基于不确定性理论的河流环境风险模型及其预警指标体系

发布时间：2017-06-14 20:10

  本文关键词：基于不确定性理论的河流环境风险模型及其预警指标体系，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：河流环境风险分析是河流环境风险管理的重要基础工作。然而，河流环境风险系统中广泛存在的不确定性因素影响了河流环境风险分析的精度，甚至会导致错误的风险管理决策。 论文总结了河流环境风险分析的主要内容及方法，回顾了河流环境健康风险、河流污染风险、河流沉积物生态风险以及河流突发性风险等的主要特点及研究方法。阐述了环境风险系统中不确定性理论的研究进展，在此基础上指出了三种常用的不确定性研究方法：区间数学方法、模糊数学方法以及随机数学方法。将这三种不确定性方法分别应用于河流环境风险分析及预警指标体系的构建中，系统地分析不确定性因素对环境风险评价的影响。 研究工作和研究成果包括以下内容：（1）建立了基于区间数的河流水环境健康风险评价模型。用区间数表示污染物的浓度，在一定程度上解决了由于采用年均值所带了的不确定性。并对评价标准进行了模糊化分级，避免了由于评价标准的单一所带来的武断判别。对比显示基于区间数的河流水环境健康风险评价模型的评价结果在某些断面上高于确定性评价。并根据分析结果选取了优先控制污染物，为河流污染的治理提供了一定的理论支持。（2）建立了基于模糊综合浓度和动态聚类分析的河流水环境健康风险评价模型。提出了模糊综合浓度的概念，根据枯、平、丰三个水期污染物的浓度计算了湘江干流的模糊综合浓度；研究了基于模糊综合浓度的水环境健康风险评价，采用动态聚类分析对各断面的健康风险进行分类；为经济、人力、物力有限情况下优先控制断面的选取提供了理论基础。（3）建立了基于模糊综合评价的河流污染风险评价模型。将河流污染风险定义为危害性与脆弱性的模糊综合函数，分别建立了危害性和模糊性的模糊隶属函数，运用模糊综合评价计算河流的污染风险。该模型与前两个模型相比，不仅仅考虑了河流污染物对人体的健康危害，同时考虑了河流本身的脆弱性，，即受污染的难易程度。（4）通过对比前面三个模型下的水环境健康风险评价结果，指出了风险评价过程中不确定性的存在及其影响，并证明在河流水环境健康风险评价中，污染物浓度的不确定性及评价标准的不确定性是最重要的两个方面。（5）建立了基于模糊毒性指数的河流沉积物重金属污染风险评价模型。在风险评价代码和潜在生态风险指数法的基础上，提出了模糊毒性指数的概念，建立了改进的潜在生态风险指数法。对今后河流沉积物生态风险的分析起到了一定的推动作用。（6）根据随机理论，利用序贯高斯方法模拟了长沙某铬盐厂地下水中六价铬的分布情况，将被六价铬污染的地下水作为污染源。采用非稳定二维水质模型，模拟地下水突发事故对河流水质的影响及对下游取水口的风险。（7）建立了基于模糊层次分析法的河流污染风险的预警指标体系，运用层次分析法确定指标权重，模糊层次分析法和模糊综合评判确定预警等级，并对不同的预警级别提出了相应的风险防范措施。 针对河流环境风险分析，结合不确定性理论，系统地分析了河流水环境健康风险、污染风险、沉积物生态风险、河流突发风险中的不确定性，运用区间数学方法、模糊数学方法建立了若干基于不确定性理论的风险评价模型，并用序贯高斯随机数学方法模拟了污染物的分布情况。一方面，有助于深刻揭示不确定性因素对河流环境风险评价的影响，在本质上加深对河流环境风险系统中不确定性的认识，具有一定的理论指导意义。另一方面论文以湘江流域为研究对象，基于不确定性理论分别研究了湘江流域长株潭段的水环境健康风险，湘江流域水环境的污染风险，株洲霞湾港沉积物的生态风险以及长沙某铬盐厂地下水突发事故下对湘江的污染风险，对于湘江流域污染风险的管理具有一定的借鉴意义。
【关键词】：不确定性理论 区间 模糊 随机 健康风险 潜在生态风险 突发性污染 预警指标体系
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X52
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 插图索引14-16
• 附表索引16-18
• 第1章 绪论18-41
• 1.1 研究背景18-19
• 1.2 环境风险评价19-24
• 1.2.1 基本概念19-21
• 1.2.2 发展进程21-23
• 1.2.3 评价程序23-24
• 1.3 河流环境风险分析24-34
• 1.3.1 河流水环境健康风险分析25-29
• 1.3.2 河流沉积物生态风险分析29-32
• 1.3.3 河流突发性风险分析32-34
• 1.4 环境风险评价中的不确定性34-37
• 1.4.1 不确定性理论与方法34-36
• 1.4.2 环境风险评价中不确定性的来源36
• 1.4.3 环境风险中不确定性的研究进展36-37
• 1.5 论文的研究内容、研究思路和研究目的37-41
• 1.5.1 研究内容37-38
• 1.5.2 研究思路38
• 1.5.3 研究目的38
• 1.5.4 论文的主要工作和组织结构38-41
• 第2章 基于区间数的河流水环境健康风险分析41-62
• 2.1 研究方法41-45
• 2.1.1 模糊化理论41-42
• 2.1.2 区间数理论42
• 2.1.3 基于区间数的水环境风险评价模型42-43
• 2.1.4 评价标准的模糊化分级43-45
• 2.2 研究区域及数据45-50
• 2.2.1 研究区域45
• 2.2.2 基础数据45-50
• 2.3 结果与讨论50-60
• 2.3.1 单因素评价50-56
• 2.3.2 总风险分析56-57
• 2.3.3 模糊综合评价57-59
• 2.3.4 确定性评价59-60
• 2.3.5 综合模糊评价和确定性评价的比较60
• 2.4 本章小结60-62
• 第3章 基于模糊综合浓度和动态聚类的河流水环境健康风险分析62-77
• 3.1 研究方法63-66
• 3.1.1 模糊综合浓度63
• 3.1.2 基于模糊综合浓度的水环境健康风险评价模型63-65
• 3.1.3 风险值的动态聚类分析65-66
• 3.2 研究区域及数据66-72
• 3.2.1 参数选择66-67
• 3.2.2 监测数据67-72
• 3.3 结果与讨论72-76
• 3.3.1 各断面的模糊综合风险评价72-73
• 3.3.2 各断面风险等级的分类73-76
• 3.4 本章小结76-77
• 第4章 基于模糊综合评价模型的河流污染风险分析77-87
• 4.1 研究方法77-78
• 4.1.1 污染风险模糊综合评价模型77-78
• 4.1.2 河流水环境的脆弱性78
• 4.1.3 河流水环境的危害性78
• 4.2 研究区域及数据78-79
• 4.2.1 研究区域78
• 4.2.2 参数的确定78-79
• 4.3 结果与讨论79-86
• 4.3.1 “脆弱性”计算结果80-82
• 4.3.2 “危害性”计算结果82-84
• 4.3.3 水环境污染风险计算84-86
• 4.4 本章小结86-87
• 第5章 三种不确定性模型下河流水环境风险的对比87-90
• 5.1 三种不确定性方法的介绍87
• 5.2 三种不确定性方法下河流水环境健康风险评价结果的对比87-88
• 5.3 本章小结88-90
• 第6章 基于模糊毒性指数的河流沉积物重金属污染风险分析90-105
• 6.1 研究方法91-92
• 6.1.1 风险评价代码91
• 6.1.2 潜在生态风险指数91
• 6.1.3 改进的潜在生态风险指数91-92
• 6.2 研究区域及样品分析92-94
• 6.2.1 研究区域和采样92-93
• 6.2.2 样品分析93-94
• 6.3 结果与讨论94-103
• 6.3.1 重金属污染评价94-96
• 6.3.2 风险评价代码的评价结果96-99
• 6.3.3 潜在生态风险分析的评价结果99
• 6.3.4 改进的潜在生态风险的评价结果99-101
• 6.3.5 三种方法的比较101-103
• 6.4 本章小结103-105
• 第7章 基于源强随机模拟的突发性河流水环境污染风险分析105-124
• 7.1 研究方法105-107
• 7.1.1 序贯高斯模拟106
• 7.1.2 非稳态二维水质模型106-107
• 7.2. 研究区域概况107-108
• 7.3 模拟结果与讨论108-122
• 7.3.1 污染源计算——地下水六价铬浓度分布108-117
• 7.3.2 瞬时二维水质模拟117-122
• 7.4 本章小结122-124
• 第8章 基于模糊层次分析法的河流污染风险预警指标体系124-135
• 8.1 模糊层次分析法125-126
• 8.2 预警级别的确定126
• 8.3 河流污染风险预警指标体系的建立126-128
• 8.3.1 日常污染风险预警指标体系126-127
• 8.3.2 突发性污染风险预警指标体系127-128
• 8.4 预警指标体系各指标意义128-131
• 8.4.1 日常预警指标体系各指标意义128-129
• 8.4.2 突发性预警指标体系各指标意义129-131
• 8.5 指标体系权重确定131-133
• 8.5.1 日常预警指标体系131-132
• 8.5.2 突发性预警指标体系132-133
• 8.6 预警级别的模糊综合评判133-134
• 8.7 风险防范措施的制定134
• 8.8 本章小结134-135
• 结论与展望135-138
• 参考文献138-153
• 致谢153-154
• 附录 A 攻读博士学位期间发表的论文154-156
• 附录 B 攻读博士学位期间参与的研究课题156

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 朱琳,佟玉洁;中国生态风险评价应用探讨[J];安全与环境学报;2003年03期

2 孙树青;胡国华;王勇泽;李诚;;湘江干流水环境健康风险评价[J];安全与环境学报;2006年02期

3 程万里;李亦芳;郝伏勤;程银行;;黄河三门峡河段基于模糊数学方法的水质评价[J];环境科学与管理;2007年10期

4 闫欣荣;周航;邸涛;;城市饮用水源地水质健康风险评价[J];环境科学与管理;2008年04期

5 宋仕川;刘存东;庄红娟;;城市河流沉积物镉污染的潜在生态风险评价——以重庆市清水溪为例[J];环境科学与管理;2009年07期

6 毛小苓,倪晋仁;生态风险评价研究述评[J];北京大学学报(自然科学版);2005年04期

7 何理,曾光明;水环境中的灰色水质风险研究[J];重庆环境科学;2002年01期

8 陈

本文编号：450423