F分值法評(píng)價(jià)焦作市地下水質(zhì)量

□孟春芳(河南省新鄉(xiāng)水文水資源勘測(cè)局)

0 引言

焦作市位于河南省西北部，地理坐標(biāo)北緯35°10′～35°21′，東徑113°4′～113°26′之間，北依太行山，與山西晉城市接壤，南臨黃河，與鄭州市、洛陽(yáng)市隔河相望，東臨新鄉(xiāng)市，西臨濟(jì)源，總面積4071.10km2，總?cè)丝?52萬(wàn)。地處黃河、海河兩大流域，流域面積在100km2以上的河流有23條，還有引沁渠、廣利渠兩大人工渠，有群英水庫(kù)、青天河水庫(kù)等較大水庫(kù)，地表水資源充裕；焦作市還是天然的地下水匯集盆地，已探明地下水儲(chǔ)量35.40億m3。豐富的水資源在中西部地區(qū)是不可多得的。為更好的管理焦作市地下水資源，有必要對(duì)其進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)。目前常用的地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)方法有：F分值法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、灰色聚類評(píng)價(jià)法以及學(xué)習(xí)矢量量化法等，每種評(píng)價(jià)方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，可根據(jù)實(shí)際工作需要來(lái)采用不同的評(píng)價(jià)方法。目前水資源公報(bào)中地下水評(píng)價(jià)采用單因子指數(shù)法，該方法原理是一票否決，只要有一個(gè)因子不達(dá)標(biāo)，就認(rèn)定這個(gè)斷面不達(dá)標(biāo)，這對(duì)水質(zhì)過(guò)于保護(hù)。

本文采用F分值法對(duì)焦作市地下水質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，分析地下水水質(zhì)等級(jí)，空間上比較地下水的污染程度，為相關(guān)部門制定出科學(xué)的治理規(guī)劃、采取有效的措施提供合理依據(jù)。

1 評(píng)價(jià)指標(biāo)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的選取

通過(guò)對(duì)焦作市2013年11個(gè)地下水觀測(cè)井（焦作市7、博愛(ài)自來(lái)水公司水源地、修武7、修武17、武陟南賈水源地、武陟8、沁陽(yáng)沁北水源地、沁陽(yáng)16、溫縣灘區(qū)水源地、孟州1、黃河基深9）的監(jiān)測(cè)資料分析，擬采用pH、總硬度、溶解性總固體、硫酸鹽、氯化物、鐵、錳、銅、鋅、揮發(fā)酚、高錳酸鹽指數(shù)、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮、氟化物、氰化物、鎘、鉛、六價(jià)鉻共19個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。地下水質(zhì)量分類及質(zhì)量分類指標(biāo)依據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-93）。

2 F分值法的原理及步驟

F分值法是《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-93）中推薦使用的方法，其計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單明了，易于推廣應(yīng)用，通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)易的數(shù)學(xué)公式來(lái)整合海量的環(huán)境特征信息，結(jié)果用一個(gè)明確的數(shù)值來(lái)反映環(huán)境質(zhì)量的總體水平。將計(jì)算出的綜合指數(shù)，與對(duì)照相應(yīng)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，即可知道該評(píng)價(jià)區(qū)某環(huán)境要素的綜合環(huán)境質(zhì)量狀況，方便管理者做出綜合決策。

但是該方法人為劃分各單項(xiàng)因子的等級(jí)限值并賦予不同的評(píng)價(jià)分值，會(huì)造成實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相差不大，卻被分為兩個(gè)不同水質(zhì)等級(jí)的問(wèn)題，即其對(duì)環(huán)境質(zhì)量的描述是非連續(xù)性的。目前該評(píng)價(jià)法仍是應(yīng)用最廣泛的方法，具體步驟如下：

首先，對(duì)各參評(píng)項(xiàng)目進(jìn)行單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)，劃出組分所屬質(zhì)量類別；

其次，對(duì)各類別按下列規(guī)定（表1）分別確定單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)分值Fi；

表1 單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)分值表

再次，計(jì)算綜合評(píng)價(jià)分值F：

式中，F(xiàn)為各單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)分值Fi的平均值;Fmax為單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)分值Fi中的最大值;n為參加評(píng)價(jià)的單項(xiàng)指標(biāo)個(gè)數(shù)。

最后，根據(jù)F值大小，劃分地下水質(zhì)量級(jí)別。若F＜0.80，則為優(yōu)良；F值在0.80～＜2.50之間為良好；2.50～＜4.25為較好；4.25～＜7.20為較差；F＞7.20為極差。

3 評(píng)價(jià)結(jié)果

利用2013年4月、8月水質(zhì)資料分別對(duì)4月、8月焦作市地下水現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，全年地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果采用4月、8月監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的平均值，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 地下水水質(zhì)F分值法評(píng)價(jià)結(jié)果表

3.1 全年地下水單因子質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果分析

以《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-93）Ⅲ類水質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)全年地下水質(zhì)量：11個(gè)觀測(cè)井中只有3個(gè)觀測(cè)井總硬度達(dá)標(biāo)占27.27%，達(dá)標(biāo)監(jiān)測(cè)井為武陟8、沁陽(yáng)16、孟州1；7個(gè)井溶解性總固體達(dá)標(biāo)，占63.64%，達(dá)標(biāo)監(jiān)測(cè)井為博愛(ài)自來(lái)水公司水源地、武陟南賈水源地、武陟8、沁陽(yáng)沁北水源地、沁陽(yáng)16、溫縣灘區(qū)水源地、孟州1；7個(gè)井硫酸鹽達(dá)標(biāo)占63.64%、達(dá)標(biāo)監(jiān)測(cè)井為：博愛(ài)自來(lái)水公司水源地、武陟南賈水源地、武陟8、沁陽(yáng)沁北水源地、沁陽(yáng)16、溫縣灘區(qū)水源地、孟州1；8個(gè)井氯化物達(dá)標(biāo)占72.73%，超標(biāo)監(jiān)測(cè)井為焦作市7、修武7、修武17；11個(gè)井鐵、錳、銅、鋅、高錳酸鹽指數(shù)、硝酸鹽氮、氨氮、氰化物、鎘、鉛、六價(jià)鉻全部達(dá)標(biāo)，10個(gè)井揮發(fā)酚達(dá)標(biāo)占90.91%，超標(biāo)監(jiān)測(cè)井為焦作7；9個(gè)井亞硝酸鹽氮達(dá)標(biāo)占81.82%，超標(biāo)監(jiān)測(cè)井為博愛(ài)自來(lái)水公司水源地、修武7；10個(gè)井氟化物達(dá)標(biāo)占90.91%，超標(biāo)監(jiān)測(cè)井為修武17。

其中有3個(gè)地下水監(jiān)測(cè)井19個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)全部達(dá)標(biāo)：武陟8、沁陽(yáng)16、孟州1，指標(biāo)達(dá)標(biāo)率100%；武陟南賈水源地、沁陽(yáng)沁北水源地、溫縣灘區(qū)水源地有18個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)達(dá)標(biāo)，指標(biāo)達(dá)標(biāo)率94.74%；博愛(ài)自來(lái)水公司水源地17個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)達(dá)標(biāo)，指標(biāo)達(dá)標(biāo)率89.47%；黃河基深9有16個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)達(dá)標(biāo)，指標(biāo)達(dá)標(biāo)率84.21%；焦作市7、修武7、修武17監(jiān)測(cè)井14個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)達(dá)標(biāo)，指標(biāo)達(dá)標(biāo)率73.68%。

3.2 地下水水質(zhì)F分值法評(píng)價(jià)結(jié)果分析

4月份：F值>7.20，地下水水質(zhì)級(jí)別極差的監(jiān)測(cè)井有3個(gè)，占27.27%，按F值級(jí)別高低排名依次為：焦作市7（7.33）、修武17（7.33）>黃河基深9（7.21）。F值在4.25-7.20之間，地下水水質(zhì)級(jí)別較差的監(jiān)測(cè)井有5個(gè)，占45.45%，依次為：修武7（7.18）>博愛(ài)自來(lái)水公司水源地（7.16）>溫縣灘區(qū)水源地（7.15）>沁陽(yáng)沁北水源地（4.33）>武陟南賈水源地（4.30）。F值在0.80-2.50之間，地下水水質(zhì)級(jí)別良好的監(jiān)測(cè)井有3個(gè)，占27.27%，依次為：沁陽(yáng)16（2.22）>孟州1（2.15）、武陟8（2.16）。

8月份：F值>7.20，地下水水質(zhì)級(jí)別極差的監(jiān)測(cè)井有3個(gè)，占27.27%，按F值級(jí)別高低排名依次為：修武7（7.27）>黃河基深9（7.24）>修武17（7.22）；F值在4.25-7.20之間，地下水水質(zhì)級(jí)別較差的監(jiān)測(cè)井有4個(gè)，占36.36%，依次為：博愛(ài)自來(lái)水公司水源地（7.19）>沁陽(yáng)沁北水源地（7.18）>焦作市7（4.33）、沁陽(yáng)16（4.33）。F值在0.80-2.50之間，地下水水質(zhì)級(jí)別良好的監(jiān)測(cè)井有4個(gè)，占36.36%，依次為：武陟8（2.20）、溫縣灘區(qū)水源地（2.20）>孟州1（2.19）>武陟南賈水源地（2.16）。

全年：F值>7.20，地下水水質(zhì)級(jí)別極差的監(jiān)測(cè)井有4個(gè)，占36.36%，按F值級(jí)別高低排名依次為：修武17（7.32）>焦作市7（7.25）>修武7（7.23）、黃河基深9（7.23）；F值在4.25-7.20之間，地下水水質(zhì)級(jí)別較差的監(jiān)測(cè)井有4個(gè)，占36.36%，依次為：博愛(ài)自來(lái)水公司水源地（7.16）、沁陽(yáng)沁北水源地（7.14）>溫縣灘區(qū)水源地（4.31）>武陟南賈水源地（4.28）。F值在0.80-2.50之間，地下水水質(zhì)級(jí)別良好的監(jiān)測(cè)井有3個(gè)，占27.27%，依次為：沁陽(yáng)16（2.22）>武陟8（2.18）>孟州1（2.18）（見(jiàn)圖1）。

圖1 全年地下水水質(zhì)F值圖

4 結(jié)論

焦作市地下水超標(biāo)因子主要為總硬度，占72.73%，其次為溶解性總固體和硫酸鹽，占63.64%。其中有3個(gè)地下水監(jiān)測(cè)井評(píng)價(jià)指標(biāo)全年全部達(dá)標(biāo)。

地下水水質(zhì)級(jí)別極差的監(jiān)測(cè)井有4個(gè)，占36.36%，地下水水質(zhì)級(jí)別較差的監(jiān)測(cè)井4個(gè)，占36.36%，地下水水質(zhì)級(jí)別良好的監(jiān)測(cè)井3個(gè)，占27.27%。焦作市全年地下水極差和較差水質(zhì)占72.73%，綜上所述，焦作地下水水質(zhì)現(xiàn)狀不容樂(lè)觀，亟待采取相應(yīng)防治措施來(lái)改善地下水水質(zhì)狀況，針對(duì)性治理污染嚴(yán)重的地區(qū)和污染因子。