CN106896204B - 一种判断地下水污染监测井有效性的方法 - Google Patents

一种判断地下水污染监测井有效性的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种判断地下水污染监测井有效性的方法，其中该方法包括：设置表征预测地下水污染监测井有效性的七个评价指标和相应评分值标准；集当前地下水监测井的地理、地质和水文地质信息，进而为相应评价指标定性‑半定量评分赋值；利用算术平均法或内梅罗法，计算各项已赋值评价指标的综合评分；将当前地下水污染监测井的综合评分与预设的有效综合评分标准比较，判断出当前地下水污染监测井的有效性。

Description

一种判断地下水污染监测井有效性的方法
技术领域
本发明属于地下水调查和监测领域，尤其涉及一种判断地下水污染监测井有效性的方法。
背景技术
人类活动的日益频繁，使地下水污染加剧，地下水质量恶化。我国水资源短缺，资源型与水质型缺水同时制约着国民经济的发展和人民生活水平的提高，尤其是北方广大地区降水少，地表水稀缺，主要以地下水作为生活和生产水源。近年，污染造成的水质型缺水问题更日渐突显。因此，为防治地下水污染，开展地下水污染监测就尤为重要。反映区域地下水整体水质，还是确定局地地下水污染程度，不同的监测目标影响了地下水监测井的选择。
针对判断局地地下水污染状况的目标，地下水污染监测中，监测井的选取对准确反映当地地下水的质量和周边污染源的排放情况非常关键。这就迫切需要开发简洁的方法，依据部分简单易得的信息判断地下水监测井的有效性。目前，全国已设置两万余个地下水水位监测井。既要准确、客观反映监测地区地下水的污染情况，又要尽量节省资金和人力投入，这样的方法还可以指导在地下水水位监测井中选择地下水污染监测井。
发明内容
为解决现有技术的不足，针对地下水质量和污染监测中的技术需求，面向潜水含水层的局地地下水污染监测，本发明提供了一种基于易掌握信息判断地下水监测井有效性的方法。
本发明提供的一种判断地下水污染监测井有效性的方法，包括：
设置表征预测地下水污染监测井有效性的七个评价指标和相应评分值标准；
资料收集，现场勘查，采集当前地下水监测井的地理地貌、地质和水文地质信息，进而对相应评价指标定性-半定量评分赋值；
利用算术平均法或内梅罗法，计算各项已赋值评价指标的综合评分；
将当前地下水污染监测井的综合评分与预设的有效综合评分标准比较，判断出当前地下水污染监测井的有效性。当前地下水污染监测井的综合评分达到预设有效综合评分标准值时，判断该地下水监测井采样分析结果能够较好地反映周边污染源对当地地下水的影响。
进一步的，所述评价指标包括污染物特性、地理地貌特征、降雨入渗量、包气带土壤阻隔性、含水层埋深度、含水层降解性和监测井相对位置。
本发明的评价指标通过现有装置和设备均可容易获取。
其中，所述的污染物特性根据污染物种类和污染源排放特征，其赋值依据为：污染物迁移能力越强、源强越大，赋值越大，在1～5分区间内按整数赋值。
所述的地理地貌特征根据当前地下水污染监测井所在位置的地理和地貌特征，其赋值依据为：地表水和降水下渗越容易，赋值越大，在1～5分区间内按整数赋值。
所述的降雨渗入量根据降水-蒸发特征，其赋值依据为：降水-蒸发条件形成有效下渗越容易，下渗降水量，赋值越大，在1～5分区间内按整数赋值。
所述的包气带土壤阻隔性根据包气带土壤中黏土层厚度，其赋值依据为：黏土层越薄，包气带垂向下渗越好，赋值越大，在1～5分区间内按整数赋值。
所述的含水层埋深根据含水层埋藏深度，其赋值依据为：含水层埋深越浅，地表水渗入含水层越容易，赋值越大，在1～5分区间内按整数赋值。
所述的含水层降解性根据含水层的渗透性，其赋值依据为：含水层横向渗透性越强，赋值越大，在1～5分区间内按整数赋值。
所述的监测井相对位置根据地下水监测井位于污染源的上下游及其与污染源的距离，其赋值依据为：污染物迁移到当前地下水污染监测井越容易，赋值越大，在1～5分区间内按整数赋值。
进一步的，采用全球定位系统(GPS)装置来获取当前地下水污染监测井的地理位置信息。
进一步的，采用地质资料图来获取当前地下水污染监测井的地理地貌特征。
进一步的，采用钻探法来获取当前地下水污染监测井的周边地质特征。
本发明的全球定位系统装置、地质资料图、钻探法均为现有通用的设备、材料或方法。
为更加准确地反映当前地下水污染监测井的特征，本发明还提供了另一种判断地下水污染监测井有效性的方法。该判断地下水污染监测井有效性的方法，包括：
设置表征预测地下水污染监测井有效性的七个评价指标、相应评分值标准以及相应评价指标的权重值；
资料收集，现场勘查，采集当前地下水监测井的地理、地质和水文地质信息，进而为相应评价指标定性-半定量评分赋值；
根据各评价指标的评分值与相应权重值，计算加权均值，获得各项已赋值评价指标的综合评分；
将当前地下水污染监测井的综合评分与预设的有效综合评分标准比较，判断当前地下水污染监测井的有效性。当前地下水污染监测井的综合评分达到预设有效综合评分标准值时，判断该地下水监测井采样分析结果能够较好地反映周边污染源对当地地下水的影响。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明首先设置表征判断地下水污染监测井有效性的七个评价指标和相应评分值标准；再根据采集到的当前地下水污染监测井的地理位置信息及其周边地质特征，结合指标的相应评分值标准，为相应评价指标评分赋值；利用算术平均法或内梅罗法计算已赋值的相应评价指标，得到当前地下水污染监测井的综合评分；将当前地下水污染监测井的综合评分与预设的有效综合评分标准比较，最终判断当前地下水污染监测井的有效性。该评价方法简洁有效，而且评价指标数据容易获取。
(2)为使评价结果更加准确，本发明还设置表征判断地下水污染监测井有效性的评价指标的权重值，再根据各评价指标的评分值与相应权重值的加权均值，得到当前地下水污染监测井的综合评分，更加准确地得到综合评分，最终判断当前地下水污染监测井的有效性。
(3)本发明针对地下水监测井采样分析结果反映局地地下水污染种类和程度的不确定性，公开了一种判断地下水污染监测井有效性的方法。以污染物特性(C)、地理地貌特征(G)、降雨入渗量(P)、包气带土壤阻隔性(S)、含水层埋深(D)、含水层降解性(A)及监测井相对位置(L)等七个显著影响污染物在地下水系统中迁移的属性为考查指标，定性-半定量地赋值，以算术平均值法或内梅罗法获得综合评分。综合评分达到设定要求时，可认为地下水监测井采样分析结果能够较好地反映周边污染源对当地地下水的影响。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本发明的一种判断地下水污染监测井有效性的方法实施例一流程图；
图2是判断地下水污染监测井有效性的考查指标分布模式图；
图3是本发明的一种判断地下水污染监测井有效性的方法实施例二流程图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
图1是本发明的一种判断地下水污染监测井有效性的方法实施例一流程图。
如图1所示，本发明的一种判断地下水污染监测井有效性的方法，包括：
步骤11：设置判断预测地下水污染监测井有效性的七个评价指标和相应评分值标准；
其中，如图2所示，评价指标包括污染物特性P1、地理地貌特征P2、降雨入渗量P3、包气带土壤阻隔性P4、含水层埋深度P5、含水层降解性P6和监测井相对位置P7。
其中，所述的当前地下水监测井的地理、地质和水文地质信息可由全球定位系统装置、地质资料图、钻井法等现有通用的设备、材料或方法获得。
本发明的评价指标可以为上述七个评价指标中的至少两个评价指标，这些评价指标通过现有装置及设备均可容易获取。
针对本发明的各个评价指标的赋值，赋值越大，地下水监测井采样检出的可能性越大，例如：
(1)污染物特性根据污染物种类和污染源排放特征，按照1～5赋值，污染物迁移能力越强、源强越大，赋值越大。
(2)地理地貌特征按照1～5赋值，地表水和降水下渗越容易，赋值越大。
(3)降雨渗入量根据降水-蒸发特征，按照1～5赋值，降水-蒸发条件形成有效下渗越容易，下渗降水量，赋值越大。
(4)包气带土壤阻隔性根据包气带土壤中黏土层厚度，按照1～5赋值，黏土层越薄，包气带垂向下渗越好，赋值越大。
(5)含水层埋深按照1～5赋值，含水层埋深越浅，地表水渗入含水层越容易，赋值越大。
(6)含水层降解性根据含水层的渗透性，按照1～5赋值，含水层横向渗透性越强，赋值越大。
(7)监测井相对位置根据地下水监测井位于污染源的上下游及其与污染源的距离，按照1～5赋值，污染物迁移到当前地下水污染监测井越容易，赋值越大。
综合评分为权利要求2～9所述各赋值结果的计算值，采用算术平均值法或内梅罗法计算。
预设的有效综合评分标准为：按照算术平均值法计算，综合评分不小于2.5；按照内梅罗法计算，综合评分不小于4。
具体地，评价指标的评分值标准(P1～P7)，如表1～表7所示。
表1 污染物特性赋值(P1)表
表2 地理地貌特征赋值(P2)表
表3 降雨入渗量赋值(P3)表
其中，表3中的第一预设降水量和第二预设降水量均为预先设定的值，而且第二预设降水量>第一预设降水量。
表4 包气带土壤阻隔性赋值(P4)表
黏土层厚度(cm) <5 5～15 >15
赋值P<sub>4</sub> 5 3 1
表5 含水层埋深赋值(P5)表
含水层埋深(m) <5 5～15 >15
赋值P<sub>5</sub> 5 3 2
表6 含水层降解性赋值(P6)表
其中，表6中的第一预设渗透值和第二预设渗透值均为预先设定的值，而且第二预设渗透值>第一预设渗透值。
表7 监测井相对位置赋值(P7)表
其中，表7中的预设距离为预先设定的值。
步骤12：采集当前地下水污染监测井的地理地貌信息及其周边地质、水文地质特征，进而为相应评价指标评分赋值。
以位于河南省伊洛盆地的地下水污染监测井为例，在监测井上游较近处分布Cr(VI)污染源。
该地下水监测井周边地理地质特征如下：
1.地然地理特征：
监测井所在地属北亚热带暖温带季风气候区，四季分明。春季温和少雨，夏季炎热多雨，秋季阴雨连绵，冬季寒冷干燥。年平均气温14.7℃，平均最高气温27.3℃，平均最低气温1.1℃；年平均降雨量为659.0mm，日最大降水量154.4mm，时最大降水量54.8mm。降雨量主要集中于6-9四个月，约占全年降雨总量的61.5％，且年际变化较大。年蒸发量平均为1258.9mm。
2.地形地貌：
监测井所在地位于某河流的一级阶地上，总体地势由东向西倾斜，坡度平缓。区内以耕地为主，主要种植小麦、玉米及少量谷类植物。
3.地层岩性：
地表为薄层耕植土，下部为中更新统黄土、砂和卵砾石，详细地层情况由上至下分层描述如下：
1)黄土状粉质黏土：褐黄色—棕红色，可塑-硬塑，可见大量铁锰质结合及薄膜，含钙质结核，结合粒径一般1～4cm，局部较富集。厚度25m以上。
2)卵石层：青灰色、杂色，卵石含量占70％以上，含少量砾石。卵石磨圆程度较好～一般，粒径3～5cm，厚度1m以上。
3)粉质黏土及泥卵石：粉质黏土呈棕黄色～浅棕红色，硬塑～坚硬，卵石主要为肉红色、灰白色砂岩、石英砂岩为主，含少量灰绿色安山玢岩，粒径一般2～4cm，最大达20cm，卵石磨圆度较好，充填物以粉质黏土为主。厚度3～9m不等。
4)卵石层：青灰色、杂色，含少量泥质，卵石含量占70％以上。该层分布厚度较均匀，一般2～3m。
5)泥岩：棕红色、褐红色，致密、坚硬，该层埋藏深度由南向北逐渐增加，在30m以上。
4.水文地质条件：
该区域地层主要为中更新统粉质粘土层和卵砾石层，以及早更新统黏土岩；根据周围已有水井资料，水井深多为50～60m，静水位埋深18～26m，单井出水量为25～30吨/时，取水部位主要为中更新统卵砾石层，地下水的补给途径主要为大气降水，排泄途径主要为向下游的径流排泄和人工地下水开采。
具体的，本发明采用采用全球定位系统(GPS)装置来获取当前地下水污染监测井的地理位置信息。
采用地质资料图来获取当前地下水污染监测井的地理地貌特征。
采用钻探法来获取当前地下水污染监测井的周边地质特征。
本发明的全球定位系统装置、地质资料图、钻探法均为现有通用的设备、材料或方法。
根据上述掌握的信息，对方法所述的七个指标逐一赋值：
1.污染物特性(C)：迁移性强重金属，污染强度大、持续时间长，得分5；
2.地理地貌特征(G)：平原区河漫滩，得分5；
3.降雨入渗量(P)：蒸发多、降水多，得分3；
4.包气带土壤阻隔性(S)：黏土层厚度远大于15cm，得分1；
5.含水层埋深(D)：含水层埋深在15m以上，得分2；
6.含水层降解性(A)：含水层渗透性差，得分1；
7.监测井相对位置(L)：监测井位于污染下游，距离近，得分5。
步骤13：利用算术平均法或内梅罗法，计算各项已赋值评价指标的综合评分。
步骤14：将当前地下水污染监测井的综合评分与预设的有效综合评分标准比较，判断出当前地下水污染监测井的有效性。
综合评分方法和预设的有效综合评分标准为：算术平均值法，综合评分当综合评分F≥2.5时可认为该地下水污染监测井有效。
其中，Pi表示第i个评价指标，i＝1，2，….7；P1表示污染物特性；P2表示地理地貌特征；P3表示降雨入渗量；P4表示包气带土壤阻隔性；P5表示含水层埋深度；P6表示含水层降解性和P7表示监测井相对位置。
本发明还可以采用内梅罗法求取综合评分当综合评分F≥4时可认为该地下水污染监测井有效。
其中，Pmax＝max(P1,P2,…,P7)。
以位于河南省伊洛盆地的地下水污染监测井为例，在监测井上游较近处分布Cr(VI)污染源。
综合得分，算术平均值法为3.14，不小于2.5，说明该监测井可有效监测周边污染源对该区域地下水质量的影响；内梅罗法为4.18，不小于4，同样说明该监测井可有效监测周边污染源对该区域地下水质量的影响。
采样分析结果，该监测井中Cr(VI)浓度为0.100mg/L。证实该监测井的采样分析结果反映了周边污染源对该区域地下水的影响，与本专利公开的方法判断的结果吻合。
图3是本发明的一种判断地下水污染监测井有效性的方法实施例二流程图。
如图3所示，本发明的一种判断地下水污染监测井有效性的方法，包括：
步骤21：设置表征预测地下水污染监测井有效性的七个评价指标、相应评分值标准以及相应评价指标的权重值；
其中，评价指标包括污染物特性P1、地理地貌特征P2、降雨入渗量P3、包气带土壤阻隔性P4、含水层埋深度P5、含水层降解性P6和监测井相对位置P7。
本发明的评价指标通过现有装置和设备均可容易获取
针对本发明的各个评价指标的赋值，赋值越大，地下水监测井采样检出的可能性越大，地下水污染监测井的有效性越好，例如：
(1)污染物特性根据污染物种类和污染源排放特征，按照1～5赋值，污染物迁移能力越强、源强越大，赋值越大。
(2)地理地貌特征按照1～5赋值，地表水和降水下渗越容易，赋值越大。
(3)降雨渗入量根据降水-蒸发特征，按照1～5赋值，降水-蒸发条件形成有效下渗越容易，下渗降水量，赋值越大。
(4)包气带土壤阻隔性根据包气带土壤中黏土层厚度，按照1～5赋值，黏土层越薄，包气带垂向下渗越好，赋值越大。
(5)含水层埋深按照1～5赋值，含水层埋深越浅，地表水渗入含水层越容易，赋值越大。
(6)含水层降解性根据含水层的渗透性，按照1～5赋值，含水层横向渗透性越强，赋值越大。
(7)监测井相对位置根据地下水监测井位于污染源的上下游及其与污染源的距离，按照1～5赋值，污染物迁移到当前地下水污染监测井越容易，赋值越大。
综合评分为各赋值结果的计算值，采用算术平均值法或内梅罗法计算。
综合评分方法和预设的有效综合评分标准为：算术平均值法，综合评分当综合评分F≥2.5时可认为该地下水污染监测井有效。
步骤22：资料收集，现场勘查，采集当前地下水监测井的地理地貌、地质和水文地质信息，进而为相应评价指标定性-半定量评分赋值。
步骤23：根据各评价指标的评分值与相应权重值，计算加权均值，获得各已赋值评价指标的综合评分。
具体地，根据地下水污染监测井中各评价指标的重要程度设计权重，且满足所有评价指标的权重之和等于1。
步骤24：将当前地下水污染监测井的综合评分与预设的有效综合评分标准比较，判断当前地下水污染监测井的有效性。当前地下水污染监测井的综合评分达到预设有效综合评分标准值时，判断该地下水监测井采样分析结果能够较好地反映周边污染源对当地地下水的影响。
为使评价结果更加准确，本实施例设置表征判断地下水污染监测井有效性的评价指标的权重值，再根据各评价指标的评分值与相应权重值的加权均值，得到当前地下水污染监测井的综合评分，更加准确地得到综合评分，最终判断当前地下水污染监测井的有效性。
上述虽然结合附图描述了本发明的具体实施方式，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种判断地下水污染监测井有效性的方法，其特征在于，包括：
设置表征预测地下水污染监测井有效性的七个评价指标和相应评分值标准；
采集当前地下水监测井的地理地貌、地质和水文地质信息，进而为相应评价指标定性-半定量评分赋值；
利用算术平均法或内梅罗法，计算各项已赋值评价指标的综合评分；
将当前地下水污染监测井的综合评分与预设的有效综合评分标准比较，判断出当前地下水污染监测井的有效性；
所述评价指标包括污染物特性、地理地貌特征、降雨入渗量、包气带土壤阻隔性、含水层埋深度、含水层降解性和监测井相对位置。
2.如权利要求1所述的一种判断地下水污染监测井有效性的方法，其特征在于，所述的污染物特性根据污染物种类和污染源排放特征，其赋值依据为：污染物迁移能力越强、源强越大，赋值越大，在1～5分区间内按整数赋值。
3.如权利要求1所述的一种判断地下水污染监测井有效性的方法，其特征在于，所述的地理地貌特征根据当前地下水污染监测井所在位置的地理和地貌特征，其赋值依据为：地表水和降水下渗越容易，赋值越大，在1～5分区间内按整数赋值。
4.如权利要求1所述的一种判断地下水污染监测井有效性的方法，其特征在于，所述的降雨渗入量根据降水-蒸发特征，其赋值依据为：降水-蒸发条件形成有效下渗越容易，下渗降水量，赋值越大，在1～5分区间内按整数赋值。
5.如权利要求1所述的一种判断地下水污染监测井有效性的方法，其特征在于，所述的包气带土壤阻隔性根据包气带土壤中黏土层厚度，其赋值依据为：黏土层越薄，包气带垂向下渗越好，赋值越大，在1～5分区间内按整数赋值。
6.如权利要求1所述的一种判断地下水污染监测井有效性的方法，其特征在于，所述的含水层埋深根据含水层埋藏深度，其赋值依据为：含水层埋深越浅，地表水渗入含水层越容易，赋值越大，在1～5分区间内按整数赋值。
7.如权利要求1所述的一种判断地下水污染监测井有效性的方法，其特征在于，所述的含水层降解性根据含水层的渗透性，其赋值依据为：含水层横向渗透性越强，赋值越大，在1～5分区间内按整数赋值。
8.如权利要求1所述的一种判断地下水污染监测井有效性的方法，其特征在于，所述的监测井相对位置根据地下水监测井位于污染源的上下游及其与污染源的距离，其赋值依据为：污染物迁移到当前地下水污染监测井越容易，赋值越大，在1～5分区间内按整数赋值。
9.一种判断地下水污染监测井有效性的方法，其特征在于，包括：
设置表征预测地下水污染监测井有效性的七个评价指标、相应评分值标准以及相应评价指标的权重值；所述评价指标包括污染物特性、地理地貌特征、降雨入渗量、包气带土壤阻隔性、含水层埋深度、含水层降解性和监测井相对位置；
采集当前地下水监测井的地理地貌、地质和水文地质信息，进而为相应评价指标定性-半定量评分赋值；
根据各评价指标的评分值与相应权重值，计算加权均值，获得各项已赋值评价指标的综合评分；
将当前地下水污染监测井的综合评分与预设的有效综合评分标准比较，判断当前地下水污染监测井的有效性。
10.如权利要求9所述的一种判断地下水污染监测井有效性的方法，其特征在于，所述的权重根据地下水污染监测井中各评价指标的重要程度，评价指标越重要，设计权重越大，且满足所有评价指标的权重之和等于1。
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