地下水水質(zhì)評價研究進展及評價方法綜述

【摘要】介紹了地下水水質(zhì)評價的國內(nèi)外研究進展，闡述了地下水水質(zhì)評價的意義，同時系統(tǒng)性地總結(jié)了目前常用的水質(zhì)評價方法。為確保合理利用水源、保護水源、節(jié)約水源，對地下水水質(zhì)評價進行系統(tǒng)的研究有較好的效果。本文從地下水國內(nèi)外研究進展、地下水水質(zhì)評價方法和地下水水質(zhì)分析的新技術(shù)三方面對地下水水質(zhì)分析方法與研究進展進行探討，模糊綜合評價方法可以將不確定的因子定量化，是具有廣闊應(yīng)用前景的水質(zhì)評價方法。上述分析亦為水庫水質(zhì)評價提供了理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】地下水；水質(zhì)評價；模糊綜合評價法

前言

地下水循環(huán)是自然界水循環(huán)的一部分，經(jīng)過地表滲透與周圍不同介質(zhì)的融合，使地下水具有了獨特的物理特性與化學特性。隨著經(jīng)濟的快速增長和人民生活水平的提高，地下水的需求量不斷增大。同時，由于對地下水資源不合理的開發(fā)利用，往往會導(dǎo)致地下水水位下降、水質(zhì)惡化等環(huán)境問題，制約了經(jīng)濟的發(fā)展，因此為保護和合理開發(fā)地下水資源，需要對地下水質(zhì)量做出科學可靠的評價。

本文首先對地下水水質(zhì)評價的國內(nèi)外研究進展進行介紹，同時對水質(zhì)評價方法做了系統(tǒng)的總結(jié)，從而為水質(zhì)評價提供理論依據(jù)，對于指導(dǎo)人類進行實踐有著積極意義。

1、國內(nèi)外研究進展

水質(zhì)評價的目的是對水體的質(zhì)量和利用價值作出評定。自20世紀60年代Horton等人提出水體質(zhì)量評價的水質(zhì)指標概念以來，國內(nèi)外對水質(zhì)評價指標選取和評價方法開展了一系列重要的研究。

美國是開展水質(zhì)評價較早的國家，1965年，Horton提出將質(zhì)量指標法用于水質(zhì)評價； 目前，水質(zhì)評價不僅考慮物理和化學指標，還考慮生物指標，使水質(zhì)現(xiàn)狀評價更加全面、科學。上世紀70年代，前蘇聯(lián)與東歐開始環(huán)境質(zhì)量評價，主要側(cè)重于河流和地理的評價。

我國的水環(huán)境質(zhì)量評價工作開始于1973年，大體上經(jīng)過了4個階段：初步嘗試階段、廣泛探索階段、全面發(fā)展階段和環(huán)境影響評價階段。20世紀90年代后，各種數(shù)學方法和模型的廣泛應(yīng)用使得水質(zhì)評價方法得到進一步擴展。常見的有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、投影尋蹤方法、灰色指數(shù)法、物元分析法等?，F(xiàn)在，水質(zhì)評價幾乎成為所有綜合環(huán)境質(zhì)量評價中不可缺少的重要內(nèi)容，而地下水作為水資源最重要的分支之一，在評價方法上也可參照以上的評價方法。

2、地下水水質(zhì)評價方法綜述

根據(jù)反映地下水物理化學特性的多個指標進行地下水水質(zhì)評價，通過數(shù)學方法的計算，最終得到適用的地下水水質(zhì)等級評價結(jié)果。我國在1993年制定了《地下水質(zhì)量標準（GB/T14848-93）》，可以進行普遍的分類參考標準。在不同需求的地下水水質(zhì)評價過程中，結(jié)合地下水水質(zhì)的特點以及區(qū)域差異性，往往會采用不同的方法。

2.1 單因子污染指數(shù)法

單因子污染指數(shù)法是將評價因子與評價標準進行比較，確定各個評價因子的水質(zhì)類別，在所有項目的水質(zhì)類別中選取水質(zhì)最差類別作為水體的水質(zhì)類別。該方法可確定水體中的主要污染因子，是目前使用最多的水質(zhì)評價法。

2.2 AHP法

HP法（層次分析法）是一種靈活、實用的定性與定量相結(jié)合的多準則決策方法。浙江千島湖水質(zhì)現(xiàn)狀和污染來源評價中就應(yīng)用了層次分析法，并取得較好的效果。

2.3 布朗（Brown）水質(zhì)指數(shù)法

布朗水質(zhì)指數(shù)是由美國Brown于1970年提出的。該法選取溶解氧、BOD5、渾濁度、硝酸鹽、總固體、磷酸鹽、溫度、pH值、大腸菌群、殺蟲劑、有毒元素共 11種參數(shù)，并確定了各參數(shù)的質(zhì)量評分和權(quán)重，按照公式進行評分。

2.4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價法

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由具有適應(yīng)性的簡單單元組成的廣泛并行互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它的組織能夠模擬生物神經(jīng)系統(tǒng)對真實世界物體所作出的交互反應(yīng)。近年來人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價法得到了較為廣泛的研究，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP結(jié)構(gòu)模型建立水質(zhì)模型，提出白洋淀水環(huán)境保護措施。

2.5 主成分分析法

主成分分析法是一種成熟的數(shù)據(jù)降維或特征提取的方法，屬于數(shù)理統(tǒng)計的應(yīng)用范疇。它把給定的一組相關(guān)變量通過線性變換轉(zhuǎn)成另一組不相關(guān)的變量，且保持總方差不變。主成分分析法能夠較為合理的對評價因子進行賦值，在水質(zhì)評價因子賦值中具有廣闊的應(yīng)用前景。

地下水水質(zhì)評價的方法眾多，難以形成統(tǒng)一的優(yōu)劣判斷，可能存在的問題主要有以下三方面： 一是在判斷和篩選對環(huán)境影響較大的特征污染物方面，由于水質(zhì)監(jiān)測（取樣獲取源數(shù)據(jù)方面的限制，從而使得由于出現(xiàn)重大遺漏而導(dǎo)致地下水水質(zhì)評價不實；二是數(shù)學方法的使用可以排除人為評價的主觀性，但在實際應(yīng)用中應(yīng)該更加注重方法與實際的融合，所采用方法的前提與假設(shè)是否與地下水水質(zhì)評價一致。并不是所有的數(shù)學方法都適合在地下水水質(zhì)評價中使用，因此在數(shù)學方法選擇上應(yīng)該更加趨于謹慎； 三是專家具有豐富的知識以及對評價水體的較深了解，采用專家決策支持的方法更快更容易的獲得分類結(jié)果，但同時這也存在不客觀不全面的風險?？傊岣咚|(zhì)監(jiān)測手段，使評價因子篩選盡可能的客觀準確，在數(shù)學方法選擇和應(yīng)用上更加謹慎是獲取可靠的地下水水質(zhì)評價結(jié)果的有效途徑。

3、結(jié)論

地下水水質(zhì)分析和研究是一門應(yīng)用科學，人類生活生產(chǎn)方式以及對用水水質(zhì)的不同需求都映射在地下水水質(zhì)分析與研究的過程中。對于地下水水質(zhì)評價的方法，可以認為沒有一種地下水水質(zhì)的方法分類方法是適合所有的研究人員，市場推廣人員，監(jiān)管機構(gòu)以及決策者的。但通過各個研究方法的比較，可以得出如下結(jié)論：

3.1 地下水水質(zhì)評價具有非常重要的社會、經(jīng)濟、環(huán)境價值；所以應(yīng)對水質(zhì)評價進行系統(tǒng)的研究。

3.2 單因子指數(shù)法是最為常用的評價方法，該方法直觀，可用于地下水及飲用水的評價，但有其自身的局限性；主成分分析法能夠較為合理地確定各個評價因子的權(quán)值，具有較好的前景。

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