其他预警影响因子作用以确定预警级别,可实现对水源地所在区域的宏观管控.该技术在哈尔滨市利民水源地进行了综合应用,结果显示,基于水质长序列监测预警中,COD_Mn及NH₄+的最大变幅指数均在1~2之间,预警级别确定为一级;根据污染动态模拟的结果得知,位于水源地开采井流场上游较高ρ（NH₄+）的范围在迁移20 a后,污染晕前段尚未到达水源地,确定预警级别为零级;基于区域污染风险评价的预警确定水源地所在区域为零级预警区,综合分析可以确定利民水源地地下水水质存在污染风险,应采取相应的管控措施.      

基于MIKE11与EFDC模型的突发性水污染事故预测模拟研究

通过对沈阳市浑河流域水环境的调查,基于Mike11与EFDC建立浑河流域沈阳段水动力-水质耦合模型,并对突发污染事故进行模拟研究。结果表明,Mike11与EFDC模型应用于浑河流域的预警模型在率定期和验证期的模拟结果均良好,所确定的参数能准确反映河道特征。因此,此预警模型可应用于浑河流域突发性水环境风险应急预测,并且能够对浑河污染物迁移转化过程进行准确模拟预测,模拟结果能够为区域水资源管理和保护提供技术支持,达到流域应急预警功能需求。     

基于系统动力学的辽宁省生态安全预警研究

基于P—S—R框架建立辽宁省城市生态安全预警评价指标体系,在此基础上,利用系统动力学方法构建辽宁省城市“资源-人口-经济-社会-环境”复合系统的生态安全预警模型,通过VENSIM仿真2010年至2020年的辽宁省城市生态安全预警指标趋势值,运用综合评价法对辽宁省14个城市进行生态安全预警评价。结果表明,未来10年生态安全预警评价结果分为3类：生态安全区、生态安全持续危险区和生态退化区。生态持续危险区和生态退化区属于生态安全预警区域,主要集中在辽宁省西北部。从辽宁省生态安全动态变化看,未来生态安全形势比较严峻。仿真结果表明基于系统动力学的生态安全预警结果可为辽宁省城市发展与建设提供一定的理论依据。     

滇池流域TN、TP入湖负荷预报预警系统

以流域模型HSPF和贝叶斯递归回归树算法(BRRT)为计算模块,建立了滇池流域27条主要入湖河流和33个散流区的TN、TP入湖负荷预报预警系统.同时,构建了考虑历史排放规律和预测负荷计算预警指数(EWI)评价预警等级的两套预警体系.结果表明:BRRT替代模型在流域内以农业面源为主的柴河子流域校准和验证的可决系数R2均大于0.8,模拟结果相对可靠;根据预警时间选取预警体系;适用于6月份之前的预警体系一(EWS-1),利用现状排放量和历史排放量的关系计算预警指数.适用于6月份之后的预警体系二(EWS-2),主要考虑现状排放量、历史平均排放量、排放限值和预测排放量之间的关系计算3个预警指数,最终以最严格的作为综合预警指数EWI评价预警等级;根据柴河子流域"十二五"规划的TN和TP排放限值为130.2 t·a-1、6.8 t·a-1,应用此系统对2011年2、4、9和11月做出预警检验,各月份预警结果基本处于红色和黑色预警,该系统可为流域提供预警支持.