基于德尔菲法的高放废物地质处置库场址适宜性评价方法技术

技术编号:15792172 阅读:55 留言:0更新日期:2017-07-09 23:36
本发明专利技术属于核设施退役与放射性废物治理领域,具体涉及一种基于德尔菲法的高放废物地质处置库场址适宜性评价方法。本发明专利技术的方法包括以下步骤:步骤1.确定高放废物地质处置库场址适宜性定量评价的指标;步骤2.构建指标定量化的规则和标准;步骤3.用德尔菲法确定指标的权重;步骤4.计算高放废物地质处置库场址适宜性最终分值。本发明专利技术以建立评价指标为基础,以德尔菲法为手段来确定指标权重,以构建指标定量化的规则和标准为核心,解决了高放废物地质处置库场址适宜性定量评价的难题,适用于高放废物地质处置库等大型、复杂且安全评价周期超长的场址适宜性定量化评价。

【技术实现步骤摘要】
基于德尔菲法的高放废物地质处置库场址适宜性评价方法
本专利技术属于核设施退役与放射性废物治理领域,具体涉及一种基于德尔菲法的高放废物地质处置库场址适宜性评价方法。
技术介绍
高放射性核废物,简称高放废物,其放射性强、毒性大、发热,且核素半衰期极长,必须采取可靠的手段将其与人类生存环境有效隔离。从目前世界发展情况看,采用深地质埋藏(距地表深约500-1000米的地质体中)并与生物圈隔离的地质处置方式被认为是一种有效、安全的处置手段,已成为国际共识。高放废物的安全处置在科学、技术、人文和社会学方面面临一系列重大、复杂的难题,其难点在于如何实现高放废物与生物圈进行充分、彻底、可靠地隔离;如何实现隔离时间超过一万年、甚至十万年;如何有效预测隔离的可靠性等。其中,如何选择符合条件的场址、如何评价场址的适宜性是解决高放废物安全处置的科学技术难题之一。我国的《放射性污染防治法》明确规定“高水平放射性固体废物实行集中的深地质处置”。根据2011年国务院公布的《放射性废物安全管理条例》,我国大陆地区低、中水平放射性固体废物处置设施关闭后应满足300年以上的安全隔离要求;高水平放射性固体废物和α放射性固体废物深地质处置设施关闭后应满足1万年以上的安全隔离要求。因而,高放废物地质处置库工程又称之为万年工程,其场址的筛选和适宜性评价既不同于一般民用工程,也不同于现有的所有核工程。我国高放废物地质处置库场址筛选和评价工作始于1985年,初步在全国筛选了6大预选区和21个重点地段以及7个候选场址,但场址筛选和评价工作仍然处于整个高放废物地质处置研究开发的初期阶段。无论是预选区筛选还是重点地段和候选场址的筛选,采用的方法是专家主观定性评价。定量化评价是信息化时代,特别是大数据时代管理学的重要发展方向,广泛应用于自然科学和社会科学研究中,为科学决策提供支撑。鉴于高放废物地质处置库工程具有建设条件复杂、安全等级高、服务期限长(1万年以上)等特点,处置库场址适宜性定量化评价是高放废物地质处置研究开发过程中场址决策的必然要求。德尔菲法是在20世纪40年代由赫尔默(Helmer)和戈登(Gordon)首创,1946年,美国兰德公司为避免集体讨论存在的屈从于权威或盲目服从多数的缺陷,首次采用这种方法进行定性预测,后来该方法被迅速广泛采用。如前所述,德尔菲法本身仅仅是一权重预测方法,通过专家按照规定程序调查指标的权重,因此德尔菲法本身不能进行场址适宜性定量评价,仅仅为适宜性定量评价提供了不可或缺的权重参数输入。换言之,对于场址适宜性定量评价来说,仅仅有权重还不够,必须与定量化评价指标结合起来才能进行定量化评价。如何利用德尔菲法为高放废物地质处置库场址适宜性进行定量化评价是核设施退役与放射性废物治理
亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题为:高放废物地质处置库场址适宜性难以进行定量评价。本专利技术的技术方案如下所述:一种基于德尔菲法的高放废物地质处置库场址适宜性评价方法,包括以下步骤:步骤1.确定高放废物地质处置库场址适宜性定量评价的指标;步骤2.构建指标定量化的规则和标准;步骤3.用德尔菲法确定指标的权重;步骤4.计算高放废物地质处置库场址适宜性最终分值。步骤1所述指标包括:规划选址阶段指标、区域调查阶段指标、以及场址评价和确认阶段指标。步骤2中,采用PQV、QQV和SQV分别代表规划选址阶段指标适宜性标度、区域调查阶段指标适宜性标度、以及场址评价和确认阶段指标适宜性标度;PQVi1j1表示规划选址阶段第i1个一级指标中第j1个二级指标的适宜性标度;QQVi2j2表示区域调查阶段第i2个一级指标中第j2个二级指标的适宜性标度;SQVi3j3表示场址评价和确认阶段第i3个一级指标中第j3个二级指标的适宜性标度;步骤2.1.规划选址阶段各指标适宜性标度取值设规划选址阶段第i个一级指标的适宜性标度为PQVi,其中i=1~5;I、地质条件一级指标PQV1(1)候选围岩厚度PRT取值规则和方法:如果泥质岩和盐岩地质体连续分布厚度小于100m,其它岩类厚度小于500m,则适宜性标度PQV11=0;如果泥质岩和盐岩地质体连续分布厚度小于100m,其它岩类厚度小于500m,适宜性标度PQV11=10;(2)候选围岩埋深PRD取值规则和方法:如果候选围岩埋深满足地下500m~1000m深度范围,PQV12=10;否则,PQV12=0;(3)候选围岩岩层倾角PFA取值规则和方法:对于非层状类候选围岩岩体,PQV13=10;对于层状类地质体,当PFA<5°时,PQV13=10,当5°≤PFA<10°时,PQV13=5,其他情况PQV13=0;II、未来自然变化条件一级指标PQV2(1)区域地震动峰值加速度PSL取值规则和方法:如果PSL>0.2g,PQV21=0;如果0.15g<PSL≤0.2g,PQV21=1;如果0.1g<PSL≤0.15g,PQV21=4;如果0.05g<PSL≤0.1g,PQV21=7;如果PSL≤0.05g,PQV21=10;(2)到区域大地构造二级单元边界的距离PGZ取值规则和方法:如果预选区边界到区域大地构造二级单元边界的距离PGZ<25km,PQV22=0,即应该缩小预选区的范围;如果PGZ>100km,PQV22=10;如果25km≤PGZ≤100km,PQV22根据等分原则和线性插值法确定;(3)到极端地质作用强烈影响区的距离PGA取值规则和方法:如果PGA<25km,PQV23=0;如果PGA>100km,PQV23=10;如果25km≤PGA≤100km,PQV23根据等分原则和线性插值法确定;(4)自然地质灾害发育程度PND取值规则和方法:自然地质灾害发育程度分为强烈、中等、弱和不发育四个等级,这四个等级对应的适宜性标度PQV24依次为0、2、7、10;III、地球化学条件一级指标PQV3(1)预选区主要围岩类型PTR取值规则和方法:当PTR为结晶岩、泥质岩、凝灰岩和盐岩这四类岩石时,PQV31=10;否则,PQV31=0;IV、环境保护条件一级指标PQV4(1)到三江源头保护区的距离PSS取值规则和方法:如果PSS=0,则PQV41=0;如果PSS>80km,则PQV41=10;如果0<PSS≤80km,按照等分原则和线性插值原则取值;(2)省级以上环境敏感区的数量PEP取值规则和方法:统计以预选区中心为圆点80km半径范围内法律法规规定的省级及国家级环境敏感区的数量,如果PEP<20个,则PQV42=10;如果PEP>500个,则PQV42=1;如果20个≤PEP≤500个,按等分原则和线性插值方法确定;(3)重要水体的数量PWP取值规则和方法:统计以预选区中心为圆点80km半径范围内在下游方向法律法规规定的省级及国家级重要水体的数量,如果PWP<10个,则PQV43=10;如果PWP>100个,则PQV43=1;如果10个≤PWP≤100个,按等分原则和线性插值方法确定;(4)预选区绝对海拔高度PHE取值规则和方法:如果预选区最高处的海拔高度超过3500m,PQV44=0;否则,PQV44=10本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种基于德尔菲法的高放废物地质处置库场址适宜性评价方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1.确定高放废物地质处置库场址适宜性定量评价的指标;步骤2.构建指标定量化的规则和标准;步骤3.用德尔菲法确定指标的权重;步骤4.计算高放废物地质处置库场址适宜性最终分值。

【技术特征摘要】
1.一种基于德尔菲法的高放废物地质处置库场址适宜性评价方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1.确定高放废物地质处置库场址适宜性定量评价的指标;步骤2.构建指标定量化的规则和标准;步骤3.用德尔菲法确定指标的权重;步骤4.计算高放废物地质处置库场址适宜性最终分值。2.根据权利要求1所述的一种基于德尔菲法的高放废物地质处置库场址适宜性评价方法,其特征在于:步骤1所述指标包括:规划选址阶段指标、区域调查阶段指标、以及场址评价和确认阶段指标。3.根据权利要求2所述的一种基于德尔菲法的高放废物地质处置库场址适宜性评价方法,其特征在于:步骤2中,采用PQV、QQV和SQV分别代表规划选址阶段指标适宜性标度、区域调查阶段指标适宜性标度、以及场址评价和确认阶段指标适宜性标度;PQVi1j1表示规划选址阶段第i1个一级指标中第j1个二级指标的适宜性标度;QQVi2j2表示区域调查阶段第i2个一级指标中第j2个二级指标的适宜性标度;SQVi3j3表示场址评价和确认阶段第i3个一级指标中第j3个二级指标的适宜性标度;步骤2.1.规划选址阶段各指标适宜性标度取值设规划选址阶段第i个一级指标的适宜性标度为PQVi,其中i=1~5;I、地质条件一级指标PQV1(1)候选围岩厚度PRT取值规则和方法:如果泥质岩和盐岩地质体连续分布厚度小于100m,其它岩类厚度小于500m,则适宜性标度PQV11=0;如果泥质岩和盐岩地质体连续分布厚度小于100m,其它岩类厚度小于500m,适宜性标度PQV11=10;(2)候选围岩埋深PRD取值规则和方法:如果候选围岩埋深满足地下500m~1000m深度范围,PQV12=10;否则,PQV12=0;(3)候选围岩岩层倾角PFA取值规则和方法:对于非层状类候选围岩岩体,PQV13=10;对于层状类地质体,当PFA<5°时,PQV13=10,当5°≤PFA<10°时,PQV13=5,其他情况PQV13=0;II、未来自然变化条件一级指标PQV2(1)区域地震动峰值加速度PSL取值规则和方法:如果PSL>0.2g,PQV21=0;如果0.15g<PSL≤0.2g,PQV21=1;如果0.1g<PSL≤0.15g,PQV21=4;如果0.05g<PSL≤0.1g,PQV21=7;如果PSL≤0.05g,PQV21=10;(2)到区域大地构造二级单元边界的距离PGZ取值规则和方法:如果预选区边界到区域大地构造二级单元边界的距离PGZ<25km,PQV22=0,即应该缩小预选区的范围;如果PGZ>100km,PQV22=10;如果25km≤PGZ≤100km,PQV22根据等分原则和线性插值法确定;(3)到极端地质作用强烈影响区的距离PGA取值规则和方法:如果PGA<25km,PQV23=0;如果PGA>100km,PQV23=10;如果25km≤PGA≤100km,PQV23根据等分原则和线性插值法确定;(4)自然地质灾害发育程度PND取值规则和方法:自然地质灾害发育程度分为强烈、中等、弱和不发育四个等级,这四个等级对应的适宜性标度PQV24依次为0、2、7、10;III、地球化学条件一级指标PQV3(1)预选区主要围岩类型PTR取值规则和方法:当PTR为结晶岩、泥质岩、凝灰岩和盐岩这四类岩石时,PQV31=10;否则,PQV31=0;IV、环境保护条件一级指标PQV4(1)到三江源头保护区的距离PSS取值规则和方法:如果PSS=0,则PQV41=0;如果PSS>80km,则PQV41=10;如果0<PSS≤80km,按照等分原则和线性插值原则取值;(2)省级以上环境敏感区的数量PEP取值规则和方法:统计以预选区中心为圆点80km半径范围内法律法规规定的省级及国家级环境敏感区的数量,如果PEP<20个,则PQV42=10;如果PEP>500个,则PQV42=1;如果20个≤PEP≤500个,按等分原则和线性插值方法确定;(3)重要水体的数量PWP取值规则和方法:统计以预选区中心为圆点80km半径范围内在下游方向法律法规规定的省级及国家级重要水体的数量,如果PWP<10个,则PQV43=10;如果PWP>100个,则PQV43=1;如果10个≤PWP≤100个,按等分原则和线性插值方法确定;(4)预选区绝对海拔高度PHE取值规则和方法:如果预选区最高处的海拔高度超过3500m,PQV44=0;否则,PQV44=10;V、社会经济和人文条件一级指标PQV5(1)区域绝对人口密度PAP取值规则和方法:区域绝对人口密度指预选区内常驻人口和流动人口总和与预选区的面积比值,如果PAP≥400人/km2,PQV51=0;如果200人/km2≤PAP<400人/km2,PQV51=1;如果100人/km2≤PAP<200人/km2,PQV51=3;如果20人/km2≤PAP<100人/km2,PQV51=6;如果PAP<20人/km2,PQV51=10;(2)重要城镇数量PTW取值规则和方法:重要城镇数量指预选区内包含的中等及以上规模城镇的数量,如果PTW≤5个,PQV52=10;如果5个<PTW≤50个,PQV52=7;如果50个<PTW≤100个,PQV52=3;如果PTW>100个,PQV52=1;(3)区域人均生产总值PDP取值规则和方法:在此阶段区域人均生产总值用预选区所在省级行政区的人均生产总值表征,如果预选区跨多个省级行政区,则按照面积平均后累加;假设全国人均生产总值用PDPn表示,全国省级行政区人均生产总值排在前10名的人均生产总值的平均值用PDP10表示,如果PDP≤PDPn,PQV53=10;如果PDP≥PDP10,PQV53=1;其他情况下,PQV53=5;步骤2.2.区域调查阶段各指标适宜性标度取值设区域调查阶段第i个一级指标的适宜性标度用QQVi表示,其中i=1~5;1、地质条件一级指标QQV1(1)候选围岩面积QGA取值规则和方法:如果QGA<50km2,QQV11=1;如果QGA>300km2,则QQV11=10;如果50km2≤QGA≤300km2,QQV11按照等分原则和线性插值原则取值;(2)候选围岩厚度QRT取值规则和方法:如果QRT<100m,QQV12=0;如果QRT>500m,QQV12=10;如果100m≤QRT≤500m,QQV12按照等分原则和线性原则取值;(3)候选围岩埋深QRD取值规则和方法:如果候选围岩埋深满足地下500m~1000m深度范围,QQV13=10;否则,QQV13=0;(4)断裂构造分布面密度QSD取值规则和方法:断裂构造指切割并穿越预选地段的断裂构造,断裂构造分布面密度指在均匀或较均匀分布条件下单位面积内断裂构造数量;如果QSD<1条/km2,QQV14=10;如果QSD>10条/km2,QQV14=1;如果1条/km2≤QSD≤100条/km2,QQV14按照等分原则和线性原则取值;II、水文地质条件一级指标QQV2(1)地下水位埋深QWB取值规则和方法:假设拟建处置库的埋藏深度为MZ,如果QWB≤MZ,QQV21=5;否则,QQV21=10;(2)地下水水力梯度QHI取值规则和方法:如果QHI<1‰,QQV22=10;如果QHI>100‰,QQV22=0;如果1‰≤QHI≤100‰,QQV22按照等分原则和线性原则取值;(3)岩体地渗透系数占比QK取值规则和方法:采用数理统计方法,用岩体低渗透系数≤1×10-8m/s所占比例大小确定QQV23取值;当某地段内岩体的低渗透系数≤1×10-8m/s的占比P{QK│QK≤1×10-8m/s}=1时,QQV23=10;当0.01<P{QK│QK≤1×10-8m/s}<1时,QQV23=10×P;当P{QK│QK≤1×10-8m/s}≤0.01时,QQV23=0.1;(4)到区域排泄区的距离QPD取值规则和方法:如果QPD<50km,QQV24=1;如果QPD>200km,QQV24=10;如果50km≤QPD≤200km,QQV24按等分原则和线性原则取值;(5)断裂构造的导水性QTF取值规则和方法:重要断裂构造指切割并穿越岩体的断裂构造;在此阶段,根据断裂构造的性质和充填物特征定性判别,分为导水能力差、中、强三种情况,其对应的适宜性标度QQV25取值依次为10、1、0.1;III、地球化学条件一级指标QQV3(1)地下水TDS,即QTW取值规则和方法:如果QTW>100g/l,QQV31=1;如果QTW<1g/l,QQV31=10;如果1g/l≤QTW≤100g/l,QQV31根据等分原则和线性插值法确定;(2)地下水Eh值,即QEH取值规则和方法:如果QEH=0,QQV32=6;如果QEH<0,QQV32=10;如果QEH>0,QQV32=1;(3)地下水年龄QAW取值规则和方法:如果QAW≤30年,QQV33=0;如果30年<QAW≤1000年,QQV33=3;如果1000年<QAW≤10000年,QQV33=6;如果QAW>10000年,QQV33=10;(4)地下水中硫酸根浓度QSC取值规则和方法:如果QSC<500mg/L,QQV34=10;如果QSC>5000mg/L,QQV34=1;如果500mg/L≤QSC≤5000mg/L,QQV34按照等分原则和线性插值法确定;(5)地下水中氯离子浓度QCC取值规则和方法:如果QCC<1000mg/l,QQV35=10;如果QCC>5000mg/l,QQV35=1;如果1000mg/l≤QCC≤5000mg/l,QQV35按照等分原则和线性插值法确定;IV、环境保护条件一级指标QQV4(1)省级以上环境敏感区的数量QEP取值规则和方法:统计以地段中心为圆点25km半径范围内法律法规规定的省级及国家级环境敏感区的数量;如果QEP<5个,QQV41=10;如果QEP>50个,QQV41=1;5个≤QEP≤50个,QQV41按等分原则和线性插值方法确定;(2)重要水体的数量QWP取值规则和方法:统计以预选地段中心为圆点25km半径范围内法律法规规定的省级及国家级重要水体的数量;如果QWP<5个,QQV42=10;如果QWP>20个,QQV42=1;如果5个≤QWP≤20个,QQV42按等分原则和线性插值方法确定;V、社会经济和人文条件一级指标QQV5(1)区域绝对人口密度QAP取值规则和方法:区域绝对人口密度QAP指以地段中心为圆心半径15km范围内的常驻人口和流动人口总和与面积之比,QAP越大越不适宜选址;如果QAP<5人/km2,QQV51=10;如果QAP>200人/km2,QQV51=0;如果5人/km2≤QAP≤200人/km2,QQV51按等分原则和线性插值方法确定;(2)重要城镇数量QTW取值规则和方法:重要城镇数量QTW指以地段中心为圆心半径15km范围内的中等及以上规模城镇的数量;如果QTW>50,QQV52=1;如果10<QTW≤50,QQV52=3;如果3<QTW≤10,则QQV52=6;如果QTW≤3,QQV52=10;(3)人均生产总值QDP取值规则和方法:此阶段人均生产总值QDP指预选地段所在地级行政区的人均生产总值,如果预选地段跨多个地级行政区,则按照面积平均后累加;假设全国地级行政区的人均生产总值的平均值为QDPx,全国地级行政区中人均生产总值排在倒数第50名的人均生产总值用QDP-50表示;如果QDP>2QDPx,QQV53=1;如果QDPx<QDP≤2QDPx,QQV53=3;如果QDP-50<QDP≤QDPx,QQV53=6;如果QDP≤QDP-50,QQV53=10;步骤2.3.场址评价和确认阶段各指标适宜性标度取值设场址评价和确认阶段第i个一级指标的分值用SQVi表示,其中i=1~10;1、地质条件一级指标SQV1(1)候选围岩面积SGA取值规则和方法:如果候选围岩面积SGA<10km2,SQV11=1;如果10km2≤SGA<20km2,SQV11=3;如果20km2≤SGA<50km2,SQV11=6;如果SGA≥50km2,SQV11=10;(2)候选围岩厚度SRT取值规则和方法:如果候选围岩厚度SRT<100m,SQV12=0;如果100m≤SRT<200m,SQV12=3;如果200m≤SRT<400m,SQV12=6;如果SRT≥400m,SQV12=10;(3)岩石导热系数SCT取值规则和方法:候选场址中SCT最大者的SQV13=10,候选场址中SCT最小者的SQV13=1,其他候选场址的SQV13按等分原则和线性插值方法确定;(4)断裂构造分布面密度SSD取值规则和方法:此阶段仅统计切割并穿越候选场址的断裂构造,如果断裂构造分布面密度SSD>5/km2,SQV14=1;如果5/km2≥SSD>1/km2,SQV14=3;如果1/km2≥SSD>0.2/km2,SQV14=6;如果SSD≤0.2/km2,SQV14=10;(5)到重要断裂构造的加权距离SFD取值规则和方法:所谓重要断裂构造指切割并穿越了预选地段的断裂构造,在此阶段统计范围为候选场址周围25km范围;假设第i个候选场址周围25km范围内有重要断裂构造m个,其距离用DSj表示;按照距离场址由近及远给定每条重要断裂构造的权重,用kj表示,距离DSj与权重kj的关系如下式所示:设距离kj内重要断裂构造数量用Yk表示,其中k为距离区间数量,则该第i个候选场址到重要断裂构造的加权距离指标SFDi表示如下:对于所有候选场址,SFD最大者的SQV15=10,SFD最小者的SQV15=1,其他场址的SQV15按等分原则和线性插值法确定;II、未来自然变化条件一级指标SQV2(1)强烈地质作用发生概率SPG取值规则和方法:假设第j个候选场址的某一地质作用发生的概率为Pi,i=1,2,3,…,K,则选择这些地质作用发生概率最大者代表该候选场址出现强烈地质作用的概率,即SPGj=Max(Pi,i=1...

【专利技术属性】
技术研发人员:苏锐周志超
申请(专利权)人:核工业北京地质研究院
类型:发明
国别省市:北京,11

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