Métodos de evaluación para la prevención de la contaminación de las aguas subterráneas

(1) Factores que afectan la contaminación de las aguas subterráneas

Existen muchos factores que afectan la vulnerabilidad de las aguas subterráneas, que se pueden resumir en dos categorías: factores naturales y humanos. factores. Los factores naturales incluyen la topografía, la geología y las condiciones hidrogeológicas del acuífero. Los factores humanos se refieren principalmente a diversos factores de comportamiento que pueden causar contaminación ambiental de las aguas subterráneas [16, 17]. La Tabla 1-2-1 enumera los factores naturales y los factores provocados por el hombre que afectan la contaminación del agua subterránea.

Tabla 1-2-1 Factores que afectan la contaminación de las aguas subterráneas

(2) Selección de indicadores de evaluación

¿Cuánto tiempo tardan los contaminantes aplicados en la superficie en desaparecer? llegar al acuífero antes de una determinada ubicación, se ve afectado por muchos procesos físicos, químicos y bioquímicos sobre el suelo, la zona vadosa y debajo del nivel freático (Figura 1-2-1). Debe reflejar estos factores principales en la medida de lo posible.

Figura 1-2-1 Diagrama esquemático de la migración de contaminantes al acuífero.

2. División de unidades de evaluación

Debido a la diversidad y complejidad de diversos factores geológicos en cada área local, para lograr una evaluación más precisa es necesario abarcar toda el área de investigación. dividirse en Varios píxeles pequeños son las unidades de evaluación. De acuerdo con las diferentes condiciones de cada área pequeña, se asignan diferentes atributos y luego se realiza una evaluación regional en base a estos atributos. Hay tres métodos de división comúnmente utilizados, a saber, el método de división de unidades triangulares, el método de división de unidades cuadradas y el método de división de unidades de polígonos irregulares [18].

(1) Método de triangulación

El método de división de unidades triangulares consiste en dividir el área de evaluación en función de triángulos. En términos generales, es arbitrario utilizar este método para dividir las unidades de área de evaluación, pero se deben seguir los siguientes tres principios:

1) Cualquier ángulo del triángulo no debe ser mayor a 90°, y el Las longitudes de los tres lados deben ser lo más cercanas posible.

2) El vértice de un triángulo no puede caer sobre el lado de otro triángulo.

3) Los factores rasgo de cada unidad de evaluación deben estar lo más unificados posible.

Este método es razonable para la división de áreas de evaluación a pequeña escala.

(2) Método de división de unidades de cuadrícula

El método de división de unidades de cuadrícula está controlado por coordenadas geográficas y adopta una división de cuadrícula según la situación específica, el tamaño de la cuadrícula puede ser; desde 0,01 Varía desde km2 hasta varios km2. Este método de división es más razonable para la evaluación de áreas grandes.

(3) Método de división de unidades de cuadrícula de polígonos irregulares

El método de división de unidades de cuadrícula de polígonos irregulares es adecuado para evaluaciones a pequeña escala. Porque al evaluar áreas urbanas de pequeña escala, las condiciones topográficas y geológicas cambian mucho y los elementos son discretos. Si todavía se usa el método de división de unidades de cuadrícula cuadrada para dividir secciones con elementos de evaluación relativamente desiguales en la misma unidad de evaluación, puede ser posible el corte artificial. Los tramos con buena uniformidad son contrarios a los requisitos y propósitos de la evaluación urbana a pequeña escala. Por lo tanto, es apropiado utilizar el método de división de unidades de cuadrícula de polígonos irregulares para evaluar un área urbana pequeña, y el límite superior de la unidad de evaluación a menudo se estipula en 0,5 km × 0,5 km.

Tres. Modelo de evaluación de la prevención y el control de la contaminación de las aguas subterráneas

(1) Descripción general

En la actualidad, los métodos comúnmente utilizados para evaluar la prevención y el control de la contaminación de las aguas subterráneas en el país y en el extranjero incluyen principalmente el método del índice de superposición, método de simulación matemática de procesos y método de matemáticas difusas. En su aplicación, cada uno de estos métodos tiene sus propias características, enfoque y ámbito de aplicación (Tabla 1-2-2).

Tabla 1-2-2 Comparación de métodos de investigación de la contaminación de aguas subterráneas

1. Método de índice de superposición

El método de índice de superposición es un subíndice del seleccionado. índice de evaluación. Superpóngalo para formar un índice integral que refleje el grado de antiincrustante y luego use el índice integral para evaluar las propiedades antiincrustantes del agua subterránea. Se divide en método de parámetros de fondo hidrogeológico (HCS) y método de sistema de parámetros (PSM) [19 ~ 22]. El primero es comparar y determinar el desempeño antiincrustante del área de estudio a través de un área estándar antiincrustante conocida con condiciones similares al área de estudio. Este método requiere el establecimiento de múltiples conjuntos de modelos estándar para la prevención y el control de la contaminación de las aguas subterráneas, y la mayoría de ellos son evaluaciones cualitativas o semicuantitativas. Generalmente es adecuado para áreas grandes con condiciones hidrogeológicas complejas. Este último consiste en establecer un sistema de índices para evaluar el rendimiento antiincrustante seleccionando indicadores representativos, y cada indicador tiene un rango de valores determinado.

Este rango se puede dividir en varios intervalos. A cada intervalo se le asigna una puntuación correspondiente. Los datos reales de cada indicador se comparan con este estándar y finalmente se superponen las puntuaciones obtenidas por cada indicador para obtener un índice completo.

El método del sistema de parámetros es el método más comúnmente utilizado en la evaluación de la contaminación de las aguas subterráneas y se puede subdividir en tres métodos: método del sistema matricial (ms), método del sistema de clasificación (RS) y método del modelo del sistema de conteo de puntos ( PCSM). Entre estos tres métodos, el método PCSM es el más utilizado. El método MS se utilizó para evaluar cualitativamente el rendimiento antiincrustante de cada unidad en el área de estudio, y los dos últimos métodos se utilizaron para la evaluación cuantitativa. La diferencia entre ambos radica en el método de cálculo del índice integral. El índice integral del método RS es la suma directa de las puntuaciones de cada indicador, mientras que el índice integral del método PCSM es la suma de las puntuaciones de cada indicador y los respectivos pesos, por lo que también se le llama método de puntuación ponderada. En la actualidad, la mayoría de los estudios extranjeros sobre la prevención y el control de la contaminación de las aguas subterráneas se basan en el estándar DRASTIC o el estándar DRASTIC de pesticidas, y utilizan índices integrales o modelos de índices ponderados para evaluar la prevención y el control de la contaminación de las aguas subterráneas.

2. Método de simulación matemática de procesos

El método de simulación matemática de procesos se basa en el modelo de migración de agua y contaminantes, utilizando determinadas ecuaciones físicas y químicas para simular el proceso de migración y transformación de contaminantes, y los factores de evaluación se cuantifican y luego se colocan en el mismo modelo matemático para resolverlos, y finalmente se obtiene un índice integral que puede evaluar el desempeño antiincrustante [23]. La mayor ventaja de este método es que puede describir los procesos físicos, químicos y biológicos que afectan la prevención y el control de la contaminación de las aguas subterráneas, y puede estimar la distribución espaciotemporal de los contaminantes. Aunque existen muchos modelos bidimensionales y tridimensionales para describir la migración y transformación de contaminantes, no se han utilizado en evaluaciones regionales de prevención y control de la contaminación de las aguas subterráneas. La mayor parte de la investigación sobre prevención y control de la contaminación se centra en modelos de procesos unidimensionales del suelo y la zona vadosa, principalmente modelos de lixiviación de pesticidas y modelos del ciclo del nitrógeno.

Teóricamente, este método es adecuado para la etapa avanzada de evaluación de prevención y control de la contaminación de las aguas subterráneas, porque requiere datos geológicos suficientemente confiables y largas secuencias de datos de transporte de contaminantes. Este método sólo puede utilizarse si la gente comprende plenamente la relación intrínseca entre la prevención y el control de la contaminación de las aguas subterráneas y sus factores de evaluación. Sin embargo, la evaluación de la prevención y el control de la contaminación de las aguas subterráneas aún está en sus inicios, y la relación intrínseca entre la prevención de la contaminación de las aguas subterráneas y sus factores de evaluación aún se encuentra en la etapa exploratoria, por lo que este método aún no se utiliza comúnmente.

3. Método estadístico

El método estadístico utiliza métodos estadísticos matemáticos para analizar la información y los datos existentes sobre la contaminación de las aguas subterráneas, determina los factores de evaluación para la prevención y el control de la contaminación de las aguas subterráneas y los expresa con análisis. ecuaciones. Después de la asignación, los factores de evaluación se sustituyen en la ecuación para el cálculo y luego se lleva a cabo el análisis de prevención de la contaminación en base a los resultados. Los métodos estadísticos comúnmente utilizados incluyen geoestadística, kriging, análisis de regresión lineal, análisis de regresión logística, método de ponderación de la evidencia y otros métodos estadísticos.

En la actualidad, la aplicación de este método en la evaluación de la prevención y el control de la contaminación de las aguas subterráneas no es tan importante como el método del índice de superposición y el método del modelo matemático de procesos.

4. Método de evaluación integral difusa

Cuando existe un cierto grado de prevención y control de la contaminación de las aguas subterráneas, los factores que influyen son diversos y complejos. La prevención y el control de la contaminación de las aguas subterráneas es relativa y una cuestión típica y confusa. Un límite de puntuación dado artificialmente aclara artificialmente el problema originalmente confuso y es difícil que los resultados de la evaluación reflejen con precisión la información proporcionada por cada índice de evaluación. Por lo tanto, la mejor manera de resolver este tipo de problemas difusos son las matemáticas difusas.

El método de evaluación integral difusa consiste en clasificar el grado de contaminación de las aguas subterráneas mediante una evaluación integral difusa sobre la base de la determinación de los factores de evaluación, los estándares de clasificación de cada factor y el peso de los indicadores de los factores. Este método tiene plenamente en cuenta factores esenciales (que reflejan los atributos esenciales internos de la hidrogeología) y factores especiales (que reflejan el impacto de las actividades humanas y el medio ambiente externo en la contaminación de las aguas subterráneas). No requiere clasificación manual, pero puede tener en cuenta los cambios continuos. de varios indicadores y reflejan verdaderamente diferentes diferencias entre los indicadores de la muestra. Al mismo tiempo, se considera la interacción entre diferentes indicadores de evaluación, lo que hace que los resultados de la evaluación sean más consistentes con la situación real [24 ~ 27].

Entre los cuatro métodos anteriores, los datos de índice del método de índice de superposición son relativamente fáciles de obtener, simples y fáciles de dominar, y es el método de evaluación más utilizado en el extranjero.

Su inconveniente es que no existe un estándar unificado para los estándares de clasificación y las puntuaciones de los indicadores de evaluación y la clasificación del desempeño antiincrustante, lo cual es subjetivo y arbitrario. Por lo tanto, los resultados de la evaluación del desempeño antiincrustante en diferentes regiones son difíciles de comparar y carecen de comparabilidad. Aunque los métodos de simulación matemática de procesos tienen muchas ventajas, su máximo potencial sólo puede aprovecharse si se comprenden plenamente las características de comportamiento de los contaminantes en los entornos de aguas subterráneas y se dispone de suficientes datos geológicos y de secuencias largas de migración de contaminantes. En los últimos años, con la popularización de la tecnología SIG y la expansión de las áreas de evaluación, a fines de la década de 1990, aparecieron resultados de investigaciones extranjeras que aplicaron la tecnología SIG combinada con modelos de migración de aguas subterráneas para evaluar el desempeño antiincrustante de las aguas subterráneas. Esta investigación también será la dirección y la tendencia de desarrollo de la evaluación de la prevención de la contaminación de las aguas subterráneas en el futuro. Los métodos estadísticos se basan en el seguimiento de la información sobre la contaminación durante un período de tiempo suficientemente largo. Al mismo tiempo, se debe considerar la comparabilidad al utilizarlo. La evaluación de la prevención y el control de la contaminación de las aguas subterráneas incluye algunos indicadores cualitativos y de incertidumbre. El método de evaluación integral de matemáticas difusas basado en DRASTIC, que describe los parámetros de incertidumbre y sus límites de clasificación de índices a través de funciones de membresía, surgió debido a sus enormes ventajas.

(2) Modo extremo

1. Supuestos básicos

El método DRASTIC es un representante típico del método del sistema de parámetros en la evaluación de la prevención de la contaminación de las aguas subterráneas [28]. . En la actualidad, este método ha sido adoptado por muchos países y es el método más comúnmente utilizado en la evaluación de la contaminación de las aguas subterráneas. El método DRASTIC tiene principalmente cuatro supuestos: ① Los contaminantes existen en la superficie; (2) Los contaminantes se filtran al suelo a través de la lluvia; ③ Los contaminantes migran con el agua; ④ El área de estudio es de 100 acres (aproximadamente 0,4 km2) [29 ~ 30].

2. Sistema de índice de evaluación

El método DRASTIC utiliza 7 parámetros que afectan y controlan el flujo de agua subterránea y la migración de contaminantes para formar el sistema de factores para la evaluación de la vulnerabilidad a la contaminación de este método. Ellos son: profundidad del agua subterránea, recarga neta del acuífero, litología del acuífero, medio del suelo, topografía, influencia de la zona vadosa y conductividad hidráulica del acuífero. DRASTIC es la abreviatura de la palabra central en inglés compuesta por estos siete factores [31 ~ 33].

(1) Profundidad del agua subterránea (D)

La profundidad del agua subterránea determina los diversos procesos hidrogeoquímicos que sufren los contaminantes superficiales antes de llegar al acuífero, que proporciona un vínculo entre los contaminantes y la atmósfera. Proporciona la mayor oportunidad para que el oxígeno entre en contacto y provoque su oxidación. En términos generales, cuanto más profundo sea el nivel freático, más tiempo tardarán los contaminantes superficiales en llegar al acuífero, mayor será la probabilidad de que los contaminantes se diluyan en el camino, menos probable será que los contaminantes entren en el agua subterránea y el grado de La contaminación de los acuíferos será cuanto menor. Consulte la Tabla 1-2-3 para obtener puntuaciones específicas.

Tabla 1-2-3 Tabla de grados de profundidad del agua subterránea

(2) Recarga neta (R) del acuífero

Los contaminantes pueden ser transportados verticalmente a través del agua de recarga Al desplazarse hacia el acuífero, también puede moverse horizontalmente dentro del acuífero, por lo que el agua de recarga es el vehículo principal para lixiviar y transportar contaminantes sólidos y líquidos al acuífero. Cuanto mayor es la recarga, mayor es la vulnerabilidad del agua subterránea. Cuando se aumenta la cantidad de recarga para diluir los contaminantes, la posibilidad de contaminación del agua subterránea disminuye en lugar de aumentar. La Tabla 1-2-4 muestra el puntaje de recarga neta del acuífero.

Tabla 1-2-4 Tabla de clasificación de recarga neta del acuífero

Generalmente, es difícil obtener datos sobre la recarga neta de agua subterránea, por lo que en la evaluación real, a menudo se utiliza la precipitación como recarga en lugar de recarga neta. Consulte la Tabla 1-2-5 para obtener puntuaciones específicas.

Tabla 1-2-5 Tabla de puntuación de recarga de infiltración por lluvia

(3) Litología del acuífero (a)

El agua subterránea en el acuífero se ve afectada por el contenido de agua La influencia del medio de capa, la ruta de migración y la longitud del camino de migración determinan la desaparición y el proceso de migración de los contaminantes. En general, cuanto más grandes sean las partículas del medio acuífero o cuantas más grietas y cuevas haya, menor será la capacidad de dilución del medio.

Si falta información detallada, puedes seleccionar una puntuación típica. Los valores de fracción típicos se utilizan para describir un acuífero típico que consta del medio acuífero asociado. Para los acuíferos de lecho rocoso, se pueden clasificar según el grado de desarrollo de fracturas y lechos en el medio acuífero.

Por ejemplo, un medio acuífero en roca metamórfica o roca ígnea con fisuras moderadamente desarrolladas se califica con 3 puntos cuando las fisuras están muy desarrolladas, el acuífero tiene más probabilidades de estar contaminado, y la puntuación debe establecerse en 5 puntos cuando; las fisuras no se desarrollan en roca metamórfica o roca ígnea, la puntuación es de 3 puntos. Cuando el suministro de agua unitario es bajo y el acuífero se contamina fácilmente, la puntuación se puede establecer en 2. En el caso de las rocas sueltas, se pueden clasificar según el tamaño de las partículas y el grado de clasificación del medio acuoso. Por ejemplo, un conglomerado arenoso típico tendría un valor de clasificación de 8, pero cuando los granos de sedimento son más gruesos y fáciles de lavar, se puede asignar un valor de clasificación de 9. Por el contrario, cuando el contenido de partículas aumenta y la clasificación no es buena, el valor de clasificación se puede reducir a 6 o 7.

Al evaluar la vulnerabilidad del agua subterránea regional, solo se puede evaluar un acuífero a la vez. En un sistema acuífero de múltiples capas, se deben seleccionar acuíferos típicos y representativos para su evaluación. Después de determinar el acuífero, se toma como factor de evaluación el medio acuífero más importante del acuífero. El grado medio del acuífero se muestra en la Tabla 1-2-6.

Tabla 1-2-6 Tabla de Clasificación del Tipo de Litología del Acuífero

(4) Tipo de Suelo

El espesor promedio del medio suelo involucrado en la evaluación es de 2m o

Cuando el medio del suelo en un área determinada se compone de múltiples capas de suelo, se pueden utilizar los siguientes métodos para seleccionar el tipo de medio del suelo: ① Seleccione la capa de suelo ventajosa y representativa como medio del suelo; ② Seleccione la capa alta de suelo más desfavorable. Se utiliza un medio contaminado para marcar (3) Seleccione el medio intermedio como estándar de puntuación. Si hay grava, arena y arcilla, se puede seleccionar arena como medio de puntuación. Las puntuaciones del tipo de suelo se muestran en la Tabla 1-2-7.

Tabla 1-2-7 Tabla de puntuación del tipo de suelo

(5) Pendiente del terreno (t)

La topografía controla si los contaminantes son arrastrados o retenidos durante un Durante mucho tiempo en una determinada superficie y filtrándose en el suelo, no solo afecta la formación del suelo, sino que también afecta el grado de dilución de los contaminantes. Para terrenos en los que los contaminantes pueden penetrar fácilmente, la contaminación de las aguas subterráneas en las áreas correspondientes es más grave. Generalmente, cuanto mayor es la pendiente, menor es la vulnerabilidad del acuífero. Consulte la Tabla 1-2-8 para obtener puntuaciones específicas.

Tabla 1-2-8 Tabla de clasificación y clasificación de pendientes del terreno

(6) La influencia de la zona vadosa (1)

La principal influencia de la zona vadosa Determinado por el tipo de medio en la zona vadosa, el tipo de medio determina las características de reducción de material entre la capa de suelo y el acuífero. En la zona vadosa se producen varios efectos físicos, químicos y biológicos. El medio de la zona vadosa también controla la longitud y la trayectoria de la filtración, afectando así el tiempo de migración de los contaminantes y el grado de reacción con el suelo. Cualquier fractura en la zona vadosa controla las rutas de filtración.

La selección de medios de zona vadosa debe seguir los siguientes tres principios básicos:

1) Seleccionar los medios con mayor contaminación.

2) Cuando el medio tiene múltiples capas, se debe considerar el espesor relativo de cada capa y se debe seleccionar la capa con el mayor espesor como medio de la zona insaturada.

3) Se debe considerar la sensibilidad a la contaminación de cada capa de medio. Por ejemplo, cuando la piedra caliza superior está cubierta por una capa de arcilla y una capa más grande de grava de igual espesor, la arcilla es la capa de control más importante desde la perspectiva de la contaminación del agua subterránea porque limita la migración de contaminantes al acuífero. En este momento, es más apropiado elegir la capa de arcilla como medio de la zona vadosa.

A los acuíferos confinados no se consideran sus capas de cobertura y se les debe asignar un valor de 1; para los medios de lecho rocoso, se debe considerar el grado de desarrollo de varias fracturas. Para medios calizos con cuevas kársticas muy desarrolladas, se pueden otorgar 10 puntos; para medios calizos con karst poco desarrollado o mala conectividad, la puntuación debería ser menor, como 9 u 8 puntos. Consulte la Tabla 1-2-9 para obtener más detalles.

Tabla 1-2-9 Tabla de puntuación media de la zona vadosa

Continúa

(7) Coeficiente de permeabilidad del acuífero (C)

El coeficiente de conductividad hidráulica refleja la permeabilidad del medio acuífero y controla el caudal de agua subterránea bajo un determinado gradiente hidráulico. El caudal de agua controla la tasa de migración de contaminantes en el acuífero. La conductividad hidráulica está determinada por el tamaño y la conectividad de los poros del acuífero. Cuanto mayor sea la conductividad hidráulica, más fácil será contaminar las aguas subterráneas. Las puntuaciones se muestran en la Tabla 1-2-10.

Tabla 1-2-10 Tabla de puntuación de clasificación de conductividad hidráulica

Generalmente, se utiliza el coeficiente de permeabilidad del acuífero en lugar de la conductividad hidráulica (C), y las condiciones de puntuación se refieren a la conductividad hidráulica. estándar de puntuación.

3. Gravimetría

Al aplicar el método DRASTIC para evaluar la vulnerabilidad de las aguas subterráneas, a cada parámetro del índice se le asigna un peso relativo, que va del 1 al 5, que refleja el peso relativo de cada índice. parámetro de importancia relativa. El peso del indicador con mayor impacto en la contaminación de las aguas subterráneas es 5, y el peso del indicador con menor impacto es 1. El peso de cada indicador se muestra en la Tabla 1-2-11.

Tabla 1-2-11 Pesos de los parámetros del sistema de índice Drástico

4. Índice de contaminación

Al aplicar el método DRASTIC para evaluar la vulnerabilidad de las aguas subterráneas, al determinar cada evaluación. factor A partir de las puntuaciones y ponderaciones de cada unidad, se utiliza el índice de vulnerabilidad para sintetizar siete factores, y el método ponderado se utiliza para calcular el índice DRASTIC, que es el índice de vulnerabilidad del agua subterránea:

Teórico métodos para la evaluación del entorno geológico urbano

Donde: Wi es el peso del factor de evaluación; Ri es la puntuación del factor de evaluación.

Una vez determinado el índice de contaminación severa, se puede determinar el grado de contaminación relativa de las aguas subterráneas en cada unidad hidrogeológica. Los sistemas de aguas subterráneas en áreas con un alto índice de contaminación son relativamente vulnerables a la contaminación.

En particular, el índice DRASTIC no representa el valor absoluto de la contaminación de las aguas subterráneas, sino sólo la vulnerabilidad relativa de las aguas subterráneas en diferentes regiones.

Además, en la aplicación real del modelo DRASTIC, cada indicador debe calificarse (o clasificarse) primero, y se les da la misma cuota a los indicadores dentro de este nivel (clasificación), de modo que diferentes Los niveles tienen cuotas diferentes. Al calificar el mismo indicador en diferentes unidades de evaluación, es posible clasificar indicadores con diferencias obvias en el mismo nivel y darles la misma cuota, lo que no puede reflejar verdaderamente las diferencias entre unidades. En otras palabras, se utiliza el método de puntuación ponderada. encubrir cada evaluación el impacto de los cambios continuos en los valores del índice de factores sobre la contaminación de las aguas subterráneas. Para ello, combinado con la teoría de la matemática difusa, se propone un modelo de evaluación integral difusa basado en indicadores DRASTIC.

5. Clasificación de la evaluación

El índice de vulnerabilidad de las aguas subterráneas calculado mediante el método de evaluación DRASTIC se sitúa entre 23 y 230. Debido a algunos problemas al clasificar diferentes ciudades por separado, no puede reflejar el impacto del mismo factor en la contaminación de las aguas subterráneas en diferentes ciudades. Por lo tanto, para comparar los resultados de la evaluación de la vulnerabilidad del agua subterránea en diferentes áreas urbanas, se adopta un estándar unificado y los resultados de la clasificación se muestran en la Tabla 1-2-12.

Tabla 1-2-12 Reglas de clasificación de vulnerabilidad de las aguas subterráneas

(3) Modelo de evaluación integral difuso basado en el índice DRASTIC

Este modelo se basa en el método DRASTIC Se realizó una evaluación integral y difusa sobre la prevención y el control de la contaminación de las aguas subterráneas. El proceso específico es el siguiente.

1. División de operadores de sensibilidad a la contaminación de las aguas subterráneas

Según las diferentes condiciones hidrogeológicas, la dificultad de que un acuífero se contamine bajo la misma fuente de contaminación o las condiciones ambientales de contaminación externa son diferentes. Por lo tanto, la tarea principal de la evaluación de la vulnerabilidad de las aguas subterráneas es realizar una evaluación precisa de la vulnerabilidad de la contaminación de las aguas subterráneas en el área de evaluación. Para corresponder a esto, se proporciona el operador de estado de ánimo del nivel 10 (que también se puede dividir en otros niveles, como el nivel 8, etc. dependiendo de la situación específica), como se muestra en la Tabla 1-2-13.

Tabla 1-2-13 Correspondencia entre operadores de emociones y niveles de contaminación

2. Matriz de valores propios estándar del índice

Siete indicadores utilizados en la evaluación La clasificación de grados y Los valores característicos correspondientes se muestran en la Tabla 1-2-14 a la Tabla 1-2-20.

Tabla 1-2-14 Grado de profundidad del agua subterránea y valores característicos

Tabla 1-2-15 Nivel de reposición neta y valores característicos

Tabla 1- 2- 16 Grado de pendiente del terreno y valores característicos

Tabla 1-2-17 Grado de permeabilidad del acuífero y valores característicos

Tabla 1-2-18 Grado de litología del acuífero y características Valores

Tabla 1-2-19 Grados y valores característicos de los tipos de suelo

Tabla 1-2-20 Grados de impacto de la zona vadosa y valores característicos

Basado en Basado en el específico Al dividir los niveles y valores propios de los siete indicadores de evaluación anteriores, se pueden obtener los niveles y valores propios correspondientes de los siete indicadores del modelo de evaluación difuso. Consulte la Tabla 1-2-21 para obtener más detalles.

Tabla 1-2-21 Índice de valores característicos estándar de 7 indicadores en 10 niveles diferentes

Si los 7 indicadores basados ​​en la evaluación de la vulnerabilidad del agua subterránea se determinan de acuerdo con los 10- Índice de valores característicos estándar del indicador de nivel, hay una matriz de valores propios estándar del índice de orden 7 × 10:

Método teórico de evaluación del entorno geológico urbano

Donde: yih es el valor propio estándar de H -índice de nivel I, I = 1, 2, ..., 7; h = 1, 2, ..., 10.

Según la Tabla 1-2-20, existen dos tipos diferentes. de indicadores: ① El valor característico estándar del indicador yih Disminuye a medida que aumenta el nivel H; ② El valor propio estándar del indicador yih aumenta a medida que aumenta el nivel H.

3. valor propio estándar del indicador que es extremadamente difícil de contaminar la matriz de concepto difuso (1 nivel)

Independientemente de los tipos de indicadores ① y ② anteriores, se puede determinar que el grado relativo de membresía del indicador El valor propio del indicador 10 para la contaminación extremadamente difícil es 0, y el valor propio estándar del indicador 1 para la contaminación extremadamente difícil es 0. El grado relativo de membresía de la contaminación difícil es 1. Para los dos tipos de indicadores anteriores, si sus valores propios están entre 1 y 10 valores propios estándar, el grado relativo de pertenencia a una contaminación extremadamente difícil se puede determinar en función de cambios lineales. Entonces, la fórmula de la función de pertenencia relativa del valor característico estándar yih del índice de nivel H I para una contaminación extremadamente difícil es

Método teórico para la evaluación del entorno geológico urbano

En la fórmula: sih es el índice de nivel H I. El grado de pertenencia relativo del valor propio estándar de a la contaminación extremadamente difícil Yi1 y yi 10 son los valores estándar del índice I, que son 1 y 10 respectivamente;

Utilice la fórmula de la función de membresía relativa (1-2-2) para transformar la matriz de valores propios estándar del índice (1-2-1) en la matriz de membresía relativa de valores propios estándar del índice extremadamente contaminada;

Métodos teóricos para la evaluación del entorno geológico urbano

4. Matriz de valores propios de indicadores de evaluación

Construida a partir de los datos reales extraídos de 7 indicadores de cada unidad de evaluación en el área de estudio. Matriz de valores propios para evaluar la vulnerabilidad del agua subterránea de cada unidad de evaluación:

Método teórico para la evaluación del entorno geológico urbano

donde xij es el valor propio del índice I de la unidad de evaluación J i=1, 2; ,...,7;j=1,2,...,n.n es el número de unidades de evaluación.

5. Matriz de membresía relativa de indicadores de evaluación de contaminación extremadamente difícil

La fórmula de membresía relativa de indicadores de primer nivel para contaminación extremadamente difícil es la siguiente

Geológico urbano Método teórico de evaluación del medio ambiente

La fórmula de pertenencia relativa de los indicadores secundarios a la contaminación extremadamente difícil es la siguiente

Método teórico de evaluación del medio ambiente geológico urbano

En la fórmula: rij es la unidad La pertenencia relativa del valor propio del índice I de J a una contaminación extremadamente difícil. Aplique la fórmula (1-2-5) o la fórmula (1-2-6) para convertir la matriz X en una matriz de membresía relativa exponencial:

Método teórico de evaluación del entorno geológico urbano

Entre ellos: I = 1, 2,...7; j=1, 2,...n es el número de unidades de evaluación.

Se puede ver en la matriz R que los grados de pertenencia relativos de los siete indicadores de la unidad J son

Métodos teóricos para la evaluación del entorno geológico urbano

Ahora cada fila de la matriz S Dividida en 9 intervalos: [1, 2], (2, 3], (3, 4], (4, 5], (5, 6], (6, 7), (7, 8), (8, 9), (9, 65433). Comparando los grados de pertenencia relativos de los índices intermedios 1, 2, ..., 7 con 1, 2, ..., 7 uno por uno en la matriz S. , podemos encontrar que cae en la matriz Cualquiera de los 9 intervalos de S, y luego comparar los niveles superior e inferior de estos 7 intervalos de índice

6. nivel.

La matriz de pertenencia relativa de las unidades de evaluación pertenecientes a cada nivel se registra como

Método teórico de evaluación del entorno geológico urbano

donde: uhj es el par de unidad de evaluación j Grado de membresía relativo del nivel h; j=1, 2,...,n; h=1, 2,..., 10.

Dado los grados de membresía relativos de los siete indicadores de la unidad de evaluación J caen todos en la matriz Dentro del intervalo horizontal [AJ, BJ] de S, la matriz U debe satisfacer las condiciones de restricción:

Método teórico de evaluación del entorno geológico urbano

Dado que los intervalos de calificaciones de cada unidad de evaluación son diferentes, a partir de la investigación Considerando todas las unidades de evaluación del distrito en su conjunto, la matriz U debe satisfacer:

Método teórico de evaluación del entorno geológico urbano

En términos generales, el intervalo de calificaciones [AJ, BJ] tiene aj≥1, bj≤10. Para satisfacer las restricciones de (1-2-10) y (1-2-11) al mismo tiempo, cuando uhj = 0, H

La diferencia entre la unidad de evaluación J y el nivel H es dada por el euclidiano generalizado La distancia alemana se expresa de la siguiente manera

Método teórico de evaluación del entorno geológico urbano

La fórmula anterior tiene en cuenta el peso wi del índice. Para describir mejor la diferencia entre la unidad de evaluación J y el nivel H, el grado de membresía relativo uhj de la unidad de evaluación J que pertenece al nivel H se utiliza como peso y se expresa de la siguiente manera usando la distancia euclidiana generalizada ponderada

Urbano Medio Geológico Método teórico de evaluación

Para resolver el grado de pertenencia relativo óptimo de la unidad de evaluación J al nivel H se establece la función objetivo:

Método teórico de evaluación del medio geológico urbano

Construya la función lagrangiana según la función objetivo (1-2-14) y las condiciones de restricción (1-2-10), donde λj es el multiplicador lagrangiano, luego

Método teórico de evaluación del entorno geológico urbano

Utilice L(uhj, λj) para tomar las derivadas parciales de uhj y λj y hacerlas iguales a 0:

Método teórico de evaluación del entorno geológico urbano

La fórmula óptima de la función de pertenencia relativa de la unidad de evaluación J al nivel H se puede obtener:

Método teórico de evaluación del entorno geológico urbano

Especialmente cuando RIJ = SIH (I = 1, 2,...,7), los grados de pertenencia relativos de los siete indicadores de la unidad de evaluación J son iguales a los grados de pertenencia relativos de los valores estándar de los siete indicadores del nivel H. Según Según la fórmula (1-2-12), se puede ver que en este momento dhj = 0. Se puede ver por análisis matemático que la unidad de evaluación J pertenece al nivel H 100 en este momento, por lo que uhj = 1.

Como se puede ver en lo anterior, la forma completa del modelo de evaluación de análisis difuso de la unidad de evaluación J al nivel H de vulnerabilidad del agua subterránea es la siguiente

Método teórico del entorno geológico urbano evaluación

Aplicando la fórmula (1-2-18), podemos obtener la matriz de membresía relativa óptima de las unidades de evaluación pertenecientes a cada nivel, como se muestra a continuación

Método teórico de evaluación urbana evaluación del entorno geológico

Donde: h = 1, 2, ..., 10; j = 1, 2, ..., n.

7. de cada unidad

Valores propios de la capa de aplicación La expresión vectorial de h es

Método teórico de evaluación del entorno geológico urbano

La información de evaluación cuantitativa de la sensibilidad de la evaluación Se da la unidad a la contaminación de las aguas subterráneas. Cuanto mayor sea h, mayor será la sensibilidad de la unidad de evaluación a la contaminación de las aguas subterráneas.

En resumen, el modelo de evaluación integral difusa basado en indicadores DRASTIC tiene las siguientes ventajas:

1) Se refiere a los estándares de división del modelo DRASTIC en el sistema de puntuación de indicadores y también considera la cuenca con base en los datos reales extraídos dentro del sistema, se dan las calificaciones y valores característicos de los nuevos indicadores de evaluación.

2) En la clasificación de sensibilidad a la contaminación, se consideran plenamente las diferencias en las condiciones hidrogeológicas del acuífero y se propone un nivel de sensibilidad a la contaminación de las aguas subterráneas (operador de tono) más preciso y detallado.

3) Los cambios continuos de cada indicador se consideran completamente durante el proceso de operación iterativa difusa y pueden reflejar verdaderamente las diferencias entre diferentes indicadores unitarios.