不同地下水水质评价方法的对比研究

东 南 部" &%${"]~$$U(-&%!{$]~"U(" $^{!%~![U6-
$"{&’~$U6"属北亚 热 带 季 风 气 候" 夏 无 酷 暑" 冬 无 严
寒"年平均气温 &[8! o"多年平均降水量为 9^] ..(
宜良盆地 位 于 宜 良 县 中 部" 为 湖 泊 地 貌" 海 拔
& "%% ‘& "!% ."盆地 内地下水 主要 是 松 散岩 类 孔 隙
& 且累 计 方 差 贡 献 率 大 于 ]"c 的 前 &个 主 成 分 综 合
原始数据信息#^$ 取 对 应 的 &个 特 征 向 量"将 其 标 准
化#"$ 计算主成分荷载#[ $ 计 算 样 品 在 &个 主 成 分 上
的得分(
CA实例分析
CDB A 研 究 区 概 况
宜良县隶属于昆明市"位于云南省中部"昆明市
FGH%&%8&!$%" IJ5KJ3@5$%&’%!%!&
%(/’$!$21V"$+$RQ#1#(*2&""V$R-$21(+ /"2&(0#*(! )!(-+03$2"! b-$R12Q!$ %$#"#2-0Q (*Q1R1$+) %(-+2Q
SHTL/+& " RPM6N7/)3<2+)&"$ " QM6NAK=1)3<Y+! " FH6NM+<WK-)3& " OP(6NS+<,-)3&"$ " BMHi+1-<0+)3& "UM6NP=1<V/)3^ "LM6NAK=<.+)3"
主成分分析法主要是对原始数据进行降维处理"
按照方差贡献率 大 于 ]"c 的 原 则 选 取 主 成 分 个 数"
并以方差贡献率为权数计算综合主成分得分"用所得
分数对水质结果进行定量化评价( 计算步骤为%
&$ 判定指标之间 的 相 关 性%设 采 样 点 个 数 为 ."
评价指标 个 数 为 #" 建 立 标 准 化 矩 阵 6.b# " 在 矩 阵 6.b# 的基础上"计算相 关 系 数 矩 阵 *#$ $ 计 算 特 征 值 及相应的正交化单位特征 向 量 /5#! $ 选 择 主 成 分 -5% 计算主成分方差贡献率和累计贡献率"取特征值大于
第 !" 卷#第 ! 期 $%&’ 年 ! 月
环#境#工#程 ()*+,-)./)012()3+)//,+)3
4-25!" # 6-5! 71,5#$%&’
不同地下水水质评价方法的对比研究
--- 以 宜 良 县 为 例 "
刘#伟& #张梦琳&#$ #杨双喜! #丁爱中& #程莉蓉&#$ #白晓婷& #方华峰^ #王树明"
^
!$$
式中%<XW为第 W种用途的改进 的 内 梅 罗 指 数#-" 为 最
大污染因子的权重值的污染物因子浓 度 与 标 准 值
比值(
BDE A 加 附 注 评 分 法 地下水质量综合评价 采 用 加 附 注 评 分 法 &9<&%’ "步
骤如下%
&$ 首先 进 行 各 单 项 组 分 评 价" 划 分 所 属 质 量 类
NBID&^]^]-9!. 地下水质量 标 准/ 中 推 荐 采 用 加附注的评分法对地下水进行综合评价"除此之外" 当前使用较 多 的 方 法 还 有 内 梅 罗 指 数 法) 综 合 指 数 法 &!’ )主成分分析 法) 模 糊 综 合 评 价 法 &^<"’ ) 人 工 神 经 网络评价法 &[<’’ 等(
别! 分为 H)HH)HHH)H4)4" 类"其对应的 单 项 组 分 水 质 评价分值 -5分别为 %)&)!)[)&%$ (
$$ 计算综合评价分值 -(
槡 - ’
-$ .1Y
(-A$
$
!!$
1 A
-
’
&
#
#
- 5’& 5
!^$
\
式中%-为各单 项 组 分 评 分 值 -5的 平 均 值#-.1Y为 单 项组分评分值 -5的最大值## 为项数(
传统内梅罗指数法属于综合水质指数评价法"是 地下水水质评价最常用的方法之一( 计算公式为%
槡 <W ’
- (- $ W".1Y
A$ W
$
!&$
式中%<W为第 W种用途的内梅罗指数#-5".1Y为第 W种标
\
准下"污染物因子浓 度 与 标 准 值 比 值 的 最 大 值#-W为
第 W种标准下"所有污染物因子浓度 与标准值比值 的
&^9
水源保护区环境状况调查评价报告 $%%]8’8!/ $ ( CDC A 数 据 处 理 及 结 果 CDCDB # 数 据 处 理
选取小河 口) 北 墩 子) 吕 广 营) 黑 希) 左 营) 大 木 兴)小河者沟)水赶)上马房)哈喇 &% 个随机均匀分布
监测点! 图 & 所示$ "以 $%&" 年 ^ 月水样水质资料为 评价基础"选取氟化物)氯化物)硫酸盐)硝酸盐! 以 6 计$ )高锰酸盐指数)氨氮! 6P^ $ 共 [ 个污染指标作为 评价因 子" 根 据 NB&^]^]-9!" 将 水 质 标 准 划 分 为 3)-),)4)5 " 个等级(
!&8北京师范大学 水科学研究院"北京 &%%]’"# $8北京师范大学 地下水污染控制与修复教育部工程研究中心" 北京 &%%]’"# !8北京城建设计发展集团股份有限公司" 北京 &%%%^"# ^8中国国际工程咨询公司" 北京 &%%%^]# "8昆明柴石滩水库灌区工程建设管理局" 昆明 ["$&%%$
本文以宜良盆地的地下水为例"分别采用内梅罗 指数法)改进的内 梅 罗 指 数 法) 加行综合评价"对比 ^ 种评价 方法结果的差异性"分析各自的优缺点"以期寻求一 种适用于宜良盆地的科学)合理)高效的地下水水质 评价方法( BA评价原理 BDB A 内 梅 罗 指 数 法
平均值(
BDC A 改 进 的 内 梅 罗 指 数 法
改进的内梅罗指数法对不同污染因子赋予权重"
考虑了危险性最大的污染因子对水质的影响"削弱了
最大值对计算的影响&]’ (
计算公式在内梅罗指数法基础上增加了权重分 配计算过程"如式!$$ 所示%
槡 <XW ’
! -W".1Y (-"$ $
(^
-A$ W
含水层组和风化裂隙含水层组"补给主要依赖于大气
降水"沿赋存介质中的孔隙)裂隙)溶隙通道径流"向
河谷排泄(
宜良盆地地下水污染物的主要来源为农村生活
污染)农业面源污 染 ) 分 散 养 殖 污 染 以 及 农 田 固 废 污
染 ^ 部分!数据来源于.宜良县主城区集中式饮用水
第!期
刘 # 伟 "等 %不 同 地 下 水 水 质 评 价 方 法 的 对 比 研 究 --- 以 宜 良 县 为 例
"8g=).+)3OK1+:K+01) C/:/,*-+,H,,+310+-) E,-J/@0O-):0,=@0+-) 71)13/./)0B=,/1=" g=).+)3["$&%% " OK+)1$
$4567896% DK/1;;2+@1>+2+0X*1,+/? 1.-)3?+VV/,/)0Z10/,k=12+0X/*12=10+)3./0K-?:5H) -,?/,0-.1a/1) 1@@=,10//*12=10+-) -) 0K/k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k=12+0X1::/::./)0# ;2=:<:@-,/)-0+)3./0K-?
!&8O-22/3/-VL10/,A@+/)@/:" B/+J+)36-,.12T)+*/,:+0X" B/+J+)3&%%]’"" OK+)1# $8()3+)//,+)3C/:/1,@K O/)0/,-V N,-=)?Z10/,E-22=0+-) O-)0,-21)? C/./?+10+-) -V7+)+:0,X-V(?=@10+-)" B/+J+)36-,.12T)+*/,:+0X" B/+J+)3&%%]’"" OK+)1#
摘要!不同的水质评价方法有不同的适应性"为准确评测昆明市宜良县地下水水 质"以 $%&" 年宜 良 县 &% 个 主要 监 测 井的监测数据为基础"选取硫酸盐$硝酸盐氮等 [ 个水质评价因子"分别采用传统$改进内梅罗污染指数法$加附注评 分法和主成分分析法进行水质评价% 研究结果表明(传统内梅罗指数法评价效果较差&改进内梅罗指数法仅适用于掌 握 水 体 的 污 染 程 度 &主 成 分 分 析 法 适 用 评 价 指 标 过 多 的 情 况 "通 过 降 维 对 其 简 化 "最 大 限 度 保 留 原 始 信 息 &加 附 注 评 分 法 在 评 价 过 程 中 将 全 部 指 标 纳 入 模 型 计 算 "评 价 结 果 拟 合 度 高 $适 应 性 $稳 定 性 好 "评 价 更 为 科 学 客 观 "最 适 合 用 于 研 究区地下水评价% 关键词!宜良盆地&地下水&水质评价&加附注评分法
!$ 最 后 所 得 -值 区 间 为% d%8]%)%8]% ‘$8"%)
$8"% ‘^8$")^8$" ‘’8$%) l’8$%"对 应 的 地 下 水 质 量
级别分别为一级! 优良$ )二级! 良好$ )三级 ! 较好$ )
四级! 较差$ )五级! 极差$ (
BDP A 主 成 分 分 析 法
!8B/+J+)3T,>1) O-):0,=@0+-) F/:+3) h F/*/2-;./)0N,-=; O-5" S+.+0/?" B/+J+)3&%%%^"" OK+)1# ^8OK+)1H)0/,)10+-)12()3+)//,+)3O-):=20+)3O-,;-,10+-)" B/+J+)3&%%%^]" OK+)1#
"#中#央#预#算单#位#科#研自#主基金!!&%^%%%]" $ (
收稿日期%$%&[ \%[ \&^
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环#境#工#程
第 !" 卷
@A引A言 可靠的地下水资源是人类赖以生存的基础"地下
水水质优劣直接影响城市供水功能"关系国民的切身 利益( 因此"正确评价地下水水质"切实保护地下水 水资源"具有重要的现实意义 &&<$’ (