基于关联模型的重金属锰渗透对地下水污染评估建模

夏泽军，李小龙

(青海省柴达木综合地质矿产勘查院,青海 格尔木 816000)

基于关联模型的重金属锰渗透对地下水污染评估建模

夏泽军，李小龙

(青海省柴达木综合地质矿产勘查院,青海 格尔木 816000)

传统的重金属锰渗透对地下水污染的评估所使用的评估方法多数都是人工估算评价法，这种计算评估方法具有一定的倾向性，并且计算评估的过程会出现一定的计算失误，针对上述情况，提出一种基于关联模型的重金属锰渗透对地下水污染评估建模方法。采用模糊决策属性进行关联建模，全面的对重金属锰渗透的过程以及污染的过程进行评估，避免了传统方法中存在的倾向性，使用可能性计算代替人工模拟计算，保证了计算过程的准确性和有效性。设计了对比仿真实验，通过实验的有效证明，提出的评估建模方法能够全面的对重金属锰渗透对地下水污染进行评估。

关联模型；重金属渗透；地下水污染；评估建模

0 前 言

伴随工业化进程以及城市化进程的加快，对重工业的需求量也逐年增加，冶金、凝练、铸造等金属行业以井喷的趋势发展，但是随着工业化的发展也伴随着污染的严重，特别是重金属的污染已经迫在眉睫[1-2]。针对上述的情况，本文提出了一种基于关联模型的重金属锰渗透对地下水污染评估建模方法[3-4]。本文使用模糊决策属性进行关联建模，保证了评估过程的准确性以及有效性，使用可能性计算代替传统方法的过程计算，避免了计算过程的误差以及人为倾向，能够使评估的过程更加的严谨，为了验证本文提出方法的有效性，设计了对比仿真试验，通过实验有效的证明，本文提出的基于关联模型的重金属锰渗透对地下水污染评估建模方法，能够有效全面的对重金属锰渗透在地下水污染中的数据评估。

1 基于关联模型的评估设计

1.1利用模糊决策属性初步建模

(1)

式中，f为渗透过程的土壤过滤值；Δd为锰元素到达地下水层的绝对差；d表示锰元素的渗透能力参数。通过上述的公式可以看出锰元素渗透到地下水的过程中，会经过的土壤的过滤，在过滤的过程中会给土壤造成污染，但是减轻了对地下水的污染[7-8]，这是使用模糊决策属性进行建模所考虑的，传统方法总不会计算差值影响，计算完差值便可以进行评估建模，用公式表示为：

(2)

(3)

式中，E1…E4为评估过程锰元素的影响分量，分别代表污染浓度、污染范围、污染传播能力、污染速度[9]；E0表示锰元素进入地下水之前的自身混乱度；(-iφ)表示锰元素进入地下水的过程的影响值；I1…I4是对应的评估模型的测评因子[10-11]，分别代表影响力、影响深度、时间延续程度、危害程度，φm表示的是参量的影响值φr调整因子的局限参数，通过匹配因子的衡量能够有效的对金属锰元素进行估量，这样可以到一个初步的估算模型。

1.2利用可能性计算完成建模

得到的初步模型还不能够全面的进行估算评估，因此本文引入了可能性计算完善模型的计算能力，同时提高计算的准确度，避免计算的过程带有倾向性，用公式表示为：

(4)

图1 可能性因子数出现的概率

设锰元素的评估值[12]为e-TdL[1-pl]，那么可能性计算过程量可以用公式表示为：

(5)

式中，E为锰元素的实际评估参量；Mi表示评估过程的极限值，F(q)表示评估元素的总测评值。

(6)

通过上述的计算过程可以完成重金属锰渗透对地下水污染评估建模。

2 仿真模型的实现

为了测试本文提出的基于关联模型的重金属锰渗透对地下水污染评估建模方案的有效性，设计了仿真试验进行验证，以某地区地下水为试验对象，使用本文设计的方法对该区域地下水进行检测，为了验证试验的有效性，使用传统的诊断方法同时进行评估。

2.1参数设定

为保证提出的基于关联模型的重金属锰渗透对地下水污染评估建模方法能够对该区域的地下水系统中的锰元素进行有效的建模评估，设置以下参数，如表1所示。

表1 参数设定

重金属锰渗透对地下水污染评估模型的指标矩阵参数如下：

(7)

2.2结果分析

根据上述仿真设定的参量以及环境设定，进行实验，结果如图2所示。

图2 对比试验结果

通过图2可以看出，本文的评估模型进行评估过程中的评估全面度的百分比明显高于传统的方法，同时可以看出本文提出的评估模型的走势趋近于上升，说明还有提高的可能性。

通过图3可以看出，本文设计的基于关联模型的重金属锰渗透对地下水污染评估建模方法，其鲁棒性明显的高于创痛的评估方法，说明提出的模型能够进行准确的评估。

图3 对比试验结果

3 结 语

本文提出一种基于关联模型的重金属锰渗透对地下水污染评估建模方法。采用模糊决策属性进行关联建模，对重金属锰渗透进行地下水污染评估，使用可能性计算代替人工模拟计算，保证了计算过程的准确性和有效性。希望通过本文的研究能够给污染评估提供更多的理论依据。

[1] 何荣, 王斌, 杨文丽. 矿区建筑物采动损害等级评定的灰色关联模型[J]. 河南理工大学学报(自然科学版), 2016, 35(4): 482-486.

[2] 甘蓉, 宣昊, 刘国东, 等. 基于博弈论综合权重的物元可拓模型在地下水质量评价中的应用[J]. 水电能源科学, 2015(1): 39-42.

[3] 肖庆文, 邵景力, 王棣, 等. 基于地下水数值模型的蒸气入侵健康风险评估案例研究[J]. 安全与环境学报, 2016, 16(2): 65-70.

[4] 陈征, 任志广, 范艺宽, 等. 基于灰色关联分析模型的烟叶化学成分评价研究进展[J]. 中国农业科技导报, 2017, 19(5): 129-137.

[5] 孙才志, 奚旭, 董璐. 基于ArcGIS的下辽河平原地下水脆弱性评价及空间结构分析[J]. 生态学报, 2015, 35(20): 6635-6646.

[6] 李志红, 王广才, 康飞, 等. 基于水化学和同位素特征的新乡某地下水污染场地水文地质概念模型细化[J]. 水文地质工程地质, 2017, 44(2): 57-62.

[7] 朱志刚. 电解金属锰渣资源化的研究进展[J]. 中国锰业, 2015, 33(4): 1-3.

[8] 周丽蓉, 李方义, 李剑峰, 等. 基于设计特征的机械产品制造能耗关联建模[J]. 计算机集成制造系统, 2016, 22(4): 1037-1045.

[9] 李道丰, 张小萍, 钟诚, 等. 基于灰度多属性关联的动态信任评价模型研究[J]. 小型微型计算机系统, 2016, 37(6): 1254-1258.

[10] 申健民, 党耀国, 周伟杰, 等. 基于指数函数的灰色动态多属性关联决策模型[J]. 控制与决策, 2016, 31(8): 1441-1445.

[11] 樊欣, 罗静, 杨梦, 等. 电解金属锰行业环境污染及合理防治建议解析[J]. 中国锰业, 2016, 34(3): 136-137.

[12] 万鹏, 张旭, 李广贺, 等. 基于模拟—优化模型的某场地污染地下水抽水方案设计[J]. 环境科学研究, 2016, 29(11): 1608-1616.

GroundwaterPollutionAssessmentofInfiltrationfromHeavyMetalMn

XIA Zejun, LI Xiaolong

(QaidamComprehensiveGeologicalMineralExplorationInstituteofQinghaiProvince,Golmud,Qinghai816000,China)

Traditional heavy metal manganese seepage of groundwater pollution assessment evaluation is mostly used to estimate evaluation method. The evaluation method has a certain bias and its assessment process may show a certain calculation error, according to the above situation. This article also puts forward a model based on association of heavy metal manganese infiltration of groundwater contamination assessment modeling method. We know of fuzzy decision attribute correlation model, so we can understand the comprehensive manganese infiltration process and the pollution of heavy metals in the process of evaluation to avoid the tendency that exists in the traditional methods. We are using probability calculation instead of artificial simulation calculation to ensure the accuracy and the effectiveness of calculating process. In order to verify the proposed model on correlation of heavy metal manganese infiltration of groundwater pollution, we come to evaluate the effectiveness of the proposed modeling method to design the contrast simulation experiment and the effective proved through the experiment. We put forward the assessment modeling method to evaluate heavy metal manganese seepage of groundwater pollution.

Correlation model; Heavy metal penetration; Groundwater pollution; Assessment model

2017-07-18

夏泽军(1982-)，男，青海格尔木人，中级工程师，研究方向：地下水循环与演化、地下水污染与防治、矿山地质环境评估与治理，手机：13716116306，E-mail：149518578@qq.com.

TU50

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.05.037