CN112434076A - 土壤污染物迁移与预警模拟方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了土壤污染物迁移与预警模拟方法及系统，涉及污染物迁移规律模拟的技术领域，旨在解决提出一种污染物迁移室内试验研究的方案。其技术方案要点是通过对疑似污染区进行采样，能够对污染覆盖地区的土壤按照属性不同分别进行分析，从而有针对性的模拟污染物在不同属性土壤中的迁移情况；通过对不同属性土壤分别获取污染物迁移速度模拟函数，预测在某一时刻污染物在土壤中的浓度，结合土壤数据，制作可视化的空间分布模型图，从而便于直观地观察到污染物的覆盖情况。本发明达到了有对疑似污染区的不同属性土壤分别进行污染物迁移模拟，提高对一定地域内的土壤污染情况预测准确度的效果。
Description
技术领域
本发明涉及污染物迁移规律模拟的技术领域，尤其是涉及一种土壤污染物迁移与预警模拟方法及系统。
背景技术
随着工业化和城市化的发展，生活污水、工业废渣废水、各类垃圾填埋场以及农业中农药化肥的大量使用，导致向土壤排放的污染液成倍增加，土体污染已成为我国政府高度重视和着力解决的重大环境保护问题之一。污染物迁移室内模拟试验作为迁移试验方式之一，与野外试验相比它具有技术可靠、工艺简单、方便控制试验条件，投资少等优点而成为现阶段我国及许多发达国家的首选，因此污染物迁移室内试验的研究非常有必要且非常具有前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种土壤污染物迁移与预警模拟方法及系统，其具有对疑似污染区的不同属性土壤分别进行污染物迁移模拟，提高对一定地域内的土壤污染情况预测准确度的效果。
本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种土壤污染物迁移与预警模拟方法，包括以下步骤：
按照代表性和均匀性原则的要求在疑似污染区进行采样点布设，在每个采样点采集地表和深层土壤，对土壤属性的相关指标进行实验测定，采用GIS空间插值方法对土壤属性进行空间插值，获取空间分布信息，建立土壤数据库；
利用室内污染物迁移模拟装置检测在不同属性土壤下的污染物迁移速率模拟函数；
根据污染物迁移速率模拟函数计算在地表和深层土壤中的污染物迁移速度；
结合土壤数据库和污染物迁移速度分析在不同时刻疑似污染区的土壤污染物空间分布变化规律，根据对分布变化规律的预测利用可视化技术绘制某一时刻的空间分布模型图；
预设土壤污染物含量阈值，根据分布变化规律的预测计算某时刻的土壤内预测污染物分布含量，在空间分布模型图中标示处预测污染物分布含量超过阈值的部分作为预警。
通过采用上述技术方案，所述利用室内污染物迁移模拟装置检测在不同属性土壤下的污染物迁移速率模拟函数，包括以下步骤：
在室内如污染物迁移模拟装置内填充从采样点采集的地表和深层土壤，通过计量泵将污染物泵入；
从不同深度处进行取样获得土壤溶液，检测土壤溶液中不同深度的污染物浓度数据；
利用不同深度的污染物浓度数据获得污染物迁移速率模拟函数。
通过采用上述技术方案，所述GIS空间插值方法为Kriging方法。
本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：
一种土壤污染物迁移与预警模拟系统，包括：土壤采集装置，用于按照代表性和均匀性原则的要求在疑似污染区进行采样点布设，在每个采样点采集地表和深层土壤；
GPS定位装置，用于记录采样点位置；
土壤属性测定模块，用于对地表和深层土壤属性的相关指标进行实验测定；
室内污染物迁移模拟装置，用于检测在不同属性土壤下的污染物迁移速率；
数据处理和存储模块，用于采用GIS空间插值方法对土壤属性进行空间插值，获取空间分布信息，建立土壤数据库，以及根据在不同属性土壤下的污染物迁移速率构建迁移速率模拟函数，并且根据污染物迁移速率模拟函数计算在地表和深层土壤中的污染物迁移速度；
模型图生成模块，用于结合土壤数据库和污染物迁移速度分析在不同时刻疑似污染区的土壤污染物空间分布变化规律，根据对分布变化规律的预测利用可视化技术绘制某一时刻的空间分布模型图；以及，
预警模块，用于根据分布变化规律的预测计算某时刻的土壤内预测污染物分布含量，在空间分布模型图中标示处预测污染物分布含量超过预设土壤污染物含量阈值的部分。
本发明进一步设置为：所述室内污染物迁移模拟装置包括样品罐、喷淋系统、计量泵、样品收集系统以及样品分析系统。
本发明进一步设置为：所述土壤属性包括有砂粒含量、粘粒含量、粉粒含量、温度、酸碱度和含水量。
本发明进一步设置为：所述GIS空间插值方法为Kriging方法。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
通过对疑似污染区进行采样，能够对污染覆盖地区的土壤按照属性不同分别进行分析，从而有针对性的模拟污染物在不同属性土壤中的迁移情况；通过对不同属性土壤分别获取污染物迁移速度模拟函数，预测在某一时刻污染物在土壤中的浓度，结合土壤数据，制作可视化的空间分布模型图，从而便于直观地观察到污染物的覆盖情况；通过设置污染物的含量阈值并在空间分布模型图中标示出，从而起到预警作用。
附图说明
图1是本发明实施例一的整体流程图；
图2是本发明实施例二的整体结构示意图。
具体实施方式
实施例一
参照图1，本发明公开了一种土壤污染物迁移与预警模拟方法，包括以下步骤：
S1、按照代表性和均匀性原则的要求在疑似污染区进行采样点布设，在每个采样点采集地表和深层土壤，对土壤属性的相关指标进行实验测定，采用GIS空间插值方法对土壤属性进行空间插值，获取空间分布信息，建立土壤数据库。空间插值是根据已知的空间数据估计未知空间数据值的数学方法，选用Kriging方法对区域土壤的有机质及氮、磷属性进行空间插值，得到具有空间连续数据的土壤属性数据层；
S2、利用室内污染物迁移模拟装置检测在不同属性土壤下的污染物迁移速率模拟函数；
S3、根据污染物迁移速率模拟函数计算在地表和深层土壤中的污染物迁移速度；
S4、结合土壤数据库和污染物迁移速度分析在不同时刻疑似污染区的土壤污染物空间分布变化规律，根据对分布变化规律的预测利用可视化技术绘制某一时刻的空间分布模型图；
S5、预设土壤污染物含量阈值，根据分布变化规律的预测计算某时刻的土壤内预测污染物分布含量，在空间分布模型图中标示处预测污染物分布含量超过阈值的部分作为预警。
其中，步骤S2包括以下步骤：
S21、在室内如污染物迁移模拟装置内填充从采样点采集的地表和深层土壤，通过计量泵将污染物泵入；
S22、从不同深度处进行取样获得土壤溶液，检测土壤溶液中不同深度的污染物浓度数据；
S23、利用不同深度的污染物浓度数据获得污染物迁移速率模拟函数。
实施例二
参照图2，本发明公开了一种土壤污染物迁移与预警模拟系统，包括土壤采集装置、GPS定位装置、土壤属性测定模块、室内污染物迁移模拟装置、数据处理和存储模块、模型图生成模块和预警模块。
其中，土壤采集装置，用于按照代表性和均匀性原则的要求在疑似污染区进行采样点布设，在每个采样点采集地表和深层土壤。
GPS定位装置，用于记录采样点位置。
土壤属性测定模块，用于对地表和深层土壤属性的相关指标进行实验测定，土壤属性包括有砂粒含量、粘粒含量、粉粒含量、温度、酸碱度和含水量。
室内污染物迁移模拟装置，用于检测在不同属性土壤下的污染物迁移速率。具体地，室内污染物迁移模拟装置包括样品罐、喷淋系统、计量泵、样品收集系统以及样品分析系统。室内污染物迁移模拟装置为本领域技术人员常用技术方案。
数据处理和存储模块，用于采用GIS空间插值方法对土壤属性进行空间插值，具体为利用Kriging方法获取空间分布信息，建立土壤数据库，以及根据在不同属性土壤下的污染物迁移速率构建迁移速率模拟函数，并且根据污染物迁移速率模拟函数计算在地表和深层土壤中的污染物迁移速度。
模型图生成模块，用于结合土壤数据库和污染物迁移速度分析在不同时刻疑似污染区的土壤污染物空间分布变化规律，根据对分布变化规律的预测利用可视化技术绘制某一时刻的空间分布模型图。
预警模块，用于根据分布变化规律的预测计算某时刻的土壤内预测污染物分布含量，在空间分布模型图中标示处预测污染物分布含量超过预设土壤污染物含量阈值的部分。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种土壤污染物迁移与预警模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照代表性和均匀性原则的要求在疑似污染区进行采样点布设，在每个采样点采集地表和深层土壤，对土壤属性的相关指标进行实验测定，采用GIS空间插值方法对土壤属性进行空间插值，获取空间分布信息，建立土壤数据库；
利用室内污染物迁移模拟装置检测在不同属性土壤下的污染物迁移速率模拟函数；
根据污染物迁移速率模拟函数计算在地表和深层土壤中的污染物迁移速度；
结合土壤数据库和污染物迁移速度分析在不同时刻疑似污染区的土壤污染物空间分布变化规律，根据对分布变化规律的预测利用可视化技术绘制某一时刻的空间分布模型图；
预设土壤污染物含量阈值，根据分布变化规律的预测计算某时刻的土壤内预测污染物分布含量，在空间分布模型图中标示处预测污染物分布含量超过阈值的部分作为预警。
2.根据权利要求1所述的土壤污染物迁移与预警模拟方法，其特征在于，所述利用室内污染物迁移模拟装置检测在不同属性土壤下的污染物迁移速率模拟函数，包括以下步骤：
在室内如污染物迁移模拟装置内填充从采样点采集的地表和深层土壤，通过计量泵将污染物泵入；
从不同深度处进行取样获得土壤溶液，检测土壤溶液中不同深度的污染物浓度数据；
利用不同深度的污染物浓度数据获得污染物迁移速率模拟函数。
3.根据权利要求2所述的土壤污染物迁移与预警模拟方法，其特征在于：所述GIS空间插值方法为Kriging方法。
4.一种土壤污染物迁移与预警模拟系统，其特征在于，包括：土壤采集装置，用于按照代表性和均匀性原则的要求在疑似污染区进行采样点布设，在每个采样点采集地表和深层土壤；
GPS定位装置，用于记录采样点位置；
土壤属性测定模块，用于对地表和深层土壤属性的相关指标进行实验测定；
室内污染物迁移模拟装置，用于检测在不同属性土壤下的污染物迁移速率；
数据处理和存储模块，用于采用GIS空间插值方法对土壤属性进行空间插值，获取空间分布信息，建立土壤数据库，以及根据在不同属性土壤下的污染物迁移速率构建迁移速率模拟函数，并且根据污染物迁移速率模拟函数计算在地表和深层土壤中的污染物迁移速度；
模型图生成模块，用于结合土壤数据库和污染物迁移速度分析在不同时刻疑似污染区的土壤污染物空间分布变化规律，根据对分布变化规律的预测利用可视化技术绘制某一时刻的空间分布模型图；以及，
预警模块，用于根据分布变化规律的预测计算某时刻的土壤内预测污染物分布含量，在空间分布模型图中标示处预测污染物分布含量超过预设土壤污染物含量阈值的部分。
5.根据权利要求4所述的土壤污染物迁移与预警模拟系统，其特征在于：所述室内污染物迁移模拟装置包括样品罐、喷淋系统、计量泵、样品收集系统以及样品分析系统。
6.根据权利要求5所述的土壤污染物迁移与预警模拟系统，其特征在于：所述土壤属性包括有砂粒含量、粘粒含量、粉粒含量、温度、酸碱度和含水量。
7.根据权利要求6所述的土壤污染物迁移与预警模拟系统，其特征在于：所述GIS空间插值方法为Kriging方法。
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