綜合評價法在新疆圖拉-沙吉?？辈閰^(qū)地下水水質(zhì)評價中的應(yīng)用

王　璐

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆 烏魯木齊 830000)

?

綜合評價法在新疆圖拉-沙吉?？辈閰^(qū)地下水水質(zhì)評價中的應(yīng)用

王璐

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆 烏魯木齊 830000)

地下水水質(zhì)直接關(guān)系到當(dāng)?shù)鼐用竦纳铒嬎踩?，歷來是各級政府高度重視的民生問題之一。我國新疆地區(qū)礦產(chǎn)資源儲量巨大，是西部大開發(fā)的重點(diǎn)，但同時也會給當(dāng)?shù)丨h(huán)境帶來影響，尤其是地下水資源。以圖拉-沙吉?？辈閰^(qū)為實(shí)例，介紹了綜合評價法在地下水水質(zhì)評價工作中的應(yīng)用情況，為以后類似的工作提供了一定的可借鑒經(jīng)驗(yàn)。

圖拉-沙吉海；地下水；水質(zhì)評價；綜合評價法

地下礦產(chǎn)資源的開發(fā)對促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、提高人們生活水平等都有著重大意義，然而伴隨而來的環(huán)境問題愈發(fā)嚴(yán)重，諸如地下水污染、水位下降、地表植被破壞等。地下水是目前新疆居民日常飲水的主要手段，保證地下水水質(zhì)直接關(guān)系到當(dāng)?shù)鼐用竦娘嬎踩蜕鐣€(wěn)定。很多學(xué)者通過研究，總結(jié)了一系列卓有成效的地下水水質(zhì)評價方法，其中綜合評價法通過結(jié)合幾種方法的優(yōu)點(diǎn)，得出的結(jié)果較為精確，因而被廣泛應(yīng)用。

1　勘查區(qū)概況

圖拉-沙吉海普查區(qū)處于新疆西北部，準(zhǔn)噶爾盆地西北緣，東西長約216 km，南北寬約118 km，面積約為14 000 km2，轄屬三個行政區(qū)，其中塔城地區(qū)和布克賽爾縣管轄的面積為12 166 km2(占比86.9%)，阿勒泰地區(qū)的吉木乃縣和福?？h的管轄的面積分別為742 km2(占比5.3%)和1 092

km2(占比7.8%)，區(qū)內(nèi)另有新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第十師一八四團(tuán)(夏孜蓋)的一個團(tuán)場單位。圖拉-沙吉海普查區(qū)擁有儲量豐富的煤炭、石油、天然氣等礦產(chǎn)資源。本次工程的主要目的是評價勘查區(qū)內(nèi)的地下水水質(zhì)，為以后礦區(qū)建設(shè)提供必要的地質(zhì)參考資料。

2　綜合評價法在地下水水質(zhì)評價中的應(yīng)用

2.1綜合評價法介紹

綜合評價法其本質(zhì)是通過結(jié)合多個評判指標(biāo)結(jié)果綜合判斷地下水水質(zhì)情況，最具代表性的方法包括F值評分法、模糊綜合評判法等[1]。

1) F值評分法

應(yīng)用該方法時，首先對各項(xiàng)組分進(jìn)行評價，劃分它們的質(zhì)量類別?？砂凑障卤?來確定單項(xiàng)組分分值。

表1　地下水綜合評價分值F劃分標(biāo)準(zhǔn)及用途

然后根據(jù)公式(1)確定評價分值F和水質(zhì)等級(見表2)。具體如下：

表2　地下水質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)

2)模糊綜合評判法

該方法的本質(zhì)是根據(jù)多因素影響，通過模糊變換對應(yīng)用對象作出綜合評價，使一些不確定因素量化。其主要應(yīng)用步驟如下：

(1)建立因素集和評價等級

根據(jù)測量區(qū)域?qū)嶋H情況建立對水質(zhì)影響較大的因素集合；將水質(zhì)進(jìn)行分級，一般分為優(yōu)良、良好、較好、較差、極差五等級[2]。

(2)建立函數(shù)，構(gòu)造矩陣

一般采用半梯形求兩端等級；采用對稱山求中間等級隸屬度。根據(jù)影響因素和評價等級來構(gòu)造矩陣。其中第一級和第j級水質(zhì)隸屬度函數(shù)分別如下：

式中：rij為評價指標(biāo)i對j級水質(zhì)的隸屬度；Ci為實(shí)測數(shù)值；Sij為評價指標(biāo)j級水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值。

假設(shè)評價指標(biāo)的數(shù)目為n；水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)級別為m，則構(gòu)造的矩陣R形式如下：

(3)權(quán)重確定

評價因素對水質(zhì)的影響大小不一，當(dāng)多種因素共同作用時，可能會發(fā)生協(xié)同或拮抗作用[3]。因此一般采用濃度超標(biāo)加權(quán)法對權(quán)重進(jìn)行計算，具體見公式(2)(3)。

(2)

(3)

式中：Wi為評價指標(biāo)權(quán)重(其他字母含義同上)。

(4)綜合計算

將各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重與構(gòu)造的評價指標(biāo)進(jìn)行復(fù)合計算，最終得到評價指標(biāo)隸屬于各評價等級的程度矩陣B，根據(jù)取最大值原則來確定等級。B的計算格式如(4)。

B=W×R=(W1,W2,W3,W4,W5)

(4)

2.2圖拉-沙吉?？辈閰^(qū)地下水水質(zhì)評價

本次評價主要依據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-93)和其它有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并對比分析了普查區(qū)歷年的水質(zhì)分析資料，進(jìn)行水質(zhì)適應(yīng)性評價和水質(zhì)優(yōu)劣評價[4]。

本次共采集圖拉-沙吉?？辈閰^(qū)地下水樣品160組，進(jìn)行水質(zhì)簡分析117組，全微量分析45組。其中和布克谷地的水質(zhì)分析樣品數(shù)目約占全區(qū)的68%，吉力湖西約占11%，

瑪納斯湖北約占21%。之后采用F值評分法和模糊綜合評判法對水質(zhì)進(jìn)行評價。

2.2.1質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)的確定

通過對對普查區(qū)所取水樣進(jìn)行簡分析及全微量分析，測得水質(zhì)中主要成分如下：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-、Fe3+、NH4+、Al3+、NO3-、NO2-、Mn、Pb、Zn、Cd、Mn、Co、Ni、溶解性總固體、總硬度、侵蝕性CO2-、陰離子洗滌劑。本項(xiàng)目分級標(biāo)準(zhǔn)按照下表3(部分)進(jìn)行評判[5]。

表3　地下水水質(zhì)分級標(biāo)準(zhǔn)　mg/L

2.2.2評價過程分析

(1)對所取水樣進(jìn)行編號。根據(jù)地下水綜合評價分值F劃分標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)，利用公式(1)對F值進(jìn)行計算，具體計算結(jié)果(部分)見下表4。

表4　F值評分法評價地下水水質(zhì)結(jié)果

(2)利用降半梯和升半梯形求第Ⅰ和Ⅴ類隸屬度，之后采用對稱山求其他隸屬度，最終構(gòu)造出模糊矩陣。以5號水樣為代表進(jìn)行計算，得出其為Ⅰ類水的概率為10.5%，Ⅱ類水概率為20.5%，Ⅲ類水概率為22.3%，Ⅳ類水概率為39.6%，Ⅴ類水概率為7.1%。最終確定5號樣品水質(zhì)為Ⅳ類[6]。

2.2.3評價結(jié)果分析

(1)和布克谷地地下水質(zhì)量級別F值介于0.71～0.75之間，大部分為0，礦化度<0.5 g/L，PH值7.10～8.50，各項(xiàng)指標(biāo)大部分為I類。該區(qū)地下水適合用于生活飲用等各種用途。分析原因是該區(qū)屬于整個區(qū)域的地下水補(bǔ)給區(qū)，降水豐富、蒸發(fā)微弱，斷裂、裂隙發(fā)育，地下水補(bǔ)給來源充沛，水交替強(qiáng)烈，更新周期短；

(2)吉力湖西地下水水質(zhì)相對較差，該區(qū)地下水質(zhì)量級別F值主要分布在4.38～7.2之間，水化學(xué)類型主要為SO42-型。該區(qū)域內(nèi)地下水適合用于農(nóng)業(yè)及部分工業(yè)用水，經(jīng)處理后可作為生活飲用。分析原因是該區(qū)域山勢低緩，為低中山區(qū)和丘陵區(qū)，不利于降水的匯集，地表水體稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，地下水補(bǔ)給來源貧乏，地下水交替更新周期長，故該區(qū)SO42-、Na+離子含量較高；

(3)瑪納斯湖北地下水集中在開采區(qū)，且分布有多個工礦企業(yè)，水質(zhì)主要為較差水和極差水。該區(qū)水質(zhì)影響因素與吉力湖西較差水影響因素相同，受區(qū)內(nèi)地形地貌以及氣候條件影響，地下水交替更新周期長，SO42-、Na+離子含量較高，pH值7.50～8.57，礦化度一般為0.8～1.5 g/L。該區(qū)地下水質(zhì)量級別F值介于4.36～7.2之間，該區(qū)域內(nèi)地下水適合用于農(nóng)業(yè)及部分工業(yè)用水，經(jīng)處理后可作為生活飲用。

3　結(jié)語

圖拉-沙吉?？辈閰^(qū)通過使用綜合評價法對地下水水質(zhì)進(jìn)行分析評價，基本掌握了各區(qū)域水質(zhì)情況，野外工作量較小，主要工作由計算機(jī)軟件完成，大大節(jié)省了成本及時間。綜合評價法充分考慮了水質(zhì)分級及影響因素，使評價結(jié)果更準(zhǔn)確。在實(shí)際應(yīng)用時，要求對水質(zhì)采集點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)布置，使每個點(diǎn)都具有代表性。

[1]張緒芬.西北干旱缺水地區(qū)供水水文地質(zhì)勘查技術(shù)方法[J].地下水.2010，(03)：46-48.

[2]白玉娟，殷國棟.地下水水質(zhì)評價方法與地下水研究進(jìn)展[J].水資源與水工程學(xué)報.2010，(03)：56-59.

[3]張新鈺，辛寶東.三種地下水水質(zhì)評價方法對比分析[J].水資源與工程學(xué)報.2011，(03)：32-35.

[4]董艷慧，周維博，賴?yán)と?基于概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的西安地區(qū)地下水水質(zhì)評價[J].自然資源學(xué)報.2009，(04)：67-70.

[5]王文強(qiáng).地下水水質(zhì)評價方法淺析[J].地下水.2007，(06)：25-28.

[6]王昭，石建省.關(guān)于飲用地下水水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)的探討——以華北平原地下水水質(zhì)調(diào)查結(jié)果為例[J].地球?qū)W報.2009，(05)：52-55.

2016-03-08

王璐(1987-)，男，山西長治人，助理工程師，主要從事水文地質(zhì)研究。

P641.8

B

1004-1184(2016)04-0024-02