CN103279634A - 一种城区水库型饮用水水源地敏感带确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种城区水库型饮用水水源地敏感地带确定方法，该方法以城区水库型水源环境要素、区域发展规划、风险源等为因子，利用数据处理的方法，对城区水库型饮用水水源地敏感地带进行区划，包括列出评价城区水库型饮用水水源地的所有敏感指标；计算各敏感指标的权重；区划成网格小区；计算各网格小区内的所有敏感指标；归一化处理；计算总敏感指标；总敏感指标排序等步骤。本发明通过对城区水库型饮用水水源地进行网格划分，并通过量化计算各网格小区的敏感指标计算，并排序可以客观地确定城区水库型饮用水水源地的敏感地带，为水污染防控提供客观依据。

Description

一种城区水库型饮用水水源地敏感带确定方法

技术领域

本发明城区水库型饮用水水源地敏感确定方法，该方法运用数学模型对一些定量指标进行计算，得出事故发生概率。

背景技术

水源地突发性水污染事件同时具备了风险事件的两大基本要素：即概率事件和影响损失，是典型的风险事件。水污染事件风险源识别程序是风险源筛选和管理的关键。

城区水库型饮用水水源地敏感带区划是制定城区水库型饮用水水源地突发性水污染事件应对策略的重要环节，只有对城区水库型饮用水水源地周围的敏感地带进行区划，筛选影响水库型饮用水水源地水质安全的主要因素作为敏感带区划的指标，才能客观地确定城区水库型饮用水源的敏感区，有重点地对这些区域进行实时监测。

发明内容

本发明的目的是为建设城区水库型水源地污染监控系统，设计城区水库型饮用水水源地敏感地带确定方法。

本发明的技术方案是：一种城区水库型饮用水水源地敏感地带确定方法，该方法以城区水库型水源环境要素、区域发展规划为因子，利用数据处理的方法，对城区水库型饮用水水源地敏感地带进行区划，包括以下步骤：

步骤A、构建城区水库型饮用水水源地敏感地带区划指标评价体系，列出评价城区水库型饮用水水源地的所有敏感指标；

步骤B、采用层次分析法计算各敏感指标的权重；

步骤C、将城区水库型饮用水水源地周边地带区划成网格小区； 

步骤D、计算各网格小区内的所有敏感指标值；

步骤E、对步骤D中计算出的各敏感指标进行归一化处理，形成敏感指标统一标准的数值；

步骤F、计算每个网格小区内的所有敏感指标统一标准的数值与各自的权重的积的总和为该网格小区的总敏感指标；

步骤G、将所有的网格小区的总敏感指标排序，将总敏感指标分值高的区段对应的网格小区划为敏感带。

进一步的，上述的城区水库型饮用水水源地敏感地带确定方法中：构成评价城区水库型饮用水水源地的所有敏感指标包括生态环境状况指标、工业污染指标、生活污染指标、面源污染指标、内源污染指标、污水收集率指标、人口规划污染指标、土地利用类型规划污染指标、风险度、污染物陆域迁移时间、污染物库区迁移时间。

进一步的，上述的城区水库型饮用水水源地敏感地带确定方法中：所述的生态环境状况指标为植被覆盖率和环境质量状况两部份之和，按如下公式计算：

生态环境状况指标=0.9×植被覆盖率+0.1×环境质量状况；

其中：植被覆盖率的计算公式如下：

植被覆盖率＝（0.315×林地＋0.189×草地＋0.252×耕地＋0.099×建设用地＋0.036×未利用地＋0.009×水域）/区域面积；

环境质量状况：当水质优于《地表水环境质量标准（GB3838-2002）》III类标准时，该指标为0.10；介于III类时，为0.05；劣于III类时，为0。

进一步的，上述的城区水库型饮用水水源地敏感地带确定方法，其特征在于：所述的工业污染指标指网格小区内各工业污染源排放的水污染物总量，具体计算公式为：

水污染物总量=∑（各企业∑各类水污染物排放量）。

进一步的，上述的城区水库型饮用水水源地敏感地带确定方法中：

所述的生活污染指标和人口指规划标污染指标为人口的日常生活产生的污水量及水污染物，具体计算方法：单一生活污染物排放量=人均排污系数×人口数×时间，总污染物排放量=∑单一污染物排放量。

进一步的，上述的城区水库型饮用水水源地敏感地带确定方法中：

所述的面源污染指标和土地利用类规划污染指标都是根据土地利用类型，计算各区域面源污染物，面源污染指标=∑各污染物产生量；

其中，污染物产生量=∑土地利用类型面积×单位面积年均排污量。

进一步的，上述的城区水库型饮用水水源地敏感地带确定方法中：所述的污水收集指标是根据污水管网现状调查，计算分析指定区域污水收集率，若具有完善的雨污分流管网，则污水收集率为100%，若具有完善的雨污合流管网，则污水收集率为50%，其它情况通过内插法确定。

进一步的，上述的城区水库型饮用水水源地敏感地带确定方法中：所述的风险度指标也就是危害严重程度，

危害严重程度=可能性×严重程度；

可能性包括几乎可以肯定、很可能中等可能、不大可能和罕见5个等级，分另评分为5分、4分、3分、2分和1分；

严重程度包括灾难性的、很严重、中等严重、略微严重和不严重5个等级，分另评分为5分、4分、3分、2分和1分。

进一步的，上述的城区水库型饮用水水源地敏感地带确定方法中：所述的污染物陆域迁移时间为污染物在地表径流的夹带下进入库区的时间（t）与污染物迁移距离（L）及坡度（i）相关，计算公式为：

式中k为与距离及坡度无关的系数；

所述的污染物库区迁移时间由入库位置距取水口距离（l）及当时水流速度（v）决定，计算公式为：

。

进一步的，上述的城区水库型饮用水水源地敏感地带确定方法中：步骤E中，归一化公式如下：

                        

式中：

：为归一化后的统一标准的数值；

     

：为某一指标的评价值；

，

：分别为该指标评价值的最小、最大值。

本发明通过对城区水库型饮用水水源地进行网格区划，并通过量化计算各网格小区的敏感指标计算，并排序可以客观地确定城区水库型饮用水水源地的敏感地带，为减灾防灾提供客观依据。

下面结合具体实施例对本发明作较为详细的描述。

附图说明

图1是本发明流程图。

具体实施方式

实施例1，如图1所示，首选本实施例通过调查某市的饮用水水源的水库的水源地的环境要素和区域发展规划因素，形成了对该城区水库型饮用水源的敏感指标集，该水源地敏感带区划在《饮用水水源保护区划分技术规范（HJ/T338-2007）》基础上，以城区水库型水源地区域特征、水环境质量、土地利用现状、污染源及风险源、生态环境质量等环境要素、区域发展规划等为因子，分析城区水库型水源地不同区域的特点、功能要求以及各区域之间的相互联系，研究划定饮用水水源地敏感保护区域和开发控制区域，满足水源保护和城市建设发展需求。

根据城区水库型水源地特征，依据层次分析法构建原则，选定生态环境状况、污染影响、区域风险、距离指标等作为一级指标，将构成这些敏感要素的具体因子作为二级指标（或三级指标）：如水环境质量、土地利用现状、污染源、风险源、污水管网、地理位置等指标作为敏感带评价指标。具体如表1所示：

表1：

随后，计算上表中的各敏感指标的权重，本实施例是采用层次分析法（AHP）计算各指标的权重及各区域最终的敏感指标。敏感指标最终通过如表1所列出的11个指标来衡量，这些指标反映了风险源的各个方面。         

最终得到水源地敏感带识别指标权重，具体见表2。

表2

计算公式如下：

上式中，

为表1中所示的下标。

第三是将城区水库型饮用水水源地周边地带划分成网格小区； 

将水源地划分成若干特定尺寸的标准网格。

第四、计算各网格小区内的所有敏感指标；该步骤根据表1的指示，计算小区内所有的敏感指标。

1、生态环境状况指标

参考《生态环境状况评价技术规范（HJ/T192-2006试行）》及水源地具体情况，水源地的生态环境状况指标由植被覆盖率及环境质量状况两部分构成，具体构成因子及其权重如表5所示。

具体计算分别为：

a）植被覆盖率：

植被覆盖率＝（0.315×林地＋0.189×草地＋0.252×耕地＋0.099×建设用地＋0.036×未利用地＋0.009×水域）/区域面积。

b）环境质量状况：

当水质优于《地表水环境质量标准（GB3838-2002）》III类标准时，该指标为0.10；介于III类时，为0.05；劣于III类时，为0。如表3所示

表3

最后生态环境状况指标=0.9×植被覆盖率+0.1×环境质量状况。

2、工业污染指标

工业污染指标分析统计区域内各工业污染源排放的水污染物总量，据此工业污染源对水源水质可能产生的压力。具体计算公式为：

产业指标=∑（各企业∑各类水污染物排放量）。

3、生活污染指标

水库流域内生活污染指由于人口的日常生活产生的污水量及水污染物，可根据人口数量进行估算。根据相应区域人均污水排放系数及主要水污染物产生系数，统计各区域的污水产生量及污染物总量。在研究中，生活污染指标以污染物总量表征。统计人口主要由户籍人口和非户籍人口构成。

具体计算方法：单一生活污染物排放量=（各类污染物）人均排污系数×人口数×时间（1年=365天），总污染物排放量=∑单一污染物排放量。

生活污染指标=区域内总污染物排放量。

4、面源污染指标

根据土地利用类型，计算各区域面源污染物，污染物产生量=∑土地利用类型面积×单位面积年均排污量。

土地利用类型（面源污染）指标=∑各污染物产生量。

5、内污染指标

内污染主要要考虑水库内生物。

6、污水收集率

根据污水管网现状调查，计算分析指定区域污水收集率。具体可参照表4。其他情况可通过内插法确定。

表4

片区污水管网覆盖	污水收集能力
		完善的雨污分流管网	100%
完善的雨污合流管网	50%

7、人口规划指标

人口规划指标表计算方法与生活污染指标相同。

8、土地利用类型规划指标

土地利用类型规划指标计算方法类似面源污染指标。

9、风险度指标

风险源指标根据区域内风险源危害严重程度判定。风险源的危害严重程度根据其可能性及其危害程度评估。风险度即危害严重程度=可能性×严重程度。具体评估方法见表5及表6。

表5

表6

风险源指标=∑网格内风险源危险度分值。

10、距离指标包括陆域迁移时间和库区迁移时间

a）陆域迁移时间

污染物在地表径流的夹带下进入库区的时间（t）与污染物迁移距离（L）及坡度（i）相关，简化为：

                    （2-3）

式中k为与距离及坡度无关的系数。

因此，根据上述公式判断比较风险源距离库区的距离。

b）库区迁移时间

该时间由入库位置距取水口距离（l）及当时水流速度（v）决定，简化为：

第四、对步骤D中计算出的各敏感指标进行归一化处理；

为保持评价体系的连续性，将各指标进行归一化处理。将各敏感指标通过归一化方法得到标准化数据。标准化公式为：

                     

式中：

：为归一化后的统一标准的数值；

     

：为某一指标的评价值；

，

：分别为该指标评价值的最小、最大值。

第五、计算每个网格小区内的所有敏感指标统一标准的数值与各自的权重的积的总和为该网格小区的总敏感指标；根据前面第一步和第二步的分析，该城区水库型饮用水水源地的总敏感指标的计算公式是

第六、将所有的网格小区的总敏感指标排序。

将各区域的计算结果排序，结合实际情况，将分值在前某一比例的区域（如前10%）划为敏感带。

Claims (10)

1.一种城区水库型饮用水水源地敏感地带确定方法，该方法以城区水库型水源环境要素、区域发展规划、环境风险源为因子，利用数据处理的方法，对城区水库型饮用水水源地敏感地带进行区划，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A、构建城区水库型饮用水水源地敏感地带区划指标评价体系，列出评价城区水库型饮用水水源地的所有敏感指标；

步骤B、采用层次分析法计算各敏感指标的权重；

步骤C、将城区水库型饮用水水源地周边地带区划成网格小区； 

步骤D、计算各网格小区内的所有敏感指标值；

步骤E、对步骤D中计算出的各敏感指标进行归一化处理，形成敏感指标统一标准的数值；

步骤F、计算每个网格小区内所有敏感指标统一标准的数值与各自权重的积的总和为该网格小区的总敏感指标；

步骤G、将所有的网格小区的总敏感指标排序，将总敏感指标分值高的区段对应的网格小区划为敏感带。

2.根据权利要求1所述的城区水库型饮用水水源地敏感地带确定方法，其特征在于：构成评价城区水库型饮用水水源地的所有敏感指标包括生态环境状况指标、工业污染指标、生活污染指标、面源污染指标、内源污染指标、污水收集率指标、人口规划污染指标、土地利用类型规划污染指标、风险度、污染物陆域迁移时间、污染物库区迁移时间。

3.根据权利要求2所述的城区水库型饮用水水源地敏感地带确定方法，其特征在于：所述的生态环境状况指标为植被覆盖率和环境质量状况两部份之和，按如下公式计算：

生态环境状况指标=0.9×植被覆盖率+0.1×环境质量状况；

其中：植被覆盖率的计算公式如下：

植被覆盖率＝（0.315×林地＋0.189×草地＋0.252×耕地＋0.099×建设用地＋0.036×未利用地＋0.009×水域）/区域面积；

环境质量状况：当水质优于《地表水环境质量标准（GB3838-2002）》III类标准时，该指标为0.10；介于III类时，为0.05；劣于III类时，为0。

4.根据权利要求2所述的城区水库型饮用水水源地敏感地带确定方法，其特征在于：所述的工业污染指标指网格小区内各工业污染源排放的水污染物总量，具体计算公式为：

水污染物总量=∑（各企业∑各类水污染物排放量）。

5.根据权利要求2所述的城区水库型饮用水水源地敏感地带确定方法，其特征在于：

所述的生活污染指标和人口指规划标污染指标为人口的日常生活产生的污水量及水污染物，具体计算方法：单一生活污染物排放量=人均排污系数×人口数×时间，总污染物排放量=∑单一污染物排放量。

6.根据权利要求2所述的城区水库型饮用水水源地敏感地带确定方法，其特征在于：

所述的面源污染指标和土地利用类型规划污染指标都是根据土地利用类型，计算各区域面源污染物，面源污染指标=∑各污染物产生量；

其中，污染物产生量=∑土地利用类型面积×单位面积年均排污量。

7.根据权利要求2所述的城区水库型饮用水水源地敏感地带确定方法，其特征在于：所述的污水收集指标是根据污水管网现状调查，计算分析指定区域污水收集率，若具有完善的雨污分流管网，则污水收集率为100%，若具有完善的雨污合流管网，则污水收集率为50%，其它情况通过内插法确定。

8.根据权利要求2所述的城区水库型饮用水水源地敏感地带确定方法，其特征在于：所述的风险度指标也就是危害严重程度，

危害严重程度=可能性×严重程度；

可能性包括几乎可以肯定、很可能、中等可能、不大可能和罕见5个等级，分另评分为5分、4分、3分、2分和1分；

严重程度包括灾难性的、很严重、中等严重、略微严重和不严重5个等级，分另评分为5分、4分、3分、2分和1分。

9.根据权利要求2所述的城区水库型饮用水水源地敏感地带确定方法，其特征在于：所述的污染物陆域迁移时间为污染物在地表径流的夹带下进入库区的时间（t）与污染物迁移距离（L）及坡度（i）相关，计算公式为：

式中k为与距离及坡度无关的系数；

所述的污染物库区迁移时间由入库位置距取水口距离（l）及当时水流速度（v）决定，计算公式为：

。

10.根据权利要求1至9中任一所述的城区水库型饮用水水源地敏感地带确定方法，其特征在于：步骤E中，归一化公式如下：

                        

式中：

：为归一化后的统一标准的数值；

     

：为某一指标的评价值；

，

：分别为该指标评价值的最小、最大值。

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