地下水污染预警系统的结构

作者&投稿:姜便 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
地下水污染现状调查包括哪些内容~

地下水环境现状调查包括水文地质调查,环境水文地质问题调查,地下水污染源调查,地下水环境现状监测和必要的勘探、试验、测试等。
水文地质调查主要包括:
①气象、水文、土壤和植被状况
②底层岩性、地质构造、地貌特征与矿产资源
③包气带岩性、结构、厚度
④含水层的岩性、厚度、渗透系数和富水系统,隔水层岩性组成、厚度、渗透系数
⑤地下水类型、水动力特征、地下水水位、水质、水量、水温及地下水补给、径流和排泄条件
⑥泉的成因类型
⑦地下水环境背景值或对照值

一、存在的问题
(1)松嫩平原缺少地下水综合试验场,缺少对不同岩性包气带的降水入渗系数研究的资料,这对于研究地下水资源显得资料不够充足。
(2)地下水水质调查没有能按照新的《生活饮用水卫生标准》进行分析化验,地下水有机污染方面的调查远远不够,对地下水污染的工业、农业污染源、污染途径和污染程度等调查均有待于进一步深入。
(3)本次工作虽然建立了地下水数值模型,并进行了识别和检验,但由于工作区面积大,水文地质条件复杂,资料不足,模型的精度有待于进一步提高。
二、对今后工作的建议
(1)开展水资源合理配置研究,提高地下水的利用效率。随着经济的发展,地下水资源量远不能满足长远发展的用水需要,在合理开发利用地下水的基础上,应加强地下水库调蓄工程建设,充分发挥地下水的调蓄作用,通过地表水、地下水的合理配置与科学管理,最大限度地满足区内供水需求和改善脆弱生态环境的长远目标。西部山前倾斜平原的砾卵石潜水含水层作为巨大的天然地下水库,具有得天独厚的水文地质条件,应充分利用过境洪水补充地下水,达到以丰补欠、地表水与地下水联合利用的目的,这方面的工作还很不够,有待于今后进行深入的研究。
(2)进一步完善地下水流数值模型和地下水污染预警系统。地下水近20年来松嫩平原无论是水量还是水质都处在最大的变化时期,地下水流数值模型和地下水污染预警系统是能够适时提供这种变化信息,并进行动态评价的平台。目前的模型还只是初步建立,要使其真正有效地发挥作用,成为实用的地下水资源评价模型,还需要进一步完善和提高其精度。
(3)加强地下水污染调查、监控和治理。松嫩平原浅层地下水污染比较严重,并有向深层承压水扩展漫延的趋势。由于过去对工业污染的防治重视不够,老工业基地对地下水造成的污染危害还没有消除,新的污染在不断加重。在广大的农村,水安全意识淡薄,日益严重的农业污染,已成为农村饮用水的安全隐患。应开展地下水污染专项调查,选择合适地点开展地下水污染修复试点工作。调查研究农村地下水污染程度和供水安全,为振兴东北老工业基地和社会主义新农村的建设提供水文地质依据。
(4)加强高氟水分布区中、深层承压水的保护。承压水是松嫩平原中部的主要供水目的层,特别是对于高氟、高TDS潜水分布区来说,更是珍贵的饮水水源,目前承压水已出现被污染的迹象,并有逐步扩大和加重的趋势,形势十分严峻,应对承压水的污染机制和防治开展调查研究,提出合理有效、切实可行的保护与开发承压水的方案。
(5)加强地下水与粮食生产安全研究。松嫩平原是国家重要商品粮生产基地,水土的污染必将影响作物生长,对粮食质量构成威胁,因此对重要的粮食产区应开展地下水与农作物生长及粮食生产安全研究,以保障国家商品粮生产基地的水土资源,进而保障国家粮食生产安全。
(6)加强松嫩平原西部生态环境需水研究。松嫩平原西部是一个生态环境脆弱,土地沙化、盐渍化严重的地区,近几年湿地退化较快,生态需水是一个新的课题,也是松嫩平原地下水资源研究工作中的一个薄弱环节。

一、系统目标与设计原则

系统的总体目标是利用GIS组件开发技术,与地下水污染预警理论相结合,开发可脱离GIS平台独立运行的地下水污染预警系统。系统可进行研究区域的水质评价、水质预测、含水层固有脆弱性评价、污染源荷载风险计算、污染风险评价、污染预警分析,从而可以帮助决策者和管理者制定地下水保护的管理战略方针,采取相应的对策和措施有效地控制地下水的演变方向,使地下水资源的保护具有预见性、针对性和主动性,为实现地下水资源的可持续利用服务。

系统设计原则:

(1)科学性与规范性。系统采用先进的开发平台和技术,通过.Net开发平台将Arc GIS Engine中提供的GIS组件有机地融合在空间数据管理中,同时力求系统的科学性与规范性,按照国家统一规范和数据格式建立空间数据库管理系统。

(2)实用性。系统的开发以能更多地满足实际应用的需要为原则,同时力求系统结构简洁、使用方便、界面友好,易于操作、管理,数据更新和系统升级。

(3)可靠性与稳定性。首先保证数据库中的所有数据准确可靠。另外系统有很强的容错能力和处理能力,不至于因某个动作或某个突发事件导致数据丢失和系统瘫痪。

(4)开放性与可扩充性。系统的设计应充分考虑到系统的扩展和与其他系统的兼容,具备良好的功能模块化设计,便于更新与移植。在数据库设计以及系统功能等方面尽可能留有余地,方便系统的扩充和移植,当新的模块增加时,现有模块和整个系统结构不会受到大的影响。

二、系统的总体结构

地下水污染预警系统主要包括研究区信息、水质评价、水质预测、污染风险评价、污染预警等功能模块,系统的总体结构如图13—1所示。

图13—1 地下水污染预警系统总体结构图

三、系统的主要功能

1.地下水水质现状评价

利用地下水水质监测数据,进行单井和区域地下水水质现状评价。评价方法包括指数评价法(《地下水质量标准》GB/T14848—93)、模糊综合评判和BP神经网络方法。

2.地下水水质预测

利用多年的地下水水质监测数据,可以采用灰色模型GM(1,1)或时间序列分析方法预测未来几年的水质状况,确定地下水水质变化趋势。

3.含水层固有脆弱性评价

含水层固有脆弱性是指天然状态下含水层对污染所表现的内在固有的敏感程度。不考虑人类活动和污染源的影响,而只考虑水文地质内在因素。具体做法是将含水层埋深(D)、净补给量(R)、含水层介质类型(A)、土壤介质类型(S)、地形坡度(T)、包气带介质影响(I)、含水层渗透系数(C)的空间分布信息,根据标准分类后,叠加分析得到研究区含水层固有脆弱性分区图。

4.污染源荷载风险计算

污染源荷载风险是指各种污染源对地下水产生污染的可能性。首先根据污染源种类(K)、污染物的数量(Q)、污染物释放的可能性(L)和距离(D)计算单个污染源产生污染的风险:P=K·Q· L·D,然后利用GIS的缓冲区分析和叠加分析,得到研究区污染源荷载风险。

5.污染风险评价

根据地下水使用的目的,确定地下水受污染可能造成的危害程度,综合考虑含水层固有脆弱性、污染源荷载风险和地下水污染危害,得到研究区地下水污染风险分布图。

6.地下水污染预警

综合考虑水质污染现状、水质变化趋势、污染风险,进行研究区地下水污染预警分析,得到研究区地下水警度分布图。

四、系统开发环境

系统采用面向对象设计思想及原型化开发方法,充分考虑系统的完整性、灵活性和安全性,基于以下环境和工具进行开发。

操作系统:以Windows 2000 NT XP作为系统开发平台。

数据库管理系统:以Microsoft Access作为后端数据库。

GIS软件:选择ESRI公司最新推出Arc GIS Engine,利用Arc GIS Engine提供的嵌入式GIS组件,在.NET、JAVA、COM、C++等通用开发环境中开发出可以脱离Arc GIS Desktop环境而独立运行的应用软件。

开发工具:选用微软最新开发平台Visual Studio.NET中的Visual Basic.NET进行程序设计,系统采用Arc GIS Engine开发技术和Visual Studio.NET开发平台进行建设,充分发挥了这项技术功能强大、应用灵活的特点,从而最大限度地保证了系统的方便简洁、安全稳定、兼容性强的设计原则。




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