综合评价法在新疆图拉-沙吉海勘查区地下水水质评价中的应用

2016-08-18王璐

地下水 2016年4期

关键词：图拉水质评价勘查

王　璐

(新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆乌鲁木齐 830000)

综合评价法在新疆图拉-沙吉海勘查区地下水水质评价中的应用

王璐

(新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆乌鲁木齐 830000)

地下水水质直接关系到当地居民的生活饮水安全，历来是各级政府高度重视的民生问题之一。我国新疆地区矿产资源储量巨大，是西部大开发的重点，但同时也会给当地环境带来影响，尤其是地下水资源。以图拉-沙吉海勘查区为实例，介绍了综合评价法在地下水水质评价工作中的应用情况，为以后类似的工作提供了一定的可借鉴经验。

图拉-沙吉海；地下水；水质评价；综合评价法

地下矿产资源的开发对促进当地经济、提高人们生活水平等都有着重大意义，然而伴随而来的环境问题愈发严重，诸如地下水污染、水位下降、地表植被破坏等。地下水是目前新疆居民日常饮水的主要手段，保证地下水水质直接关系到当地居民的饮水安全和社会稳定。很多学者通过研究，总结了一系列卓有成效的地下水水质评价方法，其中综合评价法通过结合几种方法的优点，得出的结果较为精确，因而被广泛应用。

1　勘查区概况

图拉-沙吉海普查区处于新疆西北部，准噶尔盆地西北缘，东西长约216 km，南北宽约118 km，面积约为14 000 km2，辖属三个行政区，其中塔城地区和布克赛尔县管辖的面积为12 166 km2(占比86.9%)，阿勒泰地区的吉木乃县和福海县的管辖的面积分别为742 km2(占比5.3%)和1 092

km2(占比7.8%)，区内另有新疆生产建设兵团第十师一八四团(夏孜盖)的一个团场单位。图拉-沙吉海普查区拥有储量丰富的煤炭、石油、天然气等矿产资源。本次工程的主要目的是评价勘查区内的地下水水质，为以后矿区建设提供必要的地质参考资料。

2　综合评价法在地下水水质评价中的应用

2.1综合评价法介绍

综合评价法其本质是通过结合多个评判指标结果综合判断地下水水质情况，最具代表性的方法包括F值评分法、模糊综合评判法等[1]。

1) F值评分法

应用该方法时，首先对各项组分进行评价，划分它们的质量类别。可按照下表1来确定单项组分分值。

表1　地下水综合评价分值F划分标准及用途

然后根据公式(1)确定评价分值F和水质等级(见表2)。具体如下：

表2　地下水质量分级标准

2)模糊综合评判法

该方法的本质是根据多因素影响，通过模糊变换对应用对象作出综合评价，使一些不确定因素量化。其主要应用步骤如下：

(1)建立因素集和评价等级

根据测量区域实际情况建立对水质影响较大的因素集合；将水质进行分级，一般分为优良、良好、较好、较差、极差五等级[2]。

(2)建立函数，构造矩阵

一般采用半梯形求两端等级；采用对称山求中间等级隶属度。根据影响因素和评价等级来构造矩阵。其中第一级和第j级水质隶属度函数分别如下：

式中：rij为评价指标i对j级水质的隶属度；Ci为实测数值；Sij为评价指标j级水质标准值。

假设评价指标的数目为n；水质标准级别为m，则构造的矩阵R形式如下：

(3)权重确定

评价因素对水质的影响大小不一，当多种因素共同作用时，可能会发生协同或拮抗作用[3]。因此一般采用浓度超标加权法对权重进行计算，具体见公式(2)(3)。

(2)

(3)

式中：Wi为评价指标权重(其他字母含义同上)。

(4)综合计算

将各项指标权重与构造的评价指标进行复合计算，最终得到评价指标隶属于各评价等级的程度矩阵B，根据取最大值原则来确定等级。B的计算格式如(4)。

B=W×R=(W1,W2,W3,W4,W5)

(4)

2.2图拉-沙吉海勘查区地下水水质评价

本次评价主要依据《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)和其它有关标准，并对比分析了普查区历年的水质分析资料，进行水质适应性评价和水质优劣评价[4]。

本次共采集图拉-沙吉海勘查区地下水样品160组，进行水质简分析117组，全微量分析45组。其中和布克谷地的水质分析样品数目约占全区的68%，吉力湖西约占11%，

玛纳斯湖北约占21%。之后采用F值评分法和模糊综合评判法对水质进行评价。

2.2.1质量分级标准的确定

通过对对普查区所取水样进行简分析及全微量分析，测得水质中主要成分如下：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-、Fe3+、NH4+、Al3+、NO3-、NO2-、Mn、Pb、Zn、Cd、Mn、Co、Ni、溶解性总固体、总硬度、侵蚀性CO2-、阴离子洗涤剂。本项目分级标准按照下表3(部分)进行评判[5]。

表3　地下水水质分级标准　mg/L

2.2.2评价过程分析

(1)对所取水样进行编号。根据地下水综合评价分值F划分标准和质量分级标准，利用公式(1)对F值进行计算，具体计算结果(部分)见下表4。

表4　F值评分法评价地下水水质结果

(2)利用降半梯和升半梯形求第Ⅰ和Ⅴ类隶属度，之后采用对称山求其他隶属度，最终构造出模糊矩阵。以5号水样为代表进行计算，得出其为Ⅰ类水的概率为10.5%，Ⅱ类水概率为20.5%，Ⅲ类水概率为22.3%，Ⅳ类水概率为39.6%，Ⅴ类水概率为7.1%。最终确定5号样品水质为Ⅳ类[6]。

2.2.3评价结果分析

(1)和布克谷地地下水质量级别F值介于0.71～0.75之间，大部分为0，矿化度<0.5 g/L，PH值7.10～8.50，各项指标大部分为I类。该区地下水适合用于生活饮用等各种用途。分析原因是该区属于整个区域的地下水补给区，降水丰富、蒸发微弱，断裂、裂隙发育，地下水补给来源充沛，水交替强烈，更新周期短；

(2)吉力湖西地下水水质相对较差，该区地下水质量级别F值主要分布在4.38～7.2之间，水化学类型主要为SO42-型。该区域内地下水适合用于农业及部分工业用水，经处理后可作为生活饮用。分析原因是该区域山势低缓，为低中山区和丘陵区，不利于降水的汇集，地表水体稀少，蒸发强烈，地下水补给来源贫乏，地下水交替更新周期长，故该区SO42-、Na+离子含量较高；

(3)玛纳斯湖北地下水集中在开采区，且分布有多个工矿企业，水质主要为较差水和极差水。该区水质影响因素与吉力湖西较差水影响因素相同，受区内地形地貌以及气候条件影响，地下水交替更新周期长，SO42-、Na+离子含量较高，pH值7.50～8.57，矿化度一般为0.8～1.5 g/L。该区地下水质量级别F值介于4.36～7.2之间，该区域内地下水适合用于农业及部分工业用水，经处理后可作为生活饮用。