模糊综合判别法在西藏某铜矿山水质评价中的应用

2016-06-15张锁柱薛彦东

地下水 2016年1期

关键词：矿山开采水质评价

张锁柱，薛彦东

(1.华北有色工程勘察院有限公司，河北石家庄 050021；2.北京地矿工程建设有限责任公司，北京 100015)

模糊综合判别法在西藏某铜矿山水质评价中的应用

张锁柱1，薛彦东2

(1.华北有色工程勘察院有限公司，河北石家庄 050021；2.北京地矿工程建设有限责任公司，北京 100015)

[摘要]首先总结了目前矿山开采对地下水资源的影响和地下水水质评价的方法，介绍模糊综合判别法的基本原理。然后结合西藏某铜矿山水质分析资料，分析矿山开采对地下水资源的影响，并利用模糊综合评判法对矿区地下水水质做出了比较合乎实际的评价。最后提出矿区水资源的保护措施和污染防治工作的建议。

[关键词]矿山开采；水质评价；模糊综合判别法

1 概述

地下水是淡水资源的重要组成部分，约占全国地下水资源总量的1/3。随着人口的增长、经济的发展和城市化进程的加快，地下水资源出现了严重危机，主要表现在地下水的超量开采和污染加剧两个方面[1,2]。有关监测数据表明，我国约有64%的城市地下水受到严重污染，33% 的城市地下水受到轻度污染。由于地下水流速缓慢，含水层对污染物质的净化作用小，一旦受到污染很难进行治理，有时几乎无法恢复。矿山是我国主要的环境污染源，矿山开发过程中，对矿区及周边地下水的水量、水质及水循环均产生较大影响[3,4,5]。

水质的评价方法很多，如单因子评价法、综合指数法、人工神经网络模型、灰色聚类法、模糊综合评价法等。模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评标方法对水质评价中的一些模糊性问题进行定量化处理，根据模糊数学的隶属度理论将定性评价转化为定量评价，在水质评价上效果较好[6-9]。

本文以西藏某铜矿山为例，在水质评价的基础上，分析采矿活动对地下水的影响，并提出地下水的保护措施和污染防治工作的建议。

2模糊综合评判法原理

模糊综合判别是模糊数学在决策分析中的一种应用。在模糊环境中，运用模糊集合概念权衡各种因素，给对象优劣以综合评价的方法。决策目标为对各待选方案的优劣做出评判。评判活动由待评估因素(性能指标)和评语两方面构成，由于一般涉及多种因素，必须进行综合评判。因素和评语一般都有模糊性，需用模糊集合和模糊关系(矩阵)刻画待评估因素和评语，并用相应的运算描述评判活动，并做出带有模糊性的结论。

2.1评价因子

记评价因子的集合为：U={u1，u2，…，um}，其中，ui(i=1，2，…，m)为参与评价的6个因子；评价等级的集合为：V={v1，v2，…，vn}，其中，vj(j=1，2，…，n)为参与评价因子的n个评价等级；

表1　隶属度函数

2.2隶属度函数

每个评价因子隶属于不同评价等级的程度称为隶属度，记为rij。第i个评价因子的实测值为xi；第i个评价因子所对应的第j级的评价标准值为sij。隶属度函数见表1。

计算各评价因子的隶属度，建立单因素评判矩阵R：

2.3权重分配

考虑每个参与评价的因子对水质的影响不同，应有不同的侧重，故对每个参与评价的因子赋予不同的权重，组成参与评价因子的权数矩阵W：

w=[w1w2…wm]

式中，m为评价因子的个数，n为评价等级的个数，w的计算公式如下：

2.4评价结果

Y=w·R=[y1y2…ym]

根据最大隶属度原则，取y=max(yi)，即得相应的综合评价等级。

3工程实例

3.1研究区概况

研究区位于青藏高原南部“一江两河”开发区中部，属于青藏高原隆起高山深切割区，地势中间高两侧低，地下水的主要补给方式是大气降水入渗补给和河流入渗补给。矿区内井水及老塘水等地下水的水质全分析数据见表2。

3.2地下水影响分析

研究区地下水水化学类型有七种： (1)HCO3·SO4-Ca；(2)HCO3·Ca；(3)HCO3·Ca-Mg；(4)SO4-HCO3·Ca；(5)SO4-HCO3·MgCa；(6)SO4·Ca；(7)SO4·Ca-Mg。根据阴离子含量分为HCO3型和SO4型，前者包括(1)～(3)三种，后者为(4)～(7)四种。根据阳离子含量分为Mg型和Ca型，除(5)为Mg型外，其余均为Ca型。据此，不同类型地下水所占比例见图1，根据离子含量，地下水和地表水均以SO4型、Ca型水为主。

3.3地下水水质评价

本文根据矿区地下水的特点选择SO42-、总硬度、矿化度、Cu2+这四项因子来进行分析。结合国家地表水环境质量标准(GB3838-2002)[10]，将每个评价因子分为5级，评价因子及其分级情况见表3。