地下水质量综合评价

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^-、SO^2-₄、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：x_i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x_i，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＝（u_ij）（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：W_i为污染因子基本权重；c_i为污染因子实测浓度值，mg/L；S_i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）＝（u_ij）（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）。