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本書從下遼河平原地下水脆弱性與環境風險評價的理論、方法和實例研究三個方面，系統地介紹了地下水脆弱性及環境風險評價理論在下遼河平原地下水研究中的應用。本書以下遼河平原地下水資源為研究對象，綜合運用水文水資源、環境風險分析、不確定性理論、系統工程、多目標決策與分析、計量數學等相關理論與方法對下遼河地下水脆弱性影響因素、地下水環境風險評價、地下水系統恢復力、地下水系統功能等方面進行實證分析。主要內容包括地下水脆弱性與環境風險平價理論與方法、下遼河平原自然地理、地質及水文地質概況、下遼河平原地下水脆弱性評價、下遼河平原淺層地下水脆弱性評價、大連市地下水脆弱性評價、下遼河平原地下水功能評價、下遼河平原地下水系統恢復力研究、下遼河平原地下水環境風險評價等。
目次
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景與研究意義 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究意義 2
1.2 國內外研究進展 4
1.2.1 地下水脆弱性評價研究進展 4
1.2.2 地下水環境風險評價研究進展 11
1.2.3 地下水污染風險評價研究進展 15
1.3 本書主要研究內容 17
第2章 下遼河平原概況 20
2.1 自然地理條件 20
2.1.1 研究區範圍 20
2.1.2 地形 21
2.1.3 氣象 21
2.1.4 水文 22
2.2 地質地貌條件 24
2.2.1 地質條件 24
2.2.2 地貌條件 25
2.3 水文地質條件 28
2.3.1 地下水含水岩組及分佈特徵 28
2.3.2 地下水的循環特徵 30
2.3.3 地下水水化學成分及分佈規律 31
2.4 社會經濟條件 33
2.4.1 人口狀況 33
2.4.2 經濟狀況 34
第3章 地下水脆弱性與環境風險評價理論與方法 37
3.1 地下水脆弱性評價理論與方法 37
3.1.1 DRASTIC脆弱性指數 37
3.1.2 地統計學方法 39
3.1.3 空間自相關分析 46
3.1.4 空間熱點分析方法 55
3.2 地下水環境風險評價理論與方法 58
3.2.1 環境風險評價的概念與內涵 58
3.2.2 地下水環境風險的概念與屬性內涵 59
3.2.3 環境風險評價研究方法 62
3.3 不確定性理論 63
第4章 基於模糊模式識別法的下遼河平原地下水脆弱性評價 69
4.1 地下水脆弱性的影響因素 69
4.1.1 本質脆弱性影響因素 69
4.1.2 特殊脆弱性影響因素 71
4.2 地下水脆弱性評價指標體系的建立與分級標準 72
4.2.1 評價指標選取的原則與評價指標體系的確定 72
4.2.2 地下水脆弱性分級標準與評價因子評分標準的建立 74
4.3 下遼河平原地下水脆弱性評價 76
4.3.1 地下水系統各分區評價指標體系 76
4.3.2 地下水脆弱性評價方法的選取 77
4.3.3 地下水脆弱性評價指標權重的確定 78
4.3.4 下遼河平原地下水脆弱性評價及結果分析 82
第5章 基於GIS-WOE法的下遼河平原地下水脆弱性評價 90
5.1 WOE方法 90
5.1.1 先驗概率計算 91
5.1.2 後驗概率計算 91
5.2 專家證據權重法 94
5.2.1 專家證據權重法的提出及應用 94
5.2.2 專家證據權重法的原理 94
5.2.3 證據因子權重設定原則 95
5.2.4 專家證據權重法實施流程 95
5.3 下遼河平原地下水脆弱性評價影響因子及預測因子選擇 96
5.3.1 研究區地下水脆弱性評價影響因素 96
5.3.2 本質脆弱性評價預測因子的選擇 97
5.3.3 特殊脆弱性評價預測因子的選擇 98
5.4 研究區地下水評價模型與GIS技術的結合使用 99
5.5 基於WOE方法的下遼河平原地下水硝酸鹽氮特殊脆弱性研究 101
5.5.1 Arc-SDM模塊WOE方法流程 102
5.5.2 評價因子選擇及預處理 102
5.5.3 證據權重法的實現 106
5.5.4 評價結果分析 110
第6章 基於DRASTIC與不確定性理論的下遼河平原淺層地下水脆弱性評價 113
6.1 下遼河平原地下水脆弱性時空演變研究 113
6.1.1 基於DRASTIC模型的地下水脆弱性評價方法的建立 113
6.1.2 數據處理與網格劃分 115
6.1.3 地下水脆弱性時空演變分析 115
6.2 下遼河平原地下水脆弱性的空間結構與熱冷點變動分析 119
6.2.1 空間結構分析 119
6.2.2 熱冷點分佈及其變動分析 120
6.3 不確定條件下的下遼河平原地下水脆弱性評價與軟區劃研究 124
6.3.1 下遼河平原的流域分區與數據處理 124
6.3.2 DRASTICH模型的建立 125
6.3.3 參數的不確定性分析與隨機模擬過程 126
6.3.4 評價結果分析 129
6.3.5 地下水脆弱性分佈軟區劃分析 130
第7章 基於不確定參數系統的下遼河平原淺層地下水脆弱性評價 135
7.1 不確定性理論基礎 135
7.2 下遼河平原地下水脆弱性研究方法 138
7.3 基於不確定參數系統的下遼河平原淺層地下水脆弱性評價過程 142
7.3.1 流域單元劃分與數據來源 142
7.3.2 指標體系的構建與參數不確定性表徵 144
7.3.3 二級模糊模式識別模型與因子權重計算 146
7.3.4 不確定性分析與脆弱性評價 149
第8章 大連市地下水脆弱性評價 156
8.1 基於GIS的大連市地下水脆弱性評價 156
8.1.1 大連市地理與地質條件 156
8.1.2 DRASTIC評價體系及評價指標 162
8.1.3 熵權法確定評價指標權重 166
8.1.4 地下水脆弱性評價結果 166
8.1.5 基於GIS的大連市地下水脆弱性評價結果分析 167
8.2 大連市地下水污染源等級劃分 175
8.2.1 地下水污染源調查與方法 175
8.2.2 地下水污染源分級方法 177
8.2.3 大連市地下水污染源分級 179
8.3 大連市地下水水質評價 188
8.3.1 大連市地下水水質評價結果分析 189
8.3.2 大連市地下水水質評價樣本聚類分析 192
8.3.3 基於ArcGIS的大連市地下水水質區域分析 193
8.4 大連市地下水污染緊迫性分析 194
8.4.1 地下水污染緊迫性的概念 194
8.4.2 大連市地下水污染緊迫性分析 194
第9章 基於GIS的下遼河平原地下水功能評價 196
9.1 地下水功能評價理論基礎 196
9.1.1 地下水功能評價 196
9.1.2 地下水功能評價的意義、原則及屬性內涵 199
9.2 下遼河平原地下水功能評價過程 201
9.2.1 研究區地下水功能現狀 201
9.2.2 下遼河平原地下水功能評價指標體系 202
9.2.3 評價指標的意義及說明 203
9.2.4 評價指標數據來源及評價標準的建立 207
9.2.5 評價方法 208
9.3 下遼河平原地下水功能評價及結果分析 211
9.3.1 地下水資源功能評價 211
9.3.2 地下水生態功能評價 212
9.3.3 地下水地質環境功能評價 212
9.3.4 地下水綜合功能評價 213
第10章 下遼河平原地下水資源價值評價 216
10.1 地下水資源價值評價指標體系 216
10.1.1 指標體系的建立原則 216
10.1.2 地下水資源價值評價指標體系的建立 217
10.1.3 研究區地下水資源價值評價指標選取 219
10.2 基於突變理論的下遼河平原地下水資源價值評價 220
10.2.1 突變理論概述 220
10.2.2 初等突變模型 221
10.2.3 初等突變模型歸一化 222
10.2.4 突變評價原則 223
10.2.5 突變級數轉換 224
10.2.6 計算過程與評價結果 225
10.2.7 評價結果分析 228
第11章 下遼河平原地下水系統恢復能力評價 229
11.1 地下水系統恢復能力定義和內涵 229
11.1.1 地下水系統恢復能力的定義 229
11.1.2 地下水系統恢復能力的基本屬性 229
11.2 地下水系統恢復能力評價指標體系的構建 230
11.2.1 評價指標選取原則 230
11.2.2 地下水系統恢復能力評價指標體系 231
11.3 地下水系統恢復能力評價標準的確定 237
11.4 地下水系統恢復能力評價方法 238
11.5 下遼河平原地下水系統恢復能力評價結果與分析 240
11.5.1 數據來源 240
11.5.2 評價方法的選擇 240
11.5.3 評價結果及分析 241
11.6 提高下遼河平原地下水系統恢復能力的對策與建議 247
第12章 下遼河平原地下水污染風險評價 250
12.1 地下水污染風險評價理論 250
12.1.1 地下水污染風險的內涵 250
12.1.2 地下水污染風險的屬性 251
12.1.3 地下水污染風險與污染事故關係 251
12.2 下遼河平原淺層地下水污染風險評價 252
12.2.1 地下水污染風險評價方法與模型構建 252
12.2.2 數據處理與遙感影像解譯 254
12.2.3 地下水污染風險評價結果與分析 256
12.2.4 下遼河平原地下水污染風險評價結果合理性檢驗 260
12.3 下遼河平原淺層地下水污染風險空間熱點識別與分析 262
12.3.1 下遼河平原地下水污染風險空間熱點分佈識別 262
12.3.2 下遼河平原地下水污染風險空間熱點度量分析 263
12.4 地下水污染風險管理建議 264
參考文獻 267
彩圖
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景與研究意義 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究意義 2
1.2 國內外研究進展 4
1.2.1 地下水脆弱性評價研究進展 4
1.2.2 地下水環境風險評價研究進展 11
1.2.3 地下水污染風險評價研究進展 15
1.3 本書主要研究內容 17
第2章 下遼河平原概況 20
2.1 自然地理條件 20
2.1.1 研究區範圍 20
2.1.2 地形 21
2.1.3 氣象 21
2.1.4 水文 22
2.2 地質地貌條件 24
2.2.1 地質條件 24
2.2.2 地貌條件 25
2.3 水文地質條件 28
2.3.1 地下水含水岩組及分佈特徵 28
2.3.2 地下水的循環特徵 30
2.3.3 地下水水化學成分及分佈規律 31
2.4 社會經濟條件 33
2.4.1 人口狀況 33
2.4.2 經濟狀況 34
第3章 地下水脆弱性與環境風險評價理論與方法 37
3.1 地下水脆弱性評價理論與方法 37
3.1.1 DRASTIC脆弱性指數 37
3.1.2 地統計學方法 39
3.1.3 空間自相關分析 46
3.1.4 空間熱點分析方法 55
3.2 地下水環境風險評價理論與方法 58
3.2.1 環境風險評價的概念與內涵 58
3.2.2 地下水環境風險的概念與屬性內涵 59
3.2.3 環境風險評價研究方法 62
3.3 不確定性理論 63
第4章 基於模糊模式識別法的下遼河平原地下水脆弱性評價 69
4.1 地下水脆弱性的影響因素 69
4.1.1 本質脆弱性影響因素 69
4.1.2 特殊脆弱性影響因素 71
4.2 地下水脆弱性評價指標體系的建立與分級標準 72
4.2.1 評價指標選取的原則與評價指標體系的確定 72
4.2.2 地下水脆弱性分級標準與評價因子評分標準的建立 74
4.3 下遼河平原地下水脆弱性評價 76
4.3.1 地下水系統各分區評價指標體系 76
4.3.2 地下水脆弱性評價方法的選取 77
4.3.3 地下水脆弱性評價指標權重的確定 78
4.3.4 下遼河平原地下水脆弱性評價及結果分析 82
第5章 基於GIS-WOE法的下遼河平原地下水脆弱性評價 90
5.1 WOE方法 90
5.1.1 先驗概率計算 91
5.1.2 後驗概率計算 91
5.2 專家證據權重法 94
5.2.1 專家證據權重法的提出及應用 94
5.2.2 專家證據權重法的原理 94
5.2.3 證據因子權重設定原則 95
5.2.4 專家證據權重法實施流程 95
5.3 下遼河平原地下水脆弱性評價影響因子及預測因子選擇 96
5.3.1 研究區地下水脆弱性評價影響因素 96
5.3.2 本質脆弱性評價預測因子的選擇 97
5.3.3 特殊脆弱性評價預測因子的選擇 98
5.4 研究區地下水評價模型與GIS技術的結合使用 99
5.5 基於WOE方法的下遼河平原地下水硝酸鹽氮特殊脆弱性研究 101
5.5.1 Arc-SDM模塊WOE方法流程 102
5.5.2 評價因子選擇及預處理 102
5.5.3 證據權重法的實現 106
5.5.4 評價結果分析 110
第6章 基於DRASTIC與不確定性理論的下遼河平原淺層地下水脆弱性評價 113
6.1 下遼河平原地下水脆弱性時空演變研究 113
6.1.1 基於DRASTIC模型的地下水脆弱性評價方法的建立 113
6.1.2 數據處理與網格劃分 115
6.1.3 地下水脆弱性時空演變分析 115
6.2 下遼河平原地下水脆弱性的空間結構與熱冷點變動分析 119
6.2.1 空間結構分析 119
6.2.2 熱冷點分佈及其變動分析 120
6.3 不確定條件下的下遼河平原地下水脆弱性評價與軟區劃研究 124
6.3.1 下遼河平原的流域分區與數據處理 124
6.3.2 DRASTICH模型的建立 125
6.3.3 參數的不確定性分析與隨機模擬過程 126
6.3.4 評價結果分析 129
6.3.5 地下水脆弱性分佈軟區劃分析 130
第7章 基於不確定參數系統的下遼河平原淺層地下水脆弱性評價 135
7.1 不確定性理論基礎 135
7.2 下遼河平原地下水脆弱性研究方法 138
7.3 基於不確定參數系統的下遼河平原淺層地下水脆弱性評價過程 142
7.3.1 流域單元劃分與數據來源 142
7.3.2 指標體系的構建與參數不確定性表徵 144
7.3.3 二級模糊模式識別模型與因子權重計算 146
7.3.4 不確定性分析與脆弱性評價 149
第8章 大連市地下水脆弱性評價 156
8.1 基於GIS的大連市地下水脆弱性評價 156
8.1.1 大連市地理與地質條件 156
8.1.2 DRASTIC評價體系及評價指標 162
8.1.3 熵權法確定評價指標權重 166
8.1.4 地下水脆弱性評價結果 166
8.1.5 基於GIS的大連市地下水脆弱性評價結果分析 167
8.2 大連市地下水污染源等級劃分 175
8.2.1 地下水污染源調查與方法 175
8.2.2 地下水污染源分級方法 177
8.2.3 大連市地下水污染源分級 179
8.3 大連市地下水水質評價 188
8.3.1 大連市地下水水質評價結果分析 189
8.3.2 大連市地下水水質評價樣本聚類分析 192
8.3.3 基於ArcGIS的大連市地下水水質區域分析 193
8.4 大連市地下水污染緊迫性分析 194
8.4.1 地下水污染緊迫性的概念 194
8.4.2 大連市地下水污染緊迫性分析 194
第9章 基於GIS的下遼河平原地下水功能評價 196
9.1 地下水功能評價理論基礎 196
9.1.1 地下水功能評價 196
9.1.2 地下水功能評價的意義、原則及屬性內涵 199
9.2 下遼河平原地下水功能評價過程 201
9.2.1 研究區地下水功能現狀 201
9.2.2 下遼河平原地下水功能評價指標體系 202
9.2.3 評價指標的意義及說明 203
9.2.4 評價指標數據來源及評價標準的建立 207
9.2.5 評價方法 208
9.3 下遼河平原地下水功能評價及結果分析 211
9.3.1 地下水資源功能評價 211
9.3.2 地下水生態功能評價 212
9.3.3 地下水地質環境功能評價 212
9.3.4 地下水綜合功能評價 213
第10章 下遼河平原地下水資源價值評價 216
10.1 地下水資源價值評價指標體系 216
10.1.1 指標體系的建立原則 216
10.1.2 地下水資源價值評價指標體系的建立 217
10.1.3 研究區地下水資源價值評價指標選取 219
10.2 基於突變理論的下遼河平原地下水資源價值評價 220
10.2.1 突變理論概述 220
10.2.2 初等突變模型 221
10.2.3 初等突變模型歸一化 222
10.2.4 突變評價原則 223
10.2.5 突變級數轉換 224
10.2.6 計算過程與評價結果 225
10.2.7 評價結果分析 228
第11章 下遼河平原地下水系統恢復能力評價 229
11.1 地下水系統恢復能力定義和內涵 229
11.1.1 地下水系統恢復能力的定義 229
11.1.2 地下水系統恢復能力的基本屬性 229
11.2 地下水系統恢復能力評價指標體系的構建 230
11.2.1 評價指標選取原則 230
11.2.2 地下水系統恢復能力評價指標體系 231
11.3 地下水系統恢復能力評價標準的確定 237
11.4 地下水系統恢復能力評價方法 238
11.5 下遼河平原地下水系統恢復能力評價結果與分析 240
11.5.1 數據來源 240
11.5.2 評價方法的選擇 240
11.5.3 評價結果及分析 241
11.6 提高下遼河平原地下水系統恢復能力的對策與建議 247
第12章 下遼河平原地下水污染風險評價 250
12.1 地下水污染風險評價理論 250
12.1.1 地下水污染風險的內涵 250
12.1.2 地下水污染風險的屬性 251
12.1.3 地下水污染風險與污染事故關係 251
12.2 下遼河平原淺層地下水污染風險評價 252
12.2.1 地下水污染風險評價方法與模型構建 252
12.2.2 數據處理與遙感影像解譯 254
12.2.3 地下水污染風險評價結果與分析 256
12.2.4 下遼河平原地下水污染風險評價結果合理性檢驗 260
12.3 下遼河平原淺層地下水污染風險空間熱點識別與分析 262
12.3.1 下遼河平原地下水污染風險空間熱點分佈識別 262
12.3.2 下遼河平原地下水污染風險空間熱點度量分析 263
12.4 地下水污染風險管理建議 264
參考文獻 267
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