一种地下水水源地的回补适宜性评价方法与流程

本发明涉及地下水回补领域，尤其涉及一种地下水水源地的回补适宜性评价方法。
背景技术：
：地下水资源是我国北方地区及许多城市的重要供水水源。但随着人口增长、城市规模扩张和工农业发展，我国很多地区的地下水水源地出现严重的水量和水质问题，导致地下水开发利用矛盾突出。地下水回补是系统解决城市供水安全、恢复水源地开采能力、改善地下水环境的有效措施，其目的是将时空分配不均的、缺乏储存空间的、供水不稳定的地表水源，包括河流、水库弃水、雨洪水、处理后的再生水等，利用地下水回补工程转化为较为稳定的、可持续利用的地下水资源。近30年来，发达国家对地下水回补技术十分重视，发展十分迅速，取得了良好的经济效益与环境效益。因此，基于我国地下水水源地水资源严重亏损、地下水环境风险日益加剧的现状，亟待开展地下水水源地的回补适宜性评价研究，从而保证地下水量与水质安全。我国众多地下水水源地不仅具有较大的回补需求，同时还有较好的回补条件。一方面，我国众多地下水水源地长期超采形成了巨大的地下储存空间，为地下水回补提供了基础条件。另一方面，随着我国再生水资源量不断增加，同时雨水蓄洪工程也得到应用，特别是南水北调工程的实施，使得我国北方地区的供水格局发生了全新变化，为地下水资源的回补涵养提供了契机。但是，目前我国仅有少量研究开展了地下水回补适宜性分析，从地下含水层是否有储水空间方面对部分地区地下水回补可行性进行了分析，但评价指标相对单一，缺少对回补后生态环境风险和效益方面评价指标的考虑。另外，已有评价方法相互之间对比性较差，对评价指标缺乏系统科学的定量的评价。综上，当前我国缺乏对地下水水源地回补适宜性的量化评价方法，已成为制约地下水安全回补的技术瓶颈。科学准确的分析影响地下水水源地回补的关键指标，构建以地下水水源地回补潜力、回补风险、回补效益为核心的多维地下水水源地回补适宜性的量化评价体系，将对适宜回补的地下水水源地筛选提供科学依据，为地下水水源地的回补提供标靶和决策，对地下水安全战略决策提供技术支撑。综上所述，如何在地下水水源地回补工作开展前，科学、合理的对地下水水源地回补适宜性进行评价是必须首要考虑和解决的问题。进一步的，如何构建一种地下水回补适宜评价体系成为亟待解决的问题。技术实现要素：本发明提供一种地下水水源地的回补适宜性评价方法，用以解决如何构建一种地下水水源地回补适宜评价体系的问题，用以填补现有技术空白。为了实现上述目的，本发明技术方案提供了一种地下水水源地的回补适宜性评价方法，此方法包括：判断地下水水源地是否为目标地下水水源地；对目标地下水水源地的回补潜力进行评价，得到潜力指数；对目标地下水水源地的回补风险进行评价，得到风险指数；对目标地下水水源地的回补效益进行评价，得到效益指数；根据构建的综合指数模型对所述潜力指数、风险指数和效益指数加权生成回补适宜性评价结果。作为上述技术方案的优选，判断地下水水源地是否为目标地下水水源地，包括：判断地下水水源地是否属于山前冲洪积扇地下水系统，且水源地开采浅层孔隙水，若属于则为所述目标地下水水源地。作为上述技术方案的优选，回补潜力进行评价，得到潜力指数，包括：对目标地下水水源地进行分区，得到调蓄小区组。从调蓄小区组中筛选出若干有效调蓄小区。根据构建的回补潜力评价模型对若干有效调蓄小区进行计算，根据计算结果得到所述潜力指数。作为上述技术方案的优选，回补潜力评价模型为：其中，qp：地下水源地的回补潜力指数；fi：有效调蓄小区的可调蓄面积；ui：有效调蓄小区的给水度值；himin：有效调蓄小区的地下水水位最大上升阈值；hi1：有效调蓄小区的工程限制水位标高；hi2：有效调蓄小区的环境限制水位标高；hi3：有效调蓄小区的回补水水量最小流失限定水位标高；hit：有效调蓄小区的含水层当前水位标高。作为上述技术方案的优选，回补风险进行评价，得到风险指数，包括：计算目标地下水水源地的地下水敏感性指数；计算目标地下水水源地的地下水脆弱性指数；计算目标地下水水源地的污染源强及危害性指数；对地下水敏感性指数、地下水脆弱性指数和污染源强及危害性指数综合计算，得到风险指数。作为上述技术方案的优选，地下水敏感性指数：其中，i≤5；se：地下水源地敏感性指数，s1：地下水源地类型；s2：地下水源地供水规模；s3：地下水源地地下水埋藏条件；s4：地下水源地补给类型；s5：地下水源地距离污染源距离；ω(i)：对应指标i的权重。作为上述技术方案的优选，地下水脆弱性指数：di＝r(d)×ω(d)+r(r)×ω(r)+r(a)×ω(a)+r(s)×ω(s)+r(t)×ω(t)+r(i)×ω(i)+r(c)×ω(c)其中，di：地下水脆弱性指数；r(d)：地下水埋深指标评分值；ω(d)：地下水埋深指标的权重；r(r)：净补给量指标评分值；ω(r)：净补给量指标的权重；r(a)：含水层介质指标评分值；ω(a)：含水层介质指标的权重；r(s)：土壤介质指标评分值；ω(s)：土壤介质指标的权重；r(t)：地形坡度指标评分值；ω(t)：地形坡度指标的权重；r(i)：包气带介质指标评分值；ω(i)：包气带介质指标的权重；r(c)：含水层水力传导系数指标评分值；ω(c)：含水层水力传导系数指标的权重。作为上述技术方案的优选，污染源强及危害性指数：其中，rh：污染源强及危害性指数；rhs：单个污染源危害性指数；i≤7；r(bi)：污染源强及危害性评价指标评分值；b1：优控污染物综合评价指数；b2：释放源强；b3：释放位置；b4：污染路径；b5，影响面积比；b6：防护措施；b7：存在时间；rhs(n):第n个污染源危害性指数；ω(n)：第n个污染源危害性评价指标的权重；m：污染源的个数。作为上述技术方案的优选，回补效益进行评价，得到效益指数，包括计算目标地下水水源地的经济及生态效益指数：其中，eb：回补经济效益指数；r(ei)为回补效益因子i的评分值；ω(ei)为回补效益因子i的权重值。作为上述技术方案的优选，综合指数模型为：qsdre＝r(qp)×ω(qp)+r(se)×ω(se)+r(di)×ω(di)+r(rh)×ω(rh)+r(eb)×ω(eb)其中，qsdre：地下水源地回补适宜性评价值；r(qp)：地下水源地回补潜力指数评分值；ω(qp)：地下水源地回补潜力指数的权重；r(se)：地下水源地敏感性指数评分值；ω(se)地下水源地敏感性指数的权重；r(di)：地下水脆弱性指数评分值；ω(di)：地下水脆弱性指数；r(rh)：污染源强及危害性指数评分值；ω(rh)：污染源强及危害性指数的权重；r(eb)：回补经济效益指数评分值；ω(eb)：回补经济效益指数的权重。本发明技术方案提供了一种地下水水源地的回补适宜性评价方法，包括：对目标地下水水源地的回补潜力进行评价，得到潜力指数；对目标地下水水源地的回补风险进行评价，得到风险指数；对目标地下水水源地的回补效益进行评价，得到效益指数；根据构建的综合指数模型对所述潜力指数、风险指数和效益指数加权生成回补适宜性评价结果。本发明的优点是实现了对地下水水源地回补适宜性的量化评价，具有指标明确、计算简单等优点，能够精确筛选适宜回补的地下水水源地靶区。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的流程示意图。图2为图1中步骤101的流程示意图。图3为图1中步骤102的流程示意图。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图1为本发明实施例提供的流程示意图，如图1所示，本实施例提供了一种地下水水源地的回补适宜性评价方法，包括：步骤100、判断地下水水源地是否为目标地下水水源地，若是执行步骤101-103，否则结束。所述判断方法为判断地下水水源地是否属于山前冲洪积扇地下水系统，可根据全国及各省水文地质图或地下水系统分区图确定。进一步，地下水水源地是否主要开采浅层孔隙水，若二者均满足，则为所述目标地下水水源地。步骤101、对目标地下水水源地的回补潜力进行评价，得到潜力指数。对所述目标地下水水源地进行分区，得到调蓄小区组；从所述调蓄小区组中筛选出若干有效调蓄小区；根据构建的回补潜力评价模型对所述若干有效调蓄小区进行计算，根据计算结果得到潜力指数，回补潜力评价模型为：其中，qp：地下水源地回补潜力指数；fi：有效调蓄小区的可调蓄面积；ui：有效调蓄小区的给水度值；himin：效调蓄小区的地下水水位最大上升阈值；hi1：有效调蓄小区的工程限制水位标高；hi2：有效调蓄小区的环境限制水位标高；hi3：效调蓄小区的回补水水量最小流失限定水位标高；hit：效调蓄小区的含水层当前水位标高。步骤102、对目标地下水水源地的回补风险进行评价，得到风险指数。计算目标地下水水源地的地下水敏感性指数、地下水脆弱性指数、污染源强及危害性指数。对上述地下水敏感性指数、所述地下水脆弱性指数和所述污染源强及危害性指数综合计算，得到风险指数。步骤103、对目标地下水水源地的回补效益进行评价，得到效益指数。包括计算目标地下水水源地的经济及生态效益指数：其中，eb：回补经济效益指数；r(ei)为回补效益因子i的评分值；ω(ei)为回补效益因子i的权重值。步骤104、根据构建的综合指数模型对潜力指数、风险指数和效益指数加权生成回补适宜性评价结果。qsdre＝r(qp)×ω(qp)+r(se)×ω(se)+r(di)×ω(di)+r(rh)×ω(rh)+r(eb)×ω(eb)其中，qsdre：地下水源地回补适宜性评价值；r(qp)：地下水源地回补潜力指数评分值；ω(qp)：地下水源地回补潜力指数的权重；r(se)：地下水源地敏感性指数评分值；ω(se)地下水源地敏感性指数的权重；r(di)：地下水脆弱性指数评分值；ω(di)：地下水脆弱性指数；r(rh)：污染源强及危害性指数评分值；ω(rh)：污染源强及危害性指数的权重；r(eb)：回补经济效益指数评分值；ω(eb)：回补经济效益指数的权重。本发明技术方案提供了一种地下水水源地的回补适宜性评价方法，包括：对目标地下水水源地的回补潜力进行评价，得到潜力指数；对目标地下水水源地的回补风险进行评价，得到风险指数；对目标地下水水源地的回补效益进行评价，得到效益指数；根据构建的综合指数模型对所述潜力指数、风险指数和效益指数加权生成回补适宜性评价结果。本发明的优点是实现了对地下水水源地回补适宜性的量化评价，具有指标明确、计算简单等优点，能够精确筛选适宜回补的地下水水源地靶区。现进一步结合具体实施例说明本发明技术方案，对于上述步骤101，具体的，如图2所示：步骤201、对目标地下水水源地进行分区，得到调蓄小区组。将岩性和厚度具有一致性的含水层区域划分为一个调蓄小区，直至对目标地下水源地分区完毕获得调蓄小区组。步骤202、判断各调蓄小区是否在影响半径阈值内，若在执行步骤204否则结束。具体的，计算目标地下水水源地在进行群井抽水时，由于各井水位下跌而叠加形成的地下水位下降范围，此下降范围按上限值计算。地下水位下降范围所覆盖面积的半径为影响半径阈值。步骤203、判断各调蓄小区的环境地质状况信息是否满足预设基础环境地质状况信息要求，若满足执行步骤204，否则继续收集此调蓄小区的环境地质状况信息。步骤204、求交集，得到若干有效调蓄小区。对步骤202和步骤203中分别满足条件的调蓄小区求交集。步骤205、根据构建的回补潜力评价模型对若干有效调蓄小区进行计算，得到潜力指数。其中，回补潜力评价模型为：其中，qp：地下水源地回补潜力指数，m3；fi：有效调蓄小区的可调蓄面积，m2；ui：有效调蓄小区的给水度值，无量纲；himin：效调蓄小区的地下水水位最大上升阈值，m；hi1：有效调蓄小区的工程限制水位标高，m；hi2：有效调蓄小区的环境限制水位标高，m；hi3：效调蓄小区的回补水水量最小流失限定水位标高，m；hit：效调蓄小区的含水层当前水位标高，m。步骤206、对回补潜力指数量化，确定回补潜力等级。其中，对回补潜力指数进行量化后，利用累频法将各水源地计算的回补潜力指数从大到小排序，然后依据地下水水源地样本个数的15％，20％，30％，20％，15％的比例分配确定目标地下水水源地的回补潜力评价值。qp评价值前15％8-10前15％-35％6-8前35％-65％4-6前65％-85％2-4后15％1现进一步结合具体实施例说明本发明技术方案，对于上述步骤102，具体的，如图3所示：步骤301、计算目标地下水水源地的地下水敏感性指数。具体地下水敏感性指数：其中，i≤5；se：地下水源地敏感性指数，s1：地下水源地类型；s2：地下水源地供水规模；s3：地下水源地地下水埋藏条件；s4：地下水源地补给类型；s5：地下水源地距离污染源距离；ω：权重。其中，r(si)为上述s1至s5的推荐评分值，ω(i)为上述s1至s5的权重。地下水源地敏感性指数(se)依据《团体标准-集中式地下水饮用水水源地补给区污染源强评价与分级技术指南》评价，se值越大，水源地敏感性越高。评价指标权重与评分的确定主要依据标准，具体计算不同区域水源地时做对应调整。每一评价指标的推荐评分值与该评价指标对应的推荐权重值相乘，得到该评价指标的评价值。地下水水源地敏感性评价权重赋值详见表1。表1地下水水源地敏感性评价指标权重表步骤302、计算目标地下水水源地的地下水脆弱性指数。具体的，地下水脆弱性指数：di＝r(d)×ω(d)+r(r)×ω(r)+r(a)×ω(a)+r(s)×ω(s)+r(t)×ω(t)+r(i)×ω(i)+r(c)×ω(c)其中，di：地下水脆弱性指数；d：地下水埋深；r：净补给量；a：含水层介质；c：含水层水力传导系数；s：土壤介质；i：包气带介质；t：地形坡度；ω：权重。其中，r(d)为：地下水埋深的推荐评分；r(r)为：净补给量的推荐评分；r(a)为：含水层介质的推荐评分；r(s)为：土壤介质推荐评分；r(i)为：包气带介质的推荐评分；r(c)为：地形坡度的推荐评分。ω(d)、ω(r)、ω(a)、ω(s)、ω(t)、ω(i)、ω(c)分别为上述各个评价指标所对应的权重。每一评价指标的推荐评分值与该评价指标对应的推荐权重值相乘，得到该评价指标的评价值。地下水水源地脆弱性评价权重赋值详见下表。表2地下水水源地水脆弱性评价指标权重表步骤303、计算目标地下水水源地的污染源强及危害性指数。污染源强及危害性指数：其中，rh：污染源强及危害性指数；rhs：单个污染源危害性指数；i≤7；b1：优控污染物综合评价指数；b2：污染释放源强；b3：污染释放位置；b4：污染路径；b5，污染影响面积比；b6：污染防护措施；b7：污染存在时间；rhs(n):第n个污染源危害性指数；ω(n)：第n个污染源危害性评价指标的权重(表4)；m：污染源个数。r(bi)为上述b1至b7的推荐评分值，ω(i)为上述b1至b7的权重。每一评价指标的推荐评分值与该评价指标对应的推荐权重值相乘，得到该评价指标的评价值。地下水水源地污染源危害性指标及权重赋值详见表3，地下水水源地污染源类型及权重表详见表4。其中，表3中a以年为单位。表3污染源危害性指标评分及权重表表4污染源类型及权重表步骤304、对上述地下水敏感性指数、所述地下水脆弱性指数和所述污染源强及危害性指数综合计算，得到风险指数(sdr)。具体的，sdr＝r(se)×ω(se)+r(di)×ω(di)+r(rh)×ω(rh)其中，r(se)：地下水源地敏感性指数评分值；ω(se)地下水源地敏感性指数的权重；r(di)：地下水脆弱性指数评分值；ω(di)：地下水脆弱性指数；r(rh)：污染源强及危害性指数评分值；ω(rh)：污染源强及危害性指数的权重。步骤305、判断风险指数sdr是否高于风险指数阈值及单独地下水敏感性指数、地下水脆弱性指数和污染源强及危害性指数是否高于风险阈值，若高于则判定目标地下水水源地不适宜回补，否则执行步骤104。具体的，风险指数阈值是根据评价分值对照表确定的。现进一步说明步骤103：在分析地下水回补社会效益和经济效益的基础上，开展地下水水源地回补效益评价。地下水水源地回补效益评价公式为，其中，eb：回补经济效益指数；r(ei)为回补效益因子i的评分值；ω(ei)为回补效益因子i的权重值。具体的，回补工程社会效益越高、经济成本越低则得分值越高。其中，i对应每一评价指标的推荐评分值与该评价指标对应的推荐权重值相乘，得到该评价指标的评价值。地下水水源地回补效益因子评分值及权重赋值详见下表。表5回补效益评价指标权重表现进一步说明步骤104：将上述步骤301-304及步骤205得到计算结果加权后获得qsdre值，qsdre＝r(qp)×ω(qp)+r(se)×ω(se)+r(di)×ω(di)+r(rh)×ω(rh)+r(eb)×ω(eb)qsdre：回补适宜性评价值；qp：地下水源地回补潜力指数，se：地下水源地敏感性指数，di：地下水脆弱性指数，rh：污染源强及危害性指数，eb：回补经济效益指数；ω(qp)推荐权重值为0.3；ω(se)推荐权重值为0.15；ω(di)推荐权重值为0.15；ω(rh)推荐权重值为0.2；ω(eb)推荐权重值为0.2。将各地下水水源地按综合指数值qsdre大小进行排序和分级，利用累频法将各水源地计算的回补适宜性综合指数值从大到小排序，然后依据地下水水源地样本个数的15％，20％，30％，20％，15％的比例分配到优先、良好、中等、较差、不适宜等级中，确定可优先回补的地下水水源地靶区(表6)。表6地下水水源地回补适宜性评价及分级本发明技术方案提供了一种地下水水源地的回补适宜性评价方法，包括：对目标地下水水源地的回补潜力进行评价，得到潜力指数；对目标地下水水源地的回补风险进行评价，得到风险指数；对目标地下水水源地的回补效益进行评价，得到效益指数；根据构建的综合指数模型对所述潜力指数、风险指数和效益指数加权生成回补适宜性评价结果。本发明的优点是实现了对地下水水源地回补适宜性的量化评价，具有指标明确、计算简单等优点，能够精确筛选适宜回补的地下水水源地靶区。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。当前第1页12