時間:2023-07-27 09:28:47
緒論:在尋找寫作靈感嗎?愛發表網為您精選了8篇水環境污染概念,愿這些內容能夠啟迪您的思維,激發您的創作熱情,歡迎您的閱讀與分享!
在我國農村地區,水庫、水塘、河流、溝渠、湖泊等地下水體和土壤水綜合成為農村水環境[1]。隨著社會經濟的發展,農村水環境污染情況較輕,所以在農業生產過程中沒有受到過多的危害。隨著社會環境污染日益嚴重,突發性水污染逐步侵害了農民的正常生產,還威脅了人們的身體健康。目前,城市化發展速度不斷加快,人們生活水平得到了質的飛躍,私家車逐步普及,汽車尾氣中主要的成分PM2.5污染物給予大氣環境沉重的打擊,大氣污染造成了城市天空能見度逐漸降低,溫度變高,地表紫外線強度增加,大氣出現漏洞等等,諸多自然生態環境的污染,給予人們生活上沉重的打擊。本文主要針對農村水和大氣環境保護問題技能型問題,對具體的問題提出可行性解決方案。
2農村水環境污染現狀
目前的農村環境情況基本良好,但是,隨著社會經濟不斷發展,對于自然資源的過度開采,工業廢水、居民生活廢水和農業養殖廢水的不斷排放,造成了江河的泥沙攜帶污染物滲透到了地下水層中,造成了地下水層的污染,嚴重侵蝕了土層,導致水土流失,對農村水環境造成極大威脅。長期的污染和破壞,造成了農村水環境污染,嚴重影響了農村居民正常的農業生產活動,威脅了農民的身體健康[2]。目前的農村河道管理制度不夠完善,整治力度不夠大,并且缺乏科學的監管,造成河道整理不徹底的現象頻繁發生,對農村水環境帶來極大污染,嚴重影響水質安全。河道的堵塞,會造成河堤侵蝕嚴重,岸坡出現坍塌現象,致使河道擁堵,影響農村生產用水,并且會對農業灌溉、防洪防澇工作帶來嚴重威脅。隨著社會經濟發展,促使農村的經濟生活環境逐步完善,人口急劇增加造成了嚴重的農村生活污染。
例如:農村人口急劇增加,對于用水的需求在不斷提高,生活污水排放的需求也在增加。部分鄉鎮企業的工業污水沒有得到良好的治理,反而直接排放,是農村水環境污染的重要原因之一,嚴重地影響了河道、地下水的安全,造成當地居民出現鉛中毒等重工業中毒情況發生。農業生產中農藥化肥的使用過度會造成嚴重的藥物污染,造成農藥中毒事件,威脅人們的身體健康。農村生活系統簡單,沒有科學的污水排放系統,所以部分的農民會在河道中傾倒生活垃圾和糞便,加劇了農村水環境污染的情況,嚴重的威脅了人們的用水安全,不利于社會經濟的可持續性發展。
3農村水環境的保護措施
農村的水環境保護措施關鍵在于水質保護問題,加強保護農村水體健康,科學方式治理污染水源,合理的節約用水,科學的分配水資源。在農村水資源的保護和治理的工作過程中,應該加強當地政府部門的重視,統籌管理,多部門配合監管,科學分工協作,并且依據嚴格的國家管理規定,在自己職責范圍內進行嚴格管理,有效杜絕農村水環境污染情況[3]。
(1)制定化學農藥和農業化肥的使用量標準,積極推廣全新高效環保型農藥和化肥,實行綠色生態養殖,增加土地的輪耕休耕制度,促進有機肥料的使用,增加物理方式殺蟲防病,降低農村化肥、農藥污染。
(2)加強河道整理監管,樹立治理榜樣,并且依據農村發展特點設置農業河道治理試點建設,促進河道整理工作的順利進行。
(3)加固河道堤壩和河岸,利用原始生態系統維護河岸,增添農村的自然生態整潔氣氛,在水環境保護過程中增添人文氣息。
(4)加大科學用水的宣傳,加強農村水環境保護的教育,提高農村水環境保護意識。增加對農民科學用水的概念,有效節約水資源,并且杜絕生活廢水的隨意排放,提高農村水環境品質。
(5)政府應該加緊建設生活污水、工業污水的污水處理站,通過科學防治處理,有效降低污水排放指標,并且通過積極處理、科學取樣搜集等形式,加大污水排放的監管力度,促使農民不斷提高水環境保護意識。
(6)政府增設河道清潔崗位,并且定時、定期對河道進行維護,制定分段清理政策,制定嚴格的監管制度,通過重視河道清理工作,促進河道保護狀況,有效降低農村水環境污染情況。
(7)利用先進的水資源檢測制度,促進水環境保護能力逐步提高,促進了水質處理能力,通過綜合整治方式有效提高了農村水環境的保護力度,并且通過檢測能夠得到科學、嚴謹的數據,增加了對農村水環境保護的科學處理依據。
4大氣污染
隨著社會經濟的不斷發展,人們的生活得到了質的飛躍,私家車逐步普及到了人們的生活中,但對大氣污染帶來了嚴重的危害[4]。目前對于大氣污染的主要來源有3種,分別是:交通汽車尾氣污染和生活污染。生活污染主要在我國北方地區較為嚴重。我國北部冬季溫度極低,多數地區多采用煤炭進行取暖,在煤炭中所蘊含的二氧化碳等有害氣體和粉塵對于大氣的污染格外嚴重。
大氣環境遭受破壞,對于植物的影響非常巨大,氧化物和硫化物嚴重限制了農作物的生長,并且隨著汽車廢氣、工業廢氣等氣體的逐步排放降低了大氣能見度,影響了陽光照射,不利于人們和植物的健康。
2017年6月綠色科技第12期
何靜,等:農村水和大氣環境保護治理措施
環境與安全
5大氣污染的防治措施
5.1減少汽車廢氣排放
隨著人們生活水平的不斷提高,汽車也逐步普及到了農村居民的生活中,在給予農民便利的同時,汽車尾氣也對大氣環境造成極大傷害,汽車尾氣中的PM2.5成分對于大氣層的破壞非常嚴重,造成地表紫外線幅度提高,氣候逐漸變換,給人們的生命安全帶來了嚴重威脅。為了減少大氣層的破壞,應該管控汽車尾氣排放工作[5]。地方政府應該加大清潔能源的推薦,不斷研發使用清潔能源的環保型汽車,加速建設清潔能源供應站,提高燃油濃度質量,減少浪費,積極推動大氣環保事業的發展。
5.2加強生態綠化環境
植物能夠增加自然環境的觀賞性,還能夠對大氣中的二氧化碳等有害氣體進行直接反應,吸附空氣中的粉塵,有效提高大氣環境的清潔,為了降低大氣環境的污染情況,農村地區應該加大綠化建設,創建生態綠化環境,增加綠色植物種植計劃,有效保護大氣環境的健康。
5.3控制煤炭燃燒數量
我國北方農村地區多采用煤炭供暖形式,但煤炭是不可再生的自然資源,降低煤炭使用率在節約自然能源的同時還能提高大氣環境保護效果[6]。目前我國北方農村地區已經采用統一供暖的形式,通過科學的利用煤炭資源的形式,有效減低了煤炭的使用量,降低了煤炭廢氣和粉塵的排放指數。隨著我國的科技不斷發展,有效取出煤炭中的無機硫,能夠減少大氣污染。而逐步開發的核能源、太陽能、風能等清潔能源的使用,已經逐步替代了煤炭這種不可再生的自然能源,有效提升了大氣環境的保護力度。
6結語
隨著社會科技的不斷發展,使人們工作的效率逐步提高,也增加了人們生活的舒適度,但是對于環境的破壞卻日益嚴重,農村水環境污染和大氣污染現象頻發,人們對于自然資源的過渡開采,給自然環境造成了沉重的負擔,大氣層漏洞、地標紫外線指數升高、氣溫變換等現象是自然給予人們的懲罰,筆者對于農村水和大氣環境的保護進行了分析,并且針對保護過程中所存在的問題進行科學探討,提出科學有效的解決措施,通過積極促進農村水和大氣環境保護意識,完善農村水和大氣環境保護手段,減少污染源,加強綠化,降低汽車尾氣排放指數,有效促進農村環境的和諧發展。
參考文獻:
[1]
徐小龍. 淺談農村水和大氣環境保護治理[J]. 資源節約與環保, 2013(10):140~140.
[2]李羚, 胡麗麗, 張猛,等. 中國農村水環境惡化成因及其保護治理對策[J]. 科技傳播, 2014(11):29~33.
[3]劉科, 張保偉. 基于生態文明建設的農村環境污染治理對策[J]. 決策探索月刊, 2013(11):32~32.
[4]李世東. 青州市農村環境污染治理現狀及對策研究[D]. 青島:中國海洋大學, 2012.
我國目前流域水污染問題嚴重,因此,要采取相應措施解決這一問題,文章首先對我國流域水污染環境治理現狀做了深入分析,并對造成環境水污染存在的原因做了具體介紹,從而為我國流域水污染治理存在的問題提供重要參考建議。我國目前水污染綜合治理存在的問題在于以下幾個方面,一是水污染治理控制制度不完善,水環境區域差異明顯,尤其是社會經濟發展過快,無法提高流域水污染治理效率,兩者無法相協調等,因此,要按照相關規定加強我國水污染治理,堅持分區域治理的基本原則,對區域治理各個部分內容做具體介紹,制定流域水污染治理發展戰略,為我國流域水污染治理提供重要參考依據。
關鍵詞:
中國;水污染防治;流域管理;戰略對策
1流域水環境污染綜合防治戰略存在的問題
1.1流域水環境污染治理制度不完善
流域作為整體水文循環單位,同時也是人類活動起源,匯入到整個河流干道中,有利于保護水環境以及水生態系統。流域同時也是完整的管理單位,集中了人類多種活動形式,體現了人類生存發展的矛盾。尤其是水環境治理問題,涉及到多種污染體,因此,加強水流域污染治理這一問題亟待解決。美國早期就明確了水污染治理這一概念,尤其注重生態系統整體功能體現,在把握水流域基本發展規律的基礎上,以及水生態社會子系統的形成過程中產生的相互作用,還要對水生態系統發展制定整體規劃,加強水生態系統建設保護,制定水流域綜合治理計劃,這些保護有利于解決部門內部沖突,矛盾問題,有利于加強流域水環境治理效率。采取這一水污染治理措施注重保護水污染治理完整性,重點解決水污染治理存在的問題,嚴格控制水污染溫度以及各個要素之間的聯系;保護生物多樣性以及地標物質組成結構等,還有土壤物質組成,針對區域生態發展存在的問題采取針對性措施,充分發揮好專家以及研究學者力量,為解決流域水污染問題提供支持。
1.2缺乏對水環境特征區域差異的研究
各個流域水環境承載力存在很大差異,對各區域造成的水污染程度不同,因此,解決我國流域水污染問題,要對流域進行劃分加強管理,美國針對這一問題,早期就制定了水生態區域劃分方案,在很大程度上提高了水環境管理效率。對于水生態系統流域監測站點選擇上、針對水生態系統污染問題制定恢復標準,有利于為流域水環境治理制定TMDL提供重要參考依據。我國地域面積廣闊,各地域水環境特征不同,目前,我國并未建立完整的水流域治理機制,無法準確判斷水流域環境承載力以及生態環境發展狀況,尤其是水環境治理難度大,保護措施有效性不強。
2我國流域水環境污染防治的控制原則
2.1污染物質的分類控制原則
面對我國流域水污染存在的問題,要采取針對性措施,提高流域水污染治理效率,并對污染物特性以及其他各個方面進行具體劃分,做好分類,優化污染質結構,對污染物進行有效分解,制定污染物治理化學指標,按照污染物特性,將其劃分為兩種形式,一種是一啊不能污染物,一種是特殊污染物;按照水污染物自身性質將其劃分為淡水、海水、人體健康污染物;按照污染物因子特性,將其劃分為兩種形式,保守、非保守物質,在以上總結過程中,針對污染物特性提出具體控制要求。
2.2污染控制的分區原則
我國流域面積廣闊,各地區水環境差異明顯,因此,要根據各個地區水流域具體情況來制定不同發展戰略,保護水文完整性具有重要意義,生態系統水體功能差異劃分為幾種形式,也是建立水污染控制體系的重要參考依據,有利于保護水體發展環境,加大水污染物控制制度。其中,水資源分區將水文循單元作為重要依據,將其劃分為幾種形式,主要為了呈現水文完整度,尤其要把握污染物轉化規律,有利于加強水質管理,劃分水生態區則是按照流域生態特征,包括土壤植被等多個要素,主要是為了對水體進行分類,這一方法是為了判斷水體生態性質以及水體生態基本標準,有利于為水體生態安全提供重要參考依據,了解我國水環境管理能力差異,把握好流域尺度、平衡人類發展需求的主要區域管理方式。流域水環境功能包括三個等級,矛盾區、一般功能區、最高層次區,劃分為多個功能管理區主要為了提高流域水質量,保護生物多樣性。保護水環境功能過程中,需要制定沖突協調機制處理區域沖突,協調各個區域水質矛盾沖突問題。
3結束語
為從根本上解決我國水污染的復雜問題,就必須實施流域污染控制策略,在流域尺度上開展系統性、綜合性、前瞻性的水污染控制技術體系研究,重點在于轉變傳統的污染控制理念,根據流域地理、水文氣象、生態一致性和社會經濟發展水平,開展全國水環境生態分區方案研究,根據不同區域的水生態系統類型特征與水環境特征,提出不同分區的污染控制要求,從而為污染控制目標的分解提供支持,以水環境生態分區為基礎進行污染負荷的計算和管理。
參考文獻
[1]吳舜澤,夏青,劉鴻亮.中國流域水污染分析[J].環境科學與技術,2000,89(2):1-6.
關鍵詞:中國;水污染防治;流域管理;戰略對策
1 流域水環境污染綜合防治戰略存在的問題
1.1 流域水環境污染治理制度不完善
流域作為整體水文循環單位,同時也是人類活動起源,匯入到整個河流干道中,有利于保護水環境以及水生態系統。流域同時也是完整的管理單位,集中了人類多種活動形式,體現了人類生存發展的矛盾。尤其是水環境治理問題,涉及到多種污染體,因此,加強水流域污染治理這一問題亟待解決。美國早期就明確了水污染治理這一概念,尤其注重生態系統整體功能體現,在把握水流域基本發展規律的基礎上,以及水生態社會子系統的形成過程中產生的相互作用,還要對水生態系統發展制定整體規劃,加強水生態系統建設保護,制定水流域綜合治理計劃,這些保護有利于解決部門內部沖突,矛盾問題,有利于加強流域水環境治理效率。采取這一水污染治理措施注重保護水污染治理完整性,重點解決水污染治理存在的問題,嚴格控制水污染溫度以及各個要素之間的聯系;保護生物多樣性以及地標物質組成結構等,還有土壤物質組成,針對區域生態發展存在的問題采取針對性措施,充分發揮好專家以及研究學者力量,為解決流域水污染問題提供支持。
1.2 缺乏對水環境特征區域差異的研究
各個流域水環境承載力存在很大差異,對各區域造成的水污染程度不同,因此,解決我國流域水污染問題,要對流域進行劃分加強管理,美國針對這一問題,早期就制定了水生態區域劃分方案,在很大程度上提高了水環境管理效率。對于水生態系統流域監測站點選擇上、針對水生態系統污染問題制定恢復標準,有利于為流域水環境治理制定TMDL提供重要參考依據。我國地域面積廣闊,各地域水環境特征不同,目前,我國并未建立完整的水流域治理機制,無法準確判斷水流域環境承載力以及生態環境發展狀況,尤其是水環境治理難度大,保護措施有效性不強。
2 我國流域水環境污染防治的控制原則
2.1 污染物質的分類控制原則
面對我國流域水污染存在的問題,要采取針對性措施,提高流域水污染治理效率,并對污染物特性以及其他各個方面進行具體劃分,做好分類,優化污染質結構,對污染物進行有效分解,制定污染物治理化學指標,按照污染物特性,將其劃分為兩種形式,一種是一啊不能污染物,一種是特殊污染物;按照水污染物自身性質將其劃分為淡水、海水、人體健康污染物;按照污染物因子特性,將其劃分為兩種形式,保守、非保守物質,在以上總結過程中,針對污染物特性提出具體控制要求。
2.2 污染控制的分區原則
我國流域面積廣闊,各地區水環境差異明顯,因此,要根據各個地區水流域具體情況來制定不同發展戰略,保護水文完整性具有重要意義,生態系統水體功能差異劃分為幾種形式,也是建立水污染控制體系的重要參考依據,有利于保護水體發展環境,加大水污染物控制制度。其中,水資源分區將水文循單元作為重要依據,將其劃分為幾種形式,主要為了呈現水文完整度,尤其要把握污染物轉化規律,有利于加強水質管理,劃分水生態區則是按照流域生態特征,包括土壤植被等多個要素,主要是為了對水體進行分類,這一方法是為了判斷水體生態性質以及水體生態基本標準,有利于為水體生態安全提供重要參考依據,了解我國水環境管理能力差異,把握好流域尺度、平衡人類發展需求的主要區域管理方式。流域水環境功能包括三個等級,矛盾區、一般功能區、最高層次區,劃分為多個功能管理區主要為了提高流域水質量,保護生物多樣性。保護水環境功能過程中,需要制定沖突協調機制處理區域沖突,協調各個區域水質矛盾沖突問題。
3 結束語
為從根本上解決我國水污染的復雜問題,就必須實施流域污染控制策略,在流域尺度上開展系統性、綜合性、前瞻性的水污染控制技術體系研究,重點在于轉變傳統的污染控制理念,根據流域地理、水文氣象、生態一致性和社會經濟發展水平,開展全國水環境生態分區方案研究,根據不同區域的水生態系統類型特征與水環境特征,提出不同分區的污染控制要求,從而為污染控制目標的分解提供支持,以水環境生態分區為基礎進行污染負荷的計算和管理。
參考文獻
關鍵詞:水污染生物監測概念 特征 方法
隨著全球環境污染的惡化,尤其是水體污染問題的普遍增多和處理技術要求的日益提高,生物在水環境監則中的功能愈發明顯,應用也越來越六泛。探討水污染生物監測技術,具有一定的現實意義。
一、水污染的生物監測
1 水污染生物監測的概念和依據
在某種前提條件下,水生生物群落及水的環境有著相互關聯并且有著相互限度現象,其保持著非常自然的、暫時性的均勻衡干系。水環境中注入的污染物資,必將會用途于生物本身和其種群或者其群落,影響到生態系統的固有生物種群其數量和物種組成與及其更多類特點、堅定特點、生產力和生理狀況等,使某些水生生物逐步消失,然而在別的某些水生生物卻能夠繼續生長下去,其本身和其種群的數量逐步增添。運用技術、儀器監測水污程度,從這種變化的水污染生物體現,得出水環境質量的變化,這是水污生物監測概念也是其依據。
2 水污染生物監測的特征
在這種同理化的監測對比當中,相對于某種生物監測,同理化的監測有著自己的特征:比如,生物監測能反應其種種污染物的綜合影響作用;其污染物的理化監測就是定期采監測,最后答案不能反應采樣前和后的狀態,但是,而水中的生物,集中了全部生長久環境下的原因及改化其狀態情況;有一些水生生物對于污染物非常敏感,但是又有一些連精密儀器都測不出來的微量元素其密度。然而,在這種情況下即可以經過“生物擴大”的效果,在生物體內堆集然而被測出來。但是,生物監測本身同樣有自己的不完善的地方:生物監測不能定其特點及定量地作出測定水質污染,其檢測的靈活特點和專業特點方面不比理化檢測,比如在時間上來說,一些生物的檢測需要的時間很長。
二、水污染生物監側的方法
1 微型生物群落監測法
PFU(polyurethane foam unit,聚氨醋泡沫塑料塊法)法是應用泡沫塑料塊作為人工基質來收集水體中微型生物群落,測定該群落結構與功能的各種參數,以評價水質。還可以用毒性試驗方法預報廢水或有害物質對受納水體中微型生物群落的毒害強度,為制定安全濃度和最高允許濃度提出群落級水平的基準。
2 生物指數法
生物指數是利用篩選的指示生物(indicator organism)或生物類群與水體質量的相關性,特別是考慮它們與污染物之間的關系,從而劃分不同污染程度的水體。生物指數法包括多樣性指數(diversity index)、相似性指數(similarity index)和生物指數(biotic index)。前兩種指數是利用群落的結構和功能參數為基礎建立的。
3 生物毒性試驗
生物毒性試驗是利用生物受到污染物質的毒害所產生的生理機能等變化測試污染狀況的方法,分為靜水式生物測試和流水式生物測試。生物測試法主要應用于對污染源的監測,采用這種方法可以反映很多重要信息,如有害物質進入周圍環境時其毒性如何或能否發生改變,何種有害物質的致毒性最大以及在何種條件下毒性最強,對生物的生活史能產生什么影響等。此外,在偵察、尋找污染物,評價環境污染程度,確定廢水處理要求和監測廢水處理效果,確定污染物排放標準等方面均有實用價值。
4 生物大分子標記物
生物大分子標記物包括核酸和蛋白質等。目前核酸分子標記技術包括核酸分子損傷檢測技術、報告基因技術、DNA 芯片技術、16S rRNA 檢測技術等。細胞分裂時染色體在復制過程中如果受到外界誘變因子的作用,就會產生微核。1982 年,Hooftman 等最早將微核試驗用于魚類,并首次證明了化學誘變劑甲基磺酸乙酯(EMS)能夠誘導泥蔭魚(Umbrapygman)外周血紅細胞微核的形成。單細胞凝膠電泳(SCGE)是一種在單細胞水平上檢測 DNA 鏈損傷的方法(即彗星試驗)。鐘遠等通過蠶豆根尖微核技術和彗星試驗對揚中市不同水體的遺傳毒物污染狀況進行了初步調查顯示:蠶豆根尖微核試驗和彗星試驗結果一致,且彗星試驗在檢測痕量遺傳毒物污染方面比蠶豆根尖微核試驗更為敏感。
蛋白分子標記物檢測技術包括酶分子標記物檢測、金屬硫蛋白(Metallothionein,MT)檢測、熱休克蛋白(Heat Shock Protein,HSP)檢測、抗氧化劑防御系統的檢測等。綠色熒光蛋白是動植物及微生物基因工程研究上廣泛的選擇標記,可以對遺傳修飾生物體(GMOs)、尤其是轉基因植物的基因標記,從而對轉基因動植物存在的潛在生態風險進行監測。霍傳林等運用魚體肝臟中的 EROD(72-ethoxyre-sorufin-O-deethylase)活性作為生態標記物,EROD活性與多氯聯苯(PCBs)類物質濃度之間存在著定量響應關系。
5 幼蟲變態實驗
研究表明,浮游幼蟲變態比現有的生物個體水平的毒性實驗指標更為敏感。海洋底棲無脊椎動物幼蟲的變態期是其生活史的關鍵階段,變態期的幼體對污染物的敏感性要高于其他階段,胚胎發生和幼蟲發育不受影響的污染物濃度會阻礙其變態[18]。幼蟲的變態過程易于觀察、易受環境污染的干擾。與死亡率比較,能否在附著基表面順利變態是監測污染物毒性的更敏感的指標。
【關鍵詞】改進決策樹算法;水環境質量;評價;應用
1 引言
城市化與工業生產的發展,產生了大量的污水與廢水,在沒有經過任何處理的條件下進入到江河之中,對大量水體構成嚴重影響。為加強水體保護,研究區域內水環境質量的變化過程與發展所具備的規律,應用現代信息技術促使,對水體要素進行定量評價,為開展環境污染控制規劃提供現實指導意義。然而水環境中其評價因子量較多,且其因子與水質等級之間并非均存在著線性關系,從而為水環境質量評價帶來困難。提出改進決策樹算法構建分類模型,將采集樣本數據輸入并尋找出分類規則,發現水環境質量變化過程及影響水質的最大因素,對水體質量發展趨勢進行預測,為水環境保護與治理提供現實依據。
2 決策樹及其工作原理
決策樹算法屬于數據挖掘的重要分類技術,其操作簡單,使用范圍較廣。應用決策樹,可以快速發展數據之中隱含的分類規則。具體而言,則是在相關訓練數據的基礎上,構建分類模型,于未知測試樣本數據中,依據根節點經過某路徑達到葉子節點,從而對葉子節點作出客觀預測。應用決策樹算法,能夠對水環境污染源、污染發生的過程、污染物分布狀況,對水環境質量變化規律進行分析,預測水體質量發展的未來趨勢,其在開展水資源保護開發與治理等方面發揮著一定現實價值。
決策樹簡稱為DT,屬于一種存在反向的無環圖,決策樹內部其每個樹的節點均代表著一個測試屬性,樹的分支反映著測試結果,樹葉子節點表示類別。在決策樹算法中,最為根本的算法為貪心算法。一般而言,決策樹算法在進行數據分類與預測時,其主要步驟為:學習訓練數據,構建決策樹,分析已生成決策樹,提取分類規則,對具體測試樣本測試,明確樣本所屬類別。
3 決策樹算法及其改進
在學習決策樹算法時,最具影響力的算法為ID3算法,該算法由J.R.Quinlan提出,其主張在屬性選擇時,將信息增益作為標準,讓每個非葉節點進行測試時,均可以獲知被測試記錄的最大類別信息,且ID3算法其方法計算,計算效率高,理論基礎清晰,然而在實踐應用中發現,ID3算法仍存在著一定不足,主要表現為:其算法在噪聲數據處理時較為敏感,在連續型屬性處理時,需要先對其進行離散化方可采取ID3算法進行分類;ID3算法在選擇新的屬性過程中僅僅考慮該屬性信息增益問題,缺乏對后續屬性信息增益問題的綜合考慮;ID3算法偏重于選擇取值較大屬性。基于ID3算法中存在的問題,決定對該算法進行改進,提出在MID3算法之中引入用戶興趣度α,從而在一定程度上解決決策樹算法傾向于多值問題。
MID3算法是以ID3算法為依托,實質上屬于ID3算法的優化,在面對新屬性選擇時,MID3算法可以綜合考慮屬性信息增益與后續屬性信息增益問題。且在MID3算法中引入用戶興趣度α因子,α指的是對某一事物所具備的相關知識與經驗,如專家評價、相關領域知識等,α值需要在決策樹學習訓練集時反復測試獲得,α取值范圍應控制在0-1范圍內,決策層需要綜合考慮先驗知識與相關領域知識,合理判斷α取值,基于用戶興趣度α的MID3算法,其計算公式為:
其中A代表選擇屬性,A存在著v個屬性裝,其相對應概況通過p1、p2…pv,依據最小信息熵原理進行A屬性擴展,用B來對其子節點屬性表示。
4 改進決策樹算法在水環境質量評價中的應用
在水環境檢測系統數據庫中存在著大量數據信息,在進行數據挖掘時面對大量數據信息難以發現其隱藏規律,為此在應用中采取隨機序列發生器,隨機抽取一定數據作為決策樹算法研究樣本數據。
4.1 數據挖掘前的數據預處理
在進行數據挖掘操作之前,需要將面對的數據信息進行數據集成、數據交換與數據規約等預處理。數據預處理模塊屬于數據挖掘系統所必備的模塊,數據預處理技術以專業知識為導向,將發現存在價值信息為目標,通過對數據信息的組織處理,將與數據挖掘不存在任何關系的屬性刪除,從而為數據挖掘算法提供更為精準的數據,提高數據挖掘效率。在水環境評價時,選擇《地表水環境質量標準》作為評價標準,按照相關水質評價要求,選擇汞、鉛、PH、DO、COD、NH3-N、石油類、揮發酚等屬性作為水質評價參數,下表為某流域水質狀況數據參數:
通過上表可以看出,其數據劃分精細,難以直接分類處理,為此,采取數據預處理措施,通過數字化標記相關屬性,并對數字進行概念化處理,消除不合格數據,并形成新的數據列,具體如下表所示:
4.2 改進決策樹在水環境質量評價中的應用
基于表2,采取改進決策樹算法,構造出決策樹,首先對根節點進行分類,從表2數據統計中獲知,其達標數量為43例,超標數量為167例,假設每個節點均為根節點,則計算出節點信息熵,依據改進決策樹計算公式,可以計算出各種因子的信息熵。執行優化算法,考慮信息增益,經過計算后選擇COD作為新的節點,并對其屬性值引出分支,經過遞歸計算構造出一個完整的決策樹。
通過該決策樹測試,發現改進決策樹算法在水環境質量評價中其測試結果準確率達到了93.57%,其對水體水質狀況評價較為客觀,能夠為環境決策提供較為科學的依據。
5 結語
隨著環境問題日益突出,尤其是水環境污染問題日益嚴重,研究水環境質量變化與發展規律,為水環境開發、保護與治理提供現實依據成為時展的顯示訴求。提出在水環境質量評價中應用改進決策樹法,引入用戶興趣度因素,形成一種新型的分類算法。結合水質數據構建決策樹,依據其相關規則進行評估。實踐證明其準確率達到了93.57%,其整體水質環境評價較為客觀準確,能夠為環境決策提供較為科學依據,具備一定的現實意義。
參考文獻:
[1]王永梅,肖中新.改進決策樹算法在水環境質量評價中的應用[J].合肥學院學報(自然科學版),2014(01).
關鍵詞:河道治理; 問題; 措施
中圖分類號:TV85文獻標識碼: A
水是萬物之源,更是城市居民所不可缺少的基礎保障。由于社會經濟的快速發展,城市的數量、人口、用地的增加,帶來城市規模的擴大,城市化速度加快,城市化建設和環境產生了種種矛盾。因為這些年城市過快發展,讓城市的水體受到了侵蝕,造成水體環境、水質惡化。所以,一定要采取有效的治理方案去優化河道的水環境,加大對水資源的保護。一個城市健康、穩定的發展是無法離開寶貴的水資源的,而河道治理對于凈化水質、保護水環境非常重要。但是,隨著經濟的發展,越來越多的河道受到了嚴重的污染。目前,治理城市附近的河道,防止城市河流的污染成為保護城市環境的一項重要工程。本文通過對河道治理中所存在的問題進行分析,提出了相應的解決辦法。
1.河道治理所存在的問題
1.1河道治理觀念陳舊
因為受到傳統觀念的影響,我們國家的河道治理觀念也顯得比較落后,與現代化建設的發展不符合。實際上,人們對于河道的要求是越來越高,但傳統的方法已無法達到理想的效果,還會在一定程度上限制了新技術的發展與創新。例如,在過去的河道治理過程中,只考慮到其河道的排洪功能,用大量的混凝土對河岸進行硬性處理,雖達到排洪目的卻分散了水與土之間的聯系,破壞了河道的生態,在一定程度上降低了水體本身的凈化能力。
1.2控制污染的難度比較大
由于經濟的快速發展,工業也得到了更進一步的發展,城市化的進程也在不斷加快,由此引發的工業與生活污水的排放也在加大。也正是因為污水的大量增大,在現有城市中,污水處理廠在處理污水時能力不足。當城市污水無法得到及時處理時,河流自然就成了接收污水的場所,久而久之就無法控制。所以政府一定要加大對污水處理廠的建設力度,運用先進的技術與設備提升污水處理的效率,減少城市污水往河流的排放量,由根本上改變這樣的格局。同時,面源的污染也是河道水環境污染的一個重要因素,面源污染具有隨機性、復雜性的特點,治理難度大。
1.3生態護岸技術還有待研究
當前,生態護岸技術作為河道治理的有效方法正在被越來越多的人所接受。但是此技術的推廣與運用還在起步的階段,對生態護岸這一概念也不十分清楚。需要在日后的工作中不斷去研究、積累有關經驗。只有這樣,才能讓生態護岸在結構上滿足水體自我凈化等要求。
2.河道治理及水環境保護的有效方法
2.1執行合理、科學的設計和規劃
改變原有觀念,科學、合理的設計并規劃相應的河道治理方案,主要是要優化生態與環境的關系,讓環境與生態可以達到一個平衡的狀態。所以對河道實施科學合理的設計、規劃,可以說是保護水體環境的基礎。在當前的建設中河道治理一定要從實際出發,結合河道的情況,把要重視的內容進行合適的規劃,擬定出科學的治理方案。同時還要注意的是改變原有傳統治理河道的思想,要將規劃與設計和生態有機結合。
2.2加大管理,激發水體活性
要想切實做好水環境的整治工作,激發起水體的活性是非常重要的。“流水不腐”一直是千年以來所認為的真理,從這里也可以看出水體流動的重要性。做好水體的活性激發,可在一定程度上提高水體的自我凈化能力,也是保命生態環境良好發展的基礎。例如,XX市在新一期的河道整治中,就提出了“調水式方案”,針對原有水利工程在水資源合理配置中,考慮水環境的用水需求,把環境用水納入到需水的總量中,同時啟動引水工程,為水體流動提供保障。
2.3 采取生態護岸法進行處理
生態護岸故名思義指的是讓河道恢復成成自然性的河岸。當前,一些發達工作大這方面已取得了比較好好的成果。例如荷蘭、日本等國家,他們將水面及綠地面積進行人工擴大,同時設置相應的生物生長區及水邊自然景觀,實現河道生態護岸的建設。
生態護岸技術可選擇很多種護岸的結構形式。比如,植物護岸,運用河岸的植物來抵御洪災對河岸的破壞。有關部門也要借鑒國外技術及經驗,對河岸的設計、規劃人員進行培訓和指導,保證生態護岸技術可以得到有效的推廣,提升此技術的運用效果,對水環境的保護可以起到真正的作用。同時,河道截面污染控制治理方面,通過調查分析得知,水體達標要求有所降低,污染的程序也是每年遞增的,分析原因在于受到工業、農業、生活及其他污染源的污染。在污染當中,最嚴重的就是工業污染,占到年平均排放量的百分之五十左右。所以對污染采用截留的工作是非常重要的,這也是解決河道水質根本所在。比如,通過污水的集中、統一排放,雨水和污水分流處理等方法,都可在一定程度上優化河道內的水質情況。
3.結束語
總而言之,我們一定要主動去學習國外先進的治理河道的技術與經驗。根據不同的河道的情況,具體問題具體分析,運用綜合的方法來達到治理污染的目的。河道治理不單要避免過去單一工程對環境所造成的影響,還要注意與生態的有結合。隨著科學技術的不斷發展,新的技術也不斷出現,例如化學除藻劑、新型催化劑等等,應用潛力值得期待。
參考文獻
[1] 戴梅.對河道治理及生態修復的思考[J].水科學與工程技術,2010(2):59-61
[2] 孫倩,邢華.桐柏縣五里河固縣段河道治理工程設計[J].科技視界,2014(5):320-320
[3] 宋天暉.提高河道治理工程施工質量管理的方法探討[J].低碳世界,2014(04X):75-76
[4] 吳永紅,劉劍彤;基于引江灌湖為基礎的物理生態工程應用研究[J];環境污染治理技術與設備;2014年10期
[5] 朱亮,苗偉紅,嚴瑩;河流湖泊水體生物-生態修復技術述評[J];河海大學學報(自然科學版);2011年01期
[6] 肖芳,劉靜玲,楊志峰;城市湖泊生態環境需水量計算――以北京市六海為例[J];水科學進展;2012年06期
關鍵詞:長輸油氣管道 地下水 環境影響評價 防范措施
一、前言
為了更好地貫徹《中華人民共和國環境保護法》、《中華人民共和國環境影響評價法》等相關法律法規,保護環境,防治污染,規范建設項目環境管理工作。2011年2月11日,國家環境保護部批準了《環境影響評價技術導則—地下水環境》(以下簡稱《導則》)為地下水環境保護標準,并于2011年6月1日起實施。該標準規定了地下水環境影響評價的一般性原則、內容、工作程序、方法和要求。
一直以來,地下水環境影響評價是整個建設項目環境影響評價中較薄弱的一個環節,其主要原因有:(1) 地下水環境影響的隱蔽性:由于地下水環境受到污染之后會隱藏到地下,不易被直接觀察到,即使污染已經相當嚴重,也是很難被發現;(2) 地下水環境影響的滯后性:從地下水環境污染發生到顯現危害需要經歷漫長的歷程,有可能建設項目已經結束,地下水的危害才突顯出來;(3) 地下水環境影響評價任務的艱巨性:查清地下水環境耗資大、專業性強、技術復雜,在項目論證階段實施難度大。此新導則的實施,充分表明國家對地下水環境污染問題非常重視,這對我國地下水資源的保護具有重要的指導意義。也會促使今后的地下水環境影響評價工作更加規范。
二、長輸油氣管道項目的性質
在認識油氣長輸管道之前,我們先要知道兩個概念。壓力管道和長輸管道。壓力管道(pressure pipe):是指利用一定的壓力,用于輸送氣體或者液體的管狀設備,其范圍規定為最高工作壓力大于或等于0.1MPa(表壓)的氣體、液化氣體、蒸汽介質或者可燃、易爆、有毒、有腐蝕性、最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體介質,且公稱直徑大于25mm的管道。壓力管道按其用途劃分為工業管道、公用管道和長輸管道。長輸管道(long-distance pipeline):長輸管道系指產地、儲存庫、使用單位之間用于輸送商品介質的管道,具體講就是跨越地、市輸送或跨越省、自治區、直轄市輸送商品介質的長距離(一般大于50km)管道。
在國際上,管道輸送是與鐵路、公路、水運、航空并列的五大運輸方式之一。在油氣輸運方面,管道運輸和其他運輸方式相比,有著十分得天獨厚的優點,一般是一次投入,多年受益,是一項有益又有效的運輸工程。隨著西氣東輸天然氣管道工程,西油東送、北油南運原油成品油管道工程的建設,國家能源格局戰略調整發展正在逐步形成。
從環境保護的角度來講,長輸油氣管道工程具有以下特點:
1.管道一般長度較長,管徑較大,臨時占地面積大,棄土石方分散且量大,影響面廣;
2.長輸管道經過的地貌復雜多樣,因此存在著不同特點,工程在建設過程中作業線路清理將破壞沿線地貌;
3.作業線路的清理還可能涉及居民搬遷, 穿過林帶的線路區域使用功能發生改變等;
4.長輸管道輸送的介質為天然氣或石油, 具有較大的潛在危險性。
管道工程屬于線性工程,常常穿越不同的地形地貌,不同的地下水類型區。其工程建設大致可以分為3個時期:勘察設計期,施工期和運行期。在勘察設計期,主要進行現場踏勘、土地調查,實地測量及文物保護區調查等活動,以確定合理的路由通道,此階段對周圍環境影響極小。施工期,主要活動包括測量、放線、掃線、布管、組對、焊接、補口補傷、下溝、三樁埋設和表土回填、地貌恢復等活動。期間要進行植被剔除、地表開挖、施工便道的整修、穿跨越河道、隧道的挖掘、管道和設備及輔助材料的運輸和臨時堆放。對周圍環境影響較大。運行期,管道運輸的石油和天然氣,能夠調整地方能源格局,對社會環境影響較大。此時若無重大油氣泄漏事故發生,對周圍環境影響較小。但長輸油氣管道工程的事故風險率比較高,例如洪澇災害、滑坡、泥石流、地面沉降、地震等地質災害以及海水、濕地等對管線的侵蝕,在運行期會造成管線的破裂、閘門破裂、以及管線放空等可能會造成油氣泄漏,引發火災,導致地表水、土壤、植被的破壞,造成大面積的環境污染。
長輸油氣管道工程在進行地下水環境影響評價時,應該首先區分是長輸天然氣管道工程還是長輸油管道工程,因為它們給地下水的潛在威脅是不一樣的,下面我們將分別進行討論。
三、地下水環境影響評價等級的劃分
在進行地下水環境影響評價等級的劃分工作前,首先要確定建設項目的項目類型。根據《環境影響評價技術導則-地下水環境》(HJ 610-2011),考慮建設項目對地下水環境影響的特征,將建設項目分成三類。一類是可能造成地下水水質污染的建設項目;二類是可能引起地下水流場或地下水水位變化,并導致環境水文地質問題的建設項目;三類是指同時具備一類和二類建設項目環境影響特征的建設項目。在長輸油氣管道工程施工期,作業帶寬度一般在18~25m,深度一般3~5m,雖然會造成一定的地表擾動,水質污染,但其影響是暫時的,且不會影響地下水水力聯系及區域地下水流場或水位變化,因此,可依據《導則》,該管道工程確定為Ⅰ類建設項目。
確定完項目類型之后,根據建設項目場地的包氣帶防污性能、含水層易污染特征、地下水環境敏感程度、污水排放量與污水水質復雜程度等指標,確定長輸天然氣管道建設項目的工作等級為三級,確定長輸原油或成品油管道工作等級為二級或者三級。
四、地下水環境影響現狀調查和評價
1.現狀調查
長輸油氣管道工程地下水環境現狀調查的主要內容是區域水文地質條件調查和地下水環境現狀監測。這些具體的內容在《導則》中均有了詳細的規定。特別強調的是在管道沿線穿越的生態敏感點及具有供水作用的水源地需再進行較詳細的調查。
2.現狀評價
長輸油氣管道工程地下水環境現狀評價的主要內容主要包括兩方面:一是采用單項水質因子標準指數法進行地下水水質現狀評價,若存在超標問題,應分析原因;二是若評價范圍內存在區域地下水水位降落漏斗狀況、地面沉降、地裂縫等環境水文地質問題,應結合地下水的排泄、補給、徑流對其進行定量半定量分析。
五、地下水敏感目標的確定
敏感目標是指在建設項目施工和營運過程中,需要重點保護避免受其影響破壞的特定對象。一般建設項目,地下水影響評價中最常見的敏感目標包括飲用水源地、生態濕地、河流、地下水水庫、泉等環境敏感區。分析確定長輸油管道工程沿線敏感點時,應考慮兩個方面:一,長輸油氣管道工程一般跨多地區、多地形地貌,沿線難免會經過地質脆弱點,增加長輸管道的風險事故概率。因此,確定地下水敏感目標時應結合地質災害報告中提到的地質脆弱點,充分考慮地震、地質災害和不良地質現象等。二、在油管道經過的不可避免地段,應充分考慮人類活動對管道的潛在影響,如部分城鎮郊區、人類活動密集區等也應該是長輸油管道工程地下水環境影響評價的敏感目標。
長輸天然氣管道工程地下水敏感目標的確定應考慮管道沿線飲用水水源保護區、具有飲用水功能的水井為主要敏感目標。因為管道在上述地區施工時,產生的生活廢水、生活垃圾、以及可能撒漏的機械油會對地下水產生一定的影響,除此以外,天然氣管道工程對地下水影響較小。
六、地下水環境影響預測
在確定長輸油氣管道地下水環境敏感目標之后,我們結合地下水環境影響預測原則, 對長輸天然氣管道工程在施工期和運行期,對地下水環境敏感目標進行三級評價預測,預測方法主要是回歸分析法、趨勢外推法、類比法和時序分析法。對長輸油管道工程在施工期和運行期,在地下水敏感目標區域應進行正常的和風險事故狀態下兩種預測。主要預測方法是二級評價中水文地質條件復雜時采用數值法,水文地質條件簡單時采用解析法。三級評價多采用回歸分析法、趨勢外推法、類比法和時序分析法。
在重要地下水環境敏感目標區域,預測范圍應該充分考慮到地下水源匯項,覆蓋一個完整的水文地質單元,以及可能與建設項目所在的水文地質單元存在直接補徑排關系的區域。模擬預測結果應包括管道與敏感目標間水文地質圖剖面圖、地下水潛水流場圖以及能夠反映地下水受到溢油事故污染時模擬結果預測圖等。
七、地下水環境影響評價執行的標準
我們知道,依據我國地下水水質現狀、人體健康基準值及地下水質量保護目標,并參照了生活飲用水、工業用水水質要求,《地下水質量標準》(GB/T 14848-93)將地下水質量劃分為五類。
Ⅰ類,主要反映地下水化學組分的天然低背景值含量。適用于各種用途。
Ⅱ類,主要反映地下水化學組分的天然背景含量。適用于各種用途。
Ⅲ類,以人體健康基準值為依據。主要適用于集中式生活飲用水水源及工、農業用水。
Ⅳ類,以農業和工業用水要求為依據。除適用于農業和部分工業用水外,適當處理后可作生活用水。
Ⅴ類,不宜飲用,其他用水可根據使用目的選用。
在長輸油氣管道地下水環境影響評價中,地下水評價執行《地下水質量標準》(GB/T 14848-93)中的Ⅲ類標準,其中,石油類參照《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)Ⅲ類標準值(詳見表1),是能夠滿足國家環保要求的。
表1 地下水環境評價執行標準 (mg/L)
八、風險防范措施
長輸油氣管道工程對地下水的環境影響總結為以下兩點:一、在施工期,施工人員的生活污水、生活垃圾、施工機械油料的意外撒漏等若不加強管理,有可能經雨水流入地下水流場,給水體造成污染。二、在運行期,若有油氣泄漏事故發生,泄漏出的原油隨地下水流場滲入地下水系統,造成水體污染。根據不同地段的不同水文地質特征,工程對地下水的環境影響也不同,只有充分分析了工程沿線的地下水水文地質條件、地下水類型等,合理劃分水文地質單元之后,才能進一步對地下水污染進行模擬預測,并提出相應污染防治措施。
根據長輸油氣管道工程特點,以及管道沿線的地質地貌環境,并結合管道工程建設的經驗和教訓,為最大限度地減少對地下水環境的影響,防止地下水環境污染,應采取以下措施:
1.對管道施工過程中可能產生的環境影響以預防為主,要求建設單位必須制定環境保護管理的具體措施,加強環境管理,預防對地下水環境產生不利影響;
2.在地下水埋深小于2.3m的區域埋設管道時,應在管道上部填充砂礫,以盡量減少地下水流的阻力,增加滲透率,最大限度地減少地下水位上升,從而達到減輕地下水環境影響的目的;
3.在長輸油氣管道沿線地下水環境敏感區域設置地下水防污監控點,建立地區地下水環境監控體系,制定監測計劃,并配備先進的監測儀器和設備,以便在日常巡線工作中及時發現問題,及時采取措施;
4.協助建設單位制定地下水風險事故應急響應預案,明確風險事故狀態下應采取的封閉、截流等措施,提出防止受污染的地下水擴散和對受污染的地下水治理的具體方案。
九、小結
綜上所述,地下水環境影響評價因其具有隱蔽性和滯后性,一直以來是環境影響評價工作的重點。同任何建設項目一樣,長輸油氣管道工程在經濟發展的作用是毋容質疑的,但他們對環境的影響也是顯而易見的。在實際生產當中,采取適當的地下水保護措施和完備的應急響應預案,長輸油氣管道工程對地下水環境的影響是可以得到預防和治理的。本文就結合生產中遇到的一些實際問題,總結了以上幾點地下水環境影評價思路,僅供相互參考討論。希望在廣大環境影響評價工作者的共同努力下,地下水環境影響評價工作能夠實現更大的突破。
參考文獻
[1]王江莉,康靜文.煤炭開發項目地下水環境影響評價探討[J].科技情報開發與經濟,2011,21(9):188-190.
[2]程金香,馬俊杰,王伯鐸,劉玉龍,林積泉.輸油管道工程環境影響的分析[J].水土保持學報,2003,17(6):174-177.
[3]國家環境保護局.HJ 610--2011環境影響評價技術導則地下水環境[s].北京:中國環境科學出版社,2011.
[4]左銳,王金生,楊杰,滕彥國,王銳.濱海石化項目地下水環境影響評價的關鍵問題[J].水文地質與工程地質,2010,37(3):97-100.
[5]朱學愚,錢孝星.地下水環境影響評價的工作重點[J]水資源保護,1998,48-53.
關鍵詞:數值模擬;地下水;環境影響評價
中圖分類號:X820.3
隨著我國經濟社會的發展,人們對環境質量的要求越來越高[1],而同時,我國的環境污染問題,尤其是地下水環境污染的問題越來越嚴重。作為重要的環境因子,地下水已經成為城市和工農業用水的主要水源[2]。在經濟社會可持續發展的前提下,防治地下水環境污染已引起人們的重視,全面、準確地評價建設項目對地下水環境的影響對于保護地下水資源意義重大[3]。環保部2011年6月了《環境影響評價技術導則―地下水環境》(HJ610-2011)[4](以下簡稱《導則》)正式作為我國建設項目地下水環境影響評價工作的規范和指導,這就對地下水環境影響評價提出了更高的要求。
隨著科學技術的發展,數值法越來越成為解決地下水問題的重要方法,數值模擬技術以其方便、靈活和高效的特點在水文地質領域得到廣泛應用[5-7]。而《導則》要求,對于地下水環境影響一級評價,必須采用數值法進行預測和評價,對于地下水環境影響二級評價,可選擇采用數值法或者解析法進行預測和評價。可見,數值法在地下水環境影響評價中占有重要地位。然而,由于自《導則》開始實施以來的時間較短,數值模擬在地下水環境影響評價中的應用還存在諸多方面的問題。本文擬通過建立某電廠廠址區域的地下水數值模型,利用Visual Modflow軟件模擬事故工況下污染物在地下水中的遷移規律,進而就本工程對該區域地下水環境的影響進行預測和評價。在此基礎上,對數值模擬在地下水環境影響評價應用中的一些問題進行分析,并給出應用中應注意的事項。
1 研究區概況
研究區位于桂林市西南部,屬于低山丘陵地貌,位于低山丘陵沖積扇的中部和下部,地形北高南低,緊鄰相思江。研究區的東、北部連綿土丘形成的孤形地下水和地表水分水嶺,與西部大溪河,南部相思江一起形成一個典型的水文地質單元區。區內由第四系殘坡積物及沖積層形成潛水含水系統,是可能受到工程污染的主要含水層。該層底板埋深一般在10~33m,在靠近丘陵地帶為由粉質粘土混角礫組成的殘坡積物,在靠近相思江和大溪河部分主要淤泥、砂礫及粉質粘土組成的沖積層。
研究區的計算面積為3.41km2,區內,潛水含水層分布廣、厚度大,在常溫常壓下符合達西定律。地下水系統的輸入和輸出隨時間、空間變化,故地下水為非穩定流;參數隨空間的變化體現了系統的非均質性,同時具有明顯的方向性,所以參數概化成各向異性。
2 地下水污染數值模型
2.1 數學模型的建立
2.3 地下水源匯項
模型源匯項包括補給項和排泄項。補給項主要包括降雨入滲量,排泄項主要為向河流排泄量和蒸發量。
2.4 定解條件的設定
研究區潛水流向由北向南,垂向上頂部潛水面接受大氣降雨的補給,為一補給邊界,同時地下水又通過其蒸發,是一排泄邊界,將其概化為自由面邊界。側向上,研究區北部分為水嶺邊,可作為隔水邊界;接受地下水排泄的相思江及西北部溪流伸出分水嶺外,與地下水聯系密切,水位變動不大,可概化為定水頭邊界。底部下伏泥頁巖硅質巖,導水性弱,將其概化為隔水邊界。
初始水位以豐水期(2012年5月)統測的地下水水位進行計算。以枯水期(2012年12月)統測的地下水流場作為模擬流場。
3 模型識別與校正及參數選取
參數確定是建立數值模型的關鍵[11]。水文地質參數分區原則主要參考地層和鉆孔抽水試驗資料,按含水介質的特征并考慮初始流場滲流特征進行劃分。模型中水文地質參數主要為滲透系數K和給水度μ值,各水文地質參數按研究區內進行的水文地質試驗的結果給出,并結合巖性特征和經驗值給定初始值,通過模型模擬校正,最終獲得模擬所需的水文地質參數。
經識別、驗證,各含水層水文地質等效參數分區見圖2,各區參數值見表1,觀測值和計算值擬合程度見圖3。
根據當地多處進行的彌散試驗,彌散系數基本跟滲透系數成正比,推測評價區的縱向彌散系數為2.50 m2/d,橫向彌散系數為0.25 m2/d,垂向彌散系數為0.025 m2/d。同時設定有效孔隙度為0.4~0.5。
4 污染物源強的確定
本文考慮廠址區可能出現的污染事故點對地下水造成污染的因素較復雜,在設計可能出現的事故情景時,重點考慮發生污染危險可能性較大的工況以及由不同污染物遷移對周圍地下水環境產生影響的排泄點。為了便于模擬分析污染物對地下水產生的影響,本文選取電廠柴油點火系統發生突發泄漏的情形進行模擬分析。
該情形假設柴油儲罐發生爆炸,破壞地下防滲層,導致柴油污染地下水,對地下水環境產生影響。
5 模擬結果分析及地下水影響評價
在事故工況下,柴油點火系統發生突發泄漏,對地下水污染進行預測。分別選取柴油泄漏100天、10年、30年、61年的預測結果,預測結果如圖4。從圖中可以看出,在柴油泄露初期,柴油的污染羽垂直于泄露處等水位線向東北方向擴散(如圖4a);柴油泄露10年后,污染羽到達平行于相思江的等水位線區域,開始向相思江擴散(如圖4b);柴油泄露30年后,污染羽整體形狀已經垂直于相思江,并逐步接近相思江(如圖4c);在柴油泄露61年后,污染物已經滲入相思江(如圖4d)。整個預測期間,污染物整體向相思江擴散,而沒有向敏感目標風水塘村和彭莊運移。事故工況下柴油對潛水含水層的具體影響狀況參見表3。
從圖4結合以上分析可以看出,在模擬期內柴油對含水層造成污染,并且存在超標現象。泄漏的柴油在預測期間對楓水塘村和彭莊沒有造成影響。柴油泄漏61年后污染范圍到達廠區邊界及相思江并進入相思江,但污染物滲入相思江緩慢,且由于相思江多年平均流量較大,為1.53×106m3/d,相思江水對污染物的稀釋作用使得江水受影響很小。
6 相關問題探討
采用數值模擬的方法對地下水進行預測和評價,其關鍵是能夠建立正確的水文地質概念模型及其相應的數值模型。水文地質概念模型是把含水層實際的邊界性質、內部結構、滲透性質、水力特征和補給排泄等條件進行概化,便于進行數學與物理模擬[15]。
水文地質條件的概化是基于評價范圍的確定,在確定評價范圍時,不能拘泥于《導則》規定的評價范圍大小,而應更多的考慮工程所在完整水文地質單元的范圍和大小。本文選取的評價范圍,即是完整的水文地質單元,這不僅有助于明確評價區地下水的補給、徑流、排泄的條件,而且使得評價區邊界條件的概化更加方便和準確。對于沒有明顯完整水文地質單元或者所在水文地質單元過大的評價區,應根據《導則》規定的評價范圍大小、地下水流向確定評價范圍的大小及形狀,盡可能使評價區形狀規則且有盡可能多的邊平行于地下水流方向。
各水文地質參數的確定是模型預測準確與否的另一關鍵因素。對于滲透系數、給水度、有效孔隙度等參數,一般通過野外試驗或室內試驗就能較準確的獲取。而彌散度由于其典型的尺度效應,室內試驗獲取的結果與野外試驗相差達4~5個數量級,而野外彌散試驗一般周期較長,單次精度差,所以應盡可能結合當地已有彌散試驗資料確定彌散度;對于沒有條件做野外彌散試驗的,可參考李國敏、陳崇希等[16]綜合世界范圍內百余個水質模型中所使用的縱向彌散度與空間尺度的關系,根據評價范圍的尺度大小來確定彌散度。進而根據彌散度和水流速度確定彌散系數大小。
本次數值模擬采用的軟件是由加拿Waterloo水文地質公司在原MODFLOW 軟件和MT3D軟件的基礎上應用現代可視化技術開發研制的Visual Modflow軟件,其他類似的地下水數值模擬軟件包括美國Brigham Young University環境模型研究實驗室和美國軍隊排水工程試驗工作站在綜合已有地下水模型而開發的可視化三維地下水模擬軟件包GMS,以及同樣由加拿大Waterloo水文地質公司開發的地下數據和地下水模擬結果三維可視化與動畫軟件Visual Groundwater等。在進行地下水環境影響評價時,可以根據需要選擇這些軟件。
7 結論
本文利用數值方法建立了某電廠廠址區域的地下水數值模型,利用Visual Modflow軟件模擬了事故工況下輕質柴油在地下水中的遷移規律,進而對該區域地下水環境的影響進行預測和評價,在此基礎上,對數值模擬在地下水環境影響評價應用中的一些問題進行分析,結果顯示:
(1)模擬期內柴油對含水層造成污染,并且存在超標現象;柴油的泄漏在預測期間對楓水塘村和彭莊沒有影響;柴油泄漏61年后污染范圍到達廠區邊界及相思江,但流量較大的相思江水對污染物的稀釋作用使得江水所受影響很小。
(2)在確定地下水評價范圍時,為了建立模型的方便和準確,應盡可能選取完整的水文地質單元作為計算區;彌散度的選取盡可能結合以往當地彌散試驗情況進行野外試驗,如確實沒有條件,可參考前人經驗選取彌散度,進而確定彌散系數。
參考文獻:
[1]蔡艷榮,叢俏,曲蛟.環境影響評價[M].北京:中國環境科學出版社,2004.
[2]龔星,陳植華,孫璐.地下水環境影響評價若干關鍵問題探討[J].安全與環境工程,2013,20(2):95-99.
[3]Shu Long-Cang.Groundwater overdraft vulnerability and environmental impact assessment in Arusha[J]. Environmental Geology, 2007,51(7):1171-1176.
[4]HJ610―2011.環境影響評價技術導則-地下水環境[S].2011.
[5]郭曉東,田輝,張梅桂,朱威,崔健.我國地下水數值模擬軟件應用進展[J].地下水,2010,32(4):5-7.
[6]薛禹群.中國地下水數值模擬的現狀與展望[J].高校地質學報,2010,1:1-6.
[7吳劍鋒,朱學愚.由MODFLOW淺談地下水流數值模擬軟件的發展趨勢[J].工程勘察,2000,2(11):12-15.
[8]薛禹群,謝春紅.地下水數值模擬[M].北京:科學出版社,2007.
[9]薛禹群,朱學愚.地下水動力學[M].北京:地質出版社,1979.
[10]曹劍峰,遲寶明,王文科.專門水文地質學[M].北京:科學出版社,2006.
[11]郝治福,康紹忠.地下水系統數值模擬的研究現狀和發展趨勢[J].水利水電科技進展,2006,26(1):77-81.
[12]GB/T14848-9.地下水質量標準[S].1993.
[13]GB/T16488-1996.水質石油類和動植物油的測定紅外光度法[S].1996.
[14]GB3838-2002.地表水環境質量標準[S].2002.
[15]梁靜,徐鐵兵.地下水環境影響一級評價水文地質調查的工作內容和方法[J].中國環境管理,2013,5(2):13-16.
[16]李國敏,陳崇希.空隙介質水動力彌散尺度效應的分形特征及彌散度初步估計[J].地球科學:中國地質大學學報,1995,20(4):405-409.