地下水质量综合评价

2024-11-11 16:22:39
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回答1:

我们运用模糊数学法来评价三江平原居民点地下水环境质量,其评价结果更能接近实际,反映的地下水水质污染规律更强。

一、地下水分级

评价标准采用国家《地下水质量标准》(GB/T14848-93)。Ⅱ级水标准是饮用水最大允许浓度;Ⅰ级水远远低于Ⅱ级水标准;Ⅲ级水大于Ⅱ级水标准;Ⅳ级水远远大于Ⅲ级水标准(表5-6)。所以将Ⅰ级水定为未超标,Ⅱ级水定为微超标,Ⅲ级水定为超标,Ⅳ级水定为严重超标。

表5-6 水质分级表

二、选择评价因子

按常规,我们选Cl-、SO2-4、NO-3、NO-2、Fe、Mn、硬度、TDS 8个主要因子作为评价的依据。

三、单因子评价

根据单一污染因的水质分级标准和其实测浓度来确定其隶属度。用下述线性隶属度函数计算:

三江平原地下水资源潜力与生态环境地质调查评价

三江平原地下水资源潜力与生态环境地质调查评价

上述函数式中:xi为被评价因子的实测浓度值,mg/L;c1、c2、c3、c4分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各级水质标准浓度值。

根据隶属度函数和实测值xi,对每个水点中各污染因子可以分别求出对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级水的隶属度,则得模糊矩阵:R=(uij)(i=Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级;j=Cl、SO4、NO3、NO2、Fe、Mn、硬度、TDS)。

四、权重的确定

权重计算公式如下:

三江平原地下水资源潜力与生态环境地质调查评价

式中:Wi为污染因子基本权重;ci为污染因子实测浓度值,mg/L;Si为水质各级标准平均值,mg/L。

再归一化,即得所求权重:

三江平原地下水资源潜力与生态环境地质调查评价

式中: 为归一化后权重; 为基本权重之和。

以U集合于8项指标,给予归一化后的权重,组成一个1×8的模糊矩阵(A)。

(A)=(uij)(i=Cl、SO4、NO3、NO2、Fe、Mn、硬度、TDS)

这样就可求出全区300个水点各项指标的权重(A)。

五、模糊综合评价

将上述得到两个模糊矩阵R和A,根据综合模糊变换原则,B=AoR进行计算。以数学模型I:

三江平原地下水资源潜力与生态环境地质调查评价

在式中进行先取小(∧)后取大(∨)模糊运算,就可得出模糊数学集B的隶属度,即模糊综合评价结果。运算数据中对哪级水隶属度大,就定为哪级水。

六、模糊综合评判结果分析

根据模糊数学综合评判结果,见表5-7,再根据三江平原水质超标实际情况,我们编绘了三江平原地下水水质环境评价图(图5-1)。由图可见,三江平原地下水水质超标很严重。

Ⅳ级水主要分布三江平原西部地区,即松花江流域、佳木斯市区、双鸭山北部、宝清至绥滨广大地区,此外在抚远至海青、同江—前进一带也有大面积分布。分布面积为7 442.4km2,占全区总面积的16.37%。主要是NO3、NO2、Fe、Mn超标严重(Fe、Mn属原生超标,在生活用水时可采用暴气法除去)。

图5-1 三江平原居民点地下水水质环境评价图

表5-7 水质评价结果一览表

续表

续表

续表

注:表中点号以g、h为首的样品为收集样品,其他为本次实测。

Ⅲ级水主要分布于宝泉岭、桦川、富锦至同江西部和同江东部地带,及各严重超标区的外围。面积为15 962.24km2,占全区总面积的35.54%,是分布面积最大的超标水区。主要是Fe、Mn、硬度、TDS超标(Fe、Mn属原生超标,在生活用水时可采用暴气法除去)。

Ⅱ级水主要分布于宝清东部、抚远—同江—饶河交界地带,以及三江平原西部山前台地。各污染因子超标程度有所减轻,属轻微超标。其分布面积为14 168.4km2,占全区总面积的31.41%。

Ⅰ级水主要分布于残丘附近、洪河—鸭绿河农场、军川—绥滨农场一带,面积较小,为7 527.16km2。人为活动影响较少,地下水中多数离子不超标,符合饮用水质标准。

以上结果虽然说明三江平原地下水水质超标严重,但主要是Fe、Mn超标严重,在进行除Fe、Mn处理后,水质条件会大幅度提高(Ⅲ、Ⅳ级水均可提高一级)。

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