基于模糊综合评判法的孟州地下水水质评价

基于模糊综合评判法的孟州地下水水质评价

地下水是一种有限的宝贵自然资源。由于地下水的隐蔽性、不可逆性、构成因素的多样性和系统的复杂性,一旦被污染,则难于再恢复其原来状态。为了防止地下水进一步污染,合理开采地下水,以及地下水管理模型的建立,正确评价地下水环境质量现状是十分必要的。1研究区域的自然环境特征研究区属温带大陆性季风型气候,夏季炎热多雨,冬春寒冷干燥。其地势西北高,东南低。地层主要为第四松散岩堆积物。2未超标位点在孟州共布置了34个地下水监测点,其中有7个未超标点位。这些监测点中的超标项目有氟化物、总硬度、可溶性总固体、硝酸盐氮、大肠杆菌等,其中最重要的污染物有氟化物、总硬度、大肠杆菌监。2.1内梅罗水质指数的测定方法具体步骤如下:2.1.1不同污染因子的评价分为不同组分的质量类别。表1显示了按类别确定单独成分的f2.1.2界定地下水质量级别式中:F——各单项组评分值Fi的平均值Fmax——各单项组评分值Fi的最大值n——项数据F值按下表2规定划分地下水质量级别:由于公式中考虑最大污染因子因素,是使参评项目中即使只有一项指标值偏高,而其它指标值均较低也会使综合评分值偏高,这就导致了综合评价意义的失效;另外,此方法可比性差,不同样本、不同地区的由F值定污染等级没有统一标准,非线性学科的出现克服了以上的不足,使地下水评价工作进入了崭新的阶段。2.2模糊综合评价法(1)建立因素集根据评价需要,取U为各单项污染因子集合,U{总硬度,硫酸盐,氟化物,可溶性总固体,氯化物,镉}(2)建立评估集Ⅴ为水质标准分级集合,即{Ⅰ级,Ⅱ级,Ⅲ级,Ⅳ级,Ⅴ级}(3)母内函数的确定根据实测值Ci可分别求出单项因子对I,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ级水的隶属度Y,隶属度可按下列隶属度函数计算:(4)单因素扩散评估将各监测因子的实际监测值代入相应的隶属度函数,计算其隶属度。由此可以诱导出单因子评价矩阵R(5)评价a1n式在权重确定方面,本文采用相对距离法来对孟州地下水进行评价,相对距离法通用公式是:然后归一化的权重向量A=(ai)1×n式中:ai——某井第i个污染因子的权值;Ci——第i个污染因子的实测值;i——表示第i个污染因子;j——评价标准的级别数;t——评价标准的最大级别数;Sij——第i个污染物的j级标准值。将上式按照《地下水环境质量标准》中的五级即可表示为:以孟州一号井为例经因子选择后的监测值,对其做权重处理(见表3、表4):(6)种存在特性的区域地下水综合评价方法组合的下一步运通过A和R进行模糊矩复合运算,复合运算在模糊数学里是通过模糊算子进行,B=AOR,得到的各监测点水质级别矩阵,按最大隶属度原则决定的该监测点的水质级别。常用的模糊算子有4种,即(1)取大取小法:(2)相乘取大法:(3)取小相加法:(4)相乘相加法:式中:∩表示运算时取最小值;∪表示运算时取最大值;bj为样本对第j级标准的隶属度;ai为第i个因子的权重;rij为第i个因子对第j级标准的隶属度。在这里,联合应用四种运算方法,并结合区域水文地质条件和水化学环境,对区域地下水进行了综合评价。对四种方法运算结果不一致的样本点,根据区域水文地质条件以及地下水环境来确定。基于安全性的考虑,一般选取其结果中最差的一级作为最终的评价结果。2.3水质标准的监测与补给根据上述计算结果可知,孟州达到I类水质标准的监测点没有,水质达到II类水水质标准的监测点在孟州范围内仅为38%,水质达到III类水水质标准的监测点在孟州范围内为61%。研究区内总硬度和氟化物超标比较严重,应做适当处理。研究区内水质较差,究其原因,沿山地带井位较深,多取用深层岩溶水,而岩溶水中钙镁即水的本底值较高;平原地带所出现较浅的井位,取用的是浅井水,不排除在接受雨水等补给时,将土攘中可溶性盐类带入水中;部分井位长期接受河流污水的补给,防污与自净能力较差;人类活动、农田用肥、生活污染等对研究区内水质影响也比较大。3地下水水土流失评价算子(1)采用模糊综合评判法来评价地下水环境质量,能比较客观、准确地反映地下水水环境质量状况。其主要特点是以多个指标的隶属函数(隶属度)刻划地下水污染程度或水质