地下水污染预警研究进展

分析了地下水脆弱性、地下水污染风险和地下水污染预警三者之间层层递进的关系;在归纳总结国内外地下水脆弱性和地下水污染风险评价理论和方法的基础上,综述国内外相关地下水污染预警的大量研究成果,基于地下水污染预警等级划分方法,整体上将地下水污染预警方法概括为基于设定临界值的地下水污染预警和基于既定标准的地下水污染预警两大类。最后阐述地下水污染预警研究在地下水资源可持续发展中的重要意义,并指出地下水污染预警的评价方法和理论研究应进一步考虑多学科的交叉、与先进技术的耦合以及资料的精确度等问题。     

基于数值模型的地下水污染预警方法研究

地下水是中国许多城市主要的供水水源,目前中国部分城市地下水已受到不同程度的污染,导致地下水资源供需矛盾日益突出。进行地下水污染预警是保护地下水资源的一个有效措施,当前国内外相关研究刚刚起步,有关预警理论、方法和技术框架仍未形成一套完善的体系。本文简述了地下水污染预警的研究现状及存在的不足,并以中国北方某铬渣场地为例,根据当地的水文地质条件,利用数学模型建立了地下水污染预警模型,给出了不同等级的地下水污染预警分区,研究结果可为当地地下水污染防治和地下水污染控制规划提供科学依据。     

四川青川县区域地质灾害气象风险预警模型研究

降雨是诱发地质灾害的重要因素之一,中国大陆于2003年启动的区域地质灾害气象预警取得了较好成效,目前区域地质灾害气象预警业务逐步从地质灾害发生的"危险性"预警向"风险性"预警转变,开展区域地质灾害气象风险预警模型研究具有重要意义。本文总结提出了区域地质灾害气象风险预警概化模型及其计算方法,以四川省青川县为例,构建了青川县区域地质灾害气象风险预警模型,并以典型实例进行了预警效果校验。（1）区域地质灾害风险预警指数（R）可以概化为地质灾害潜势度（Q）、降雨诱发因子（T）和地质灾害承灾体脆弱性指标（V）三者的乘积,并分别给出了三者的计算公式。（2）构建了青川县区域地质灾害气象风险预警模型,给出了根据预警指数值划分区域地质灾害气象风险预警等级的依据,提出当Q、T、V中两项达到高等级（0.8）,一项达到较高等级（0.6）时,为红色预警;当Q、T、V中两项达到较高等级（0.6）,一项达到中等级（0.3）时,为橙色预警;当Q、T、V中一项达到较高等级（0.6）,两项达到中等级（0.3）时,为黄色预警。（3）以2018年6月26日为典型实例,模拟了四川青川县区域地质灾害气象风险预警实况并进行校验,结果显示94.1%的灾害点位于预警区范围内     

平原区洪涝灾害分析评价与预警研究

平原区内涝灾害分析评价预警研究工作,主要基于洪涝灾害防治区的暴雨特性、流域特征和社会经济情况、历史洪涝灾害情况,分析流域洪涝规律,综合分析评价受影响区域的村落防洪涝现状,评定不同指标下的临界值及洪涝灾害风险等级,划定洪涝灾害危险区,确定雨量预警指标,为建立基层预警体系提供支撑。     

淮南矿区浅层地下水水质分析与评价

在调查淮南矿区浅层地下水条件的基础上,根据浅层地下水样测试结果,分析了区域内浅层地下水水化学特征,并运用模糊数学综合评判法进行水质评价,划分了不同污染等级范围.评价结果表明研究区大部分区域浅层地下水已遭受到不同程度的污染,其中,在矿业集中开发区及城镇密集区,污染较为严重.     

地下水水质预警信息系统研究

地下水水质预警是对地下水水质现状及变化趋势适时给出相应给别警戒信息的方法，包括状态预警和趋势预警两部分。以GIS技术为核心，将水质预警模型与GIS技术相结合，建立了地下水水质预警信息系统。并以吉林省西部平原地区地下水水质为例，研究了该区地下水水质恶化地区的分布、趋势、恶化预警等级及其成因。地下水水质预警系统为地下水资源管理，减少地下水水质恶化的风险提供了科学依据。     

河北省地下水资源承载能力评价及预警方法研究

河北省由于地下水持续超采引发一系列生态环境问题,其根源在于人类活动强度超出了地下水资源承载能力,并缺乏及时有效的预警。为了构建更符合河北省实际的地下水资源承载能力评价体系,解决以往预警方法需要设置固定的水位、水量预警区间值,水位的区域差异导致的宏观性评价困难、工作量巨大且无法动态修正的问题,从地下水的资源属性和社会属性出发,采用指标体系综合分析评判法,建立承载本底、承载状态2个层面的承载能力评价体系;采用地下水开发利用程度为主,水位变化幅度加以修正的“双控联动”预警方法,实现两指标的动态联动且无需设置固定的水位、水量区间。研究表明河北省地下水资源承载本底整体较好,但由于开发利用程度高,承载状态多处于超载状态,承载能力太行山中南部高于北部及燕山山区、坝上地区,山前冲洪积平原优于中部湖积平原和滨海平原;受咸水分布、工农业生产取水量大等因素影响,地下水红色及橙色预警区域主要分布于河北平原中部冲湖积平原的沧州、衡水地区、太行山山前平原邯邢交界区域及城市市区周边。评价及预警结果与河北省实际情况吻合。该评价方法具有区域适用性强、可操作性好、数据易获取等优点。     

基于I-D-R阈值模型的滑坡气象预警

建立滑坡灾害多维度气象预警判据和划分“网格化”预警单元能够为滑坡灾害气象预警提供科学依据.本文以浙江省金华市磐安县205个降雨型滑坡为研究对象,首先,基于平均有效降雨强度-降雨历时（I-D）阈值模型,采用普通最小二乘回归（OLSQ）和分位数回归（QR）划分临界阈值曲线;其次,引入当日降雨量（R）,进一步优化I-D阈值模型,建立I-D-R阈值模型,采用不同参数估计方法对比不同阈值模型精度,选择最优阈值模型作为磐安县滑坡灾害气象预警判据;最后,基于降雨分布的差异性,在划分地形单元的基础上利用泰森多边形（VD）建立了乡镇级别的“网格化”预警单元.结果显示：（1）I-D-R阈值模型相比于I-D阈值模型具有更好的预警精度,且基于QR的I-D-R阈值模型效果更好,警告及以上阈值等级精度提升到50%,特别注意及以上阈值等级精度提升到88.9%;(2)采用基于QR的I-D-R降雨阈值作为磐安县51个预警单元四级气象预警（红、橙、黄、蓝）的判据,并提出相应的应急响应措施.研究成果提供了一种新的阈值模型,能够为磐安县区域气象预警提供借鉴与参考.     

北京市海淀区地下水污染风险性评价

地下水受污染的风险性主要由含水层本身的防污性能、人为污染源污染地下水的灾害等级和地下水受污染后造成的后果严重程度等因素决定的,地下水污染风险性高是指高价值的地下水资源受到灾害高的污染源的污染可能性大,评价地下水污染风险需要编制3张基础图：地下水易污性图、地下水价值图和地下水污染源灾害分级图。本文介绍并应用了定量评价的DRASTIC方法和定性评价的矩阵方法,定量和定性相结合,综合了含水层易污性、地下水开发利用价值和污染源对地下水影响等因素,对北京市海淀区浅层地下水受污染的风险性进行了综合评价。     

近20年地质灾害气象风险预警研究文献图谱可视化分析

中国地质灾害气象预警始于2003年,每年汛期向公众发布预警信息,警示群众注意防范降雨引发的崩塌滑坡泥石流等地质灾害。为了更深入了解地质灾害气象风险预警研究的现状和未来趋势,以中国知网及SCI-Expanded国内外数据库作为数据来源,采用可视化工具CiteSpace,梳理了2003—2023年发表的国内外地质灾害气象风险预警文献,绘制科学知识图谱,分别从研究主题、演进趋势和研究热点进行多维度分析。结果表明：（1）基于历史降雨及灾害关系的临界降雨阈值研究在地质灾害气象风险预警研究中处于主导地位,与降雨相关阈值研究在未来仍将是研究热点;（2）关键词聚类分析显示不同地质灾害形成条件、气象条件下,不同类型、成因模式的地质灾害发生的预警预报模型、临界阈值研究文献占比较高,表明精细化是地质灾害气象风险预警发展的重要方向;（3）在国际上,中国学者发文量占总发文量的39%,我国在地质灾害气象风险预警研究中有绝对优势。研究结果较客观地展示了中国地质灾害气象风险预警研究的发展脉络和国内外研究热点及趋势,以期有助于我国地质灾害研究与预警预报业务进步。     

基于地下水污染预警信息系统的污染防治研究

在地下水水质现状、地下水污染趋势、含水层固有脆弱性、污染源荷载风险、地下水污染危害性五个要素的基础上建立了地下水污染预警评价指标体系,利用GIS组件开发技术,与地下水污染预警模型相结合,采用VB.NET+Arc GIS和Engine+Access集成的组件式GIS二次开发模式,开发可脱离GIS平台独立运行的地下水污染预警系统。系统可分别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。对典型水源地地区地下水环境污染的警度进行识别,对即将可能出现的警情进行预报,并依据警度划分了防护治理区、重点防护区和一般防护区,提出了相应的防治措施,为政府部门制定地下水污染防治规划服务。     

A risk evaluation model for karst groundwater pollution based on geographic information system and artificial neural network applications

The risk analysis on karst groundwater pollution is a research hotspot in current international hydrogeological field as well as the premise of preventing and controlling groundwater pollution. According to the characteristics of groundwater pollution in the typical study area, the study selected main-control factors of risk evaluation on karst groundwater pollution in mountainous areas at first. Based on this, the research determines the method for quantifying the factors and established a risk evaluation index system for karst groundwater pollution. To overcome drawbacks of the method for determining weights of factors in traditional evaluation method, the study determines the structure of the artificial neural network model by combining the selected evaluation factors. And also, the weight coefficients of evaluation factors on each layer are calculated. On this basis, the model for evaluating the risk of karst groundwater pollution is established. Moreover, the risk zoning evaluation map of groundwater pollution in the typical study area is prepared after conducting the weighted stacking of various sub-layers using the geographic information system. The method applied in the study can comprehensively and objectively reflect that the groundwater pollution is controlled by multiple factors and reveal the nonlinear characteristic of the pollution process. Additionally, the evaluation result is institutive and visible, which can provide a certain basis and reference for relevant researches.     

机器学习在地下水环境背景值与污染风险评价的应用和展望

地下水资源在世界各国水资源中占有举足轻重的地位,对人类生存发展、维系生态系统健康发挥着重要作用。现阶段地下水污染日益严重,地下水环境背景值研究和污染风险评价对地下水污染防治工作具有重要意义。由于地下水污染影响因素复杂,地下水化学组分空间分布的非均质性、地下水样品采集的小样本问题与大尺度区域的高计算代价,都对传统的污染风险评价方法构成了极大挑战。机器学习作为人工智能的核心,已成为水文地质领域研究的前沿热点,通过智能高效的数据处理和挖掘,在地下水化学组分的分布、变化以及赋存机制等方向已得到探索和尝试。本文全面介绍了近年来在地下水污染研究方面应用的机器学习方法,涵盖了以聚类为主的非监督学习算法,以回归为主的监督学习算法,以提升算法效率为目标的混合算法,以及以神经网络为核心的深度结构算法,展示了不同类型算法在地下水污染研究方面的成果,详细归纳了各种算法的机理,对算法的技术优劣及适用方向进行了探讨;最后对机器学习在地下水污染方面的应用发展趋势进行了展望,建议探索高效集成学习模型,以弥补单一算法的不足,同时发展面向小样本的深度学习建模技术,提高地下水污染评价精度,拓展和丰富新方法新技术在地下水污染研究方面的应用。     

基于不确定性的地下水污染风险评价研究进展

地下水污染风险研究在工程决策中具有重要意义。但地下水系统本身具有各种不确定性,基于这些不确定性的地下水污染风险评价也因此具有不确定性,而且贯穿整个地下水污染风险评价过程。所以,进行不确定性分析是对地下水污染风险进行评价时的必要步骤。一般来讲,基于不确定性分析的地下水污染风险评价结果更可靠,因此也更具有实用价值。本文在对不确定性进行分类（随机不确定性和模糊不确定性）的基础上,通过大量文献调研和分析,对目前国内外用于地下水污染风险评价分析的不确定性分析方法（包括随机理论方法、模糊理论方法、随机-模糊耦合方法等）进行了归纳总结,并基于各种方法目前的研究现状,分析了不确定性理论在地下水污染风险评价研究中的发展前景。     

地下水污染风险评价的迭置指数法研究综述

目前,我国大部分城市采用地下水作为饮用水源,而地下水污染状况日益严重,地下水污染风险评价作为管理者制定污染防治方案的一种手段,显得尤为重要。地下水污染风险评价虽然已经有一定范围的应用,但对其概念并没有统一的定义,因此,在总结国内外地下水污染风险评价研究进展的基础上,提出地下水污染风险的定义,并重点讨论迭置指数法在地下水污染风险评价中的应用,并在此基础上提出存在的问题及建议。     

地下水水质监测与评价

地下水由于分布广、水质好且开发费用低而成为全世界重要的供水水源。中国北方生活供水的一半来自地下水,地下水也是干旱期重要的农业灌溉水源。然而,地下水水质日益面临来自农业、工业和城市污染源的威胁。地下水水质监测是评价水质状况最可靠的方法,并可作为供水水源保护的早期预警系统。它为水管理部门和水用户提供可靠的科学数据以便更好地管理和保护地下水资源。世界上正在执行两个巨大的地下水质监测和评价项目:一个是欧盟的水框架计划;另一个是美国的国家水质评价计划。文章评述了地下水水质监测的现状,介绍了地下水易污性评价、地下水污染源分级和地下水污染风险评价的方法。地下水易污性分区图是土地利用规划和供水水源保护的基础。地下水污染源分级结果为污染源治理提供了优先顺序。地下水污染风险分区图圈划出地下水污染的高风险区,为地下水资源保护和地下水污染监测提供重要的依据。