一种评估采矿废渣环境污染风险的方法技术

本申请涉及一种评估采矿废渣环境污染风险的方法，通过对采样点预测精度进行判断，最后采用平均绝对误差、平均绝对百分比误差、均方根误差和决定系数四个指标，作为采样点预测精度评价的依据；从而提高了评估环境污染的源数据的准确性，进而提高了污染风险评估的准确性；同时，本申请通过构建三维的径向量神经网络插值模型，获取待评估区域内任一点的重金属浓度，对待评估区域重金属的平面分布和纵向迁移进行精细化分析，并得到了待评估区域内重度污染区域、轻度污染区域、无污染区域的范围，提高了环境污染风险评估的全面性。高了环境污染风险评估的全面性。高了环境污染风险评估的全面性。

【技术实现步骤摘要】
一种评估采矿废渣环境污染风险的方法


[0001]本专利技术涉及污染治理领域，尤其涉及一种评估采矿废渣环境污染风险的方法。

技术介绍

[0002]随着社会工业的发展，对矿产资源的需求越来越大，与之对应的是更加频繁的开采活动和日益增大的开采强度，对矿山环境造成污染，尤其是周边环境比如土壤、水体、农作物中的重金属污染，进而引发了一系列环境、生态、社会和经济问题。采矿开挖后而形成的矿渣中往往伴随着大量的重金属矿石，可形成大量重金属，成为对环境有可能危险的污染源，从而对环境和生态形成危害
[0003]因此，现有技术急需一种能评估采矿废渣环境污染风险的技术方案，以提高对采矿废渣环境污染的评估全面性和准确性。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是针对上述技术方案的不足，提供一种采矿废渣环境污染风险的评估方法，通过对采矿废渣环境污染评估的源数据进行判断从而提高了评估环境污染的源数据的准确性，进而提高了污染风险评估的准确性，同时采用三维的径向量神经网络插值模型提高了环境污染风险评估的全面性
[0005]下面首先结合附图对本申请所涉及的概念进行说明。在此需要指出的是，以下对各个概念的说明，仅为了使本申请的内容更加容易理解，并不表示对本申请保护范围的限定。
[0006]为了实现上述目的，提供一种评估采矿废渣环境污染风险的方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：设置采样点，按照预设采样点采集样品；
[0008]步骤2：对所述采集样品进行预处理；
[0009]步骤3：对所述采集样品进行化学分析，得到重金属污染数据以及待评估区域背景值数据；
[0010]步骤4：对所述步骤3获得的重金属污染数据以及待评估区域的背景值数据进行数据处理，并判断是否满足采样点预测精度，若满足，则进入步骤5，若不满足，则进入步骤1；
[0011]步骤5：通过所述重金属污染数据以及待评估区域背景值数据获得待评估区域内任一点的重金属污染数据；
[0012]步骤6：根据所述步骤5中获得的待评估区域内的重金属浓度值对待评估区域进行评估。
[0013]具体地，所述步骤1中，所述按照预设采样点采集样品具体包括：在需要评估的采矿废渣存放区域设置一定数量的采样点，所述预设采样点为采用随机法的方式对采样点进行布设，并通过采样范围不小于30m*30m的密度进行约束；所述随机法为在采样区域随机设置采样点，同时，采样过程中还包括距离废渣较远区域的采样点，以方便获取待评估区域的土壤背景值数据；
[0014]同时，在采样点采集土壤样品时，由采集人员进行采集，并留样备查，并对采集样品负责，土壤样品采集过程应针对采样工具、采集位置、采样瓶土壤装样过程、样品瓶编号、盛放柱状样的岩芯箱、现场检测仪器使用等关键信息拍照、视频记录，每个关键信息至少1张照片和1个视频，以备质量控制。
[0015]所述步骤2中对所述采集样品进行预处理具体包括：采集完样品后由实验室指定专人将样品从现场送往实验室，到达实验室后，将所述采集样品进行登记，并设置样品标签；
[0016]所述步骤3中对所述采集样品进行化学分析，得到重金属污染数据以及待评估区域背景值数据具体包括：所述重金属污染数据包括土壤中铜、镍、铅、锌的浓度含量；所述待评估区域背景值数据为待评估区域的距离采矿废渣较远区域的采样点中的铜、镍、铅、锌的浓度含量；
[0017]具体地，本实施例通过设置采样点预测精度判断，提高了污染风险评估的源数据的准确性，进而提高了污染风险评估的准确性；
[0018]更进一步地，采用对数转换方法，使所述步骤3获得的重金属污染数据以及待评估区域的背景值数据满足正态分布，然后，将所述满足正态分布的数据划分为训练集和验证集，并利用ArcGIS软件空间分析工具进行克里金插值预测；最后采用平均绝对误差、平均绝对百分比误差、均方根误差和决定系数四个指标，作为采样点预测精度评价的依据；若不符合上述四个指标中的任一个，则说明采样点不合格，则进入步骤1，重新设置采样点进行采样；
[0019]所述步骤5具体包括，通过构建三维的径向量神经网络插值模型，获取待评估区域内任一点的重金属浓度，对待评估区域重金属的平面分布和纵向迁移进行精细化分析；
[0020]更进一步地，所述径向量神经网络插值模型为三层前馈神经网络，能以任意精度逼近任意连续函数，并且克服了BP神经网络学习速度较慢、收敛慢等缺点，是一种相对理想的非线性计算模型，其中，隐含层是整个网络结构的主要组成部分，由多个神经元及径向基函数组成，通过训练每个神经元会产生一个聚类中心，该中心用来产生径向对称响应。响应值范围在0
‑
1之间，仅当输入落入在该范围时，神经元的响应才有意义。输出层的作用函数为线性函数，对隐含层输出的信息加权之后，作为网络的输出结果；
[0021]实质上，径向量神经网络插值模型训练的过程实质上就是对径向基中心向量C
k
、聚类中心宽度值σ、输出权重W的学习，
[0022]具体地，所述步骤5具体包括：
[0023]步骤5.1：采用K均值聚类算法确定聚类中心C
k
，K均值聚类算法首先需要初始化K个聚类中心，通过不断迭代，使得各聚类本身尽可能的紧凑，并确定最优聚类中心，
[0024]步骤5.2：确定聚类中心宽度值σ：
[0025]具体地，所述步骤5.2具体为：
[0026]d
min
＝min||C
j
‑
C
i
|| (i≠j，i，j＝1，23，
…
，K)
[0027]σ＝λd
min
[0028]其中，所述d
min
表示聚类中心C
j
到聚类中心C
i
的最小值，λ表示重叠系数；
[0029]步骤5.3：以Xp空间坐标x，y，z作为径向量神经网络插值模型的输入；具体为：
[0030]X
p
＝(x，y，z)
[0031]步骤5.4：计算隐含层和输出层的连接权重W；
[0032]所述步骤5.4具体为：通过以下公式计算得到W；
[0033][0034]式中，为第k个隐节点的输出；k表示聚类中心的标号，共有K个聚类中心，p表示待评估区域内的点。
[0035]步骤5.5：以Xp空间坐标x，y，z作为网络的输入，以对应的重金属浓度值作为网络的输出，建立函数表达式，得到待评估区域内每一点的重金属浓度值；
[0036]具体地，所述表达式为：
[0037][0038]式中，c(x，y，z)为(x，y，z)坐标的重金属浓度值；由此，可得到待评估区域内每一点的重金属浓度值；
[0039]具体地，根据待评估区域的用地类型查找评估标准，进而实现待评估区域的污染状况评估。
[0040]具体地，所述评估结论为得到待评估区域内重度污染区域、轻度污染区域、无污染区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种评估采矿废渣环境污染风险的方法，其特征在于：包括：步骤1：设置采样点，按照预设采样点采集样品；步骤2：对所述采集样品进行预处理；步骤3：对所述采集样品进行化学分析，得到重金属污染数据以及待评估区域背景值数据；步骤4：对所述步骤3获得的重金属污染数据以及待评估区域的背景值数据进行数据处理，并判断是否满足采样点预测精度，若满足，则进入步骤5，若不满足，则进入步骤1；步骤5：通过所述重金属污染数据以及待评估区域背景值数据获得待评估区域内任一点的重金属污染数据；步骤6：根据所述步骤5中获得的待评估区域内的重金属浓度值对待评估区域进行评估。2.根据权利要求1所述的评估采矿废渣环境污染风险的方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：在需要评估的采矿废渣存放区域设置一定数量的采样点，所述预设采样点为采用随机法的方式对采样点进行布设，并通过采样范围不小于30m*30m的密度进行约束，同时，采样过程中还包括距离废渣较远区域的采样点，以方便获取待评估区域的土壤背景值数据。3.根据权利要求1所述的评估采矿废渣环境污染风险的方法，其特征在于，所述步骤2中对所述采集样品进行预处理具体包括：采集完样品后由实验室指定专人将样品从现场送往实验室，到达实验室后，将所述采集样品进行登记，并设置样品标签。4.根据权利要求1所述的评估采矿废渣环境污染风险的方法，其特征在于，所述步骤3中对所述采集样品进行化学分析，得到重金属污染数据以及待评估区域背景值数据具体包括：所述重金属污染数据包括土壤中铜、镍、铅、锌的浓度含量；所述待评估区域背景值数据为待评估区域的距离采矿废渣较远区域的采样点中的铜、镍、铅、锌的浓度含量。5.根据权利要求1所述的评估采矿废渣环境污染风险的方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：采用对数转换方法，使所述步骤3获得的重金属污染数据以及待评估区域的背景值数据满足正态分布，然后，将所述满足正态分布的数据划分为训练集和验证集，并利用ArcGIS软件空间分析工具进行克里金插值预测；最后采用平均绝对误差、平均绝对百分比误差、均方根误差和决定系数四个指标，作为采样点预测精度评价的依据。6.根据权利要求1所述的评估采矿废渣环境污染风险的方法，其特征在于，通过构建三维的径向量神经网络插值模型，获取待评估区域内任一点的重金属浓度，对待评估区域重...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宗文，彭小红，张黎明，邹天远，乔雄彪，孙宁，丁贞玉，
申请(专利权)人：生态环境部环境规划院，
类型：发明
国别省市：