一种新内梅罗指数法的修正方法及应用

倪天翔，杨 庆，王俊豪，赵 慧，金华丽，乔 玲

(1.中国地质环境监测院,北京 100081; 2.北京市水文地质工程地质大队,北京 100195;3中国地质大学,北京 100083)

内梅罗指数法是沿用了23年的地下水质量标准(GB/T 14848—1993)中推荐的地下水综合评价方法[1～4]。2018年5月1日开始实施的地下水质量标准(GB/T 14848—2017)[5]中已经没有该方法。但经过二十多年的广泛使用，该方法同综合模糊评判法、单因子指数法一样，仍然不失为一种经典方法。该方法计算过程简洁，能够定性和定量的反映水质污染的性质和程度。但是，内梅罗指数法也存在一些缺陷[6～10]，对其进行修正可以更加客观地评价地下水质量状况。

1 内梅罗指数法

1.1 内梅罗指数法的步骤

内梅罗指数法的步骤可以概括如下：

(1)根据地下水质量标准中的地下水质量分类指标进行各单项组分评价，划分组分所属质量类别。

(2)对各类别按照表1的规定分别确定单项组分的评价分值Fi。

表1 地下水质量评分

(3)计算综合评价分值F：

(1)

(2)

Fmax——各单项组分评分值Fi的最大值；

n——项数。

(4)根据F值，按照表2的规定划分地下水质量级别。

表2 地下水质量分级Table2 The classifications of ground water quality

1.2 利弊分析

由式(1)可以看出,内梅罗指数法在公式中给予了最大值和平均值相同的地位。该方法运算简洁,物理意义清晰[1,6～7]。可以根据求得的F值方便的比较不同地区的地下水质量状况。但是,内梅罗指数法也有一些不足之处。

Fi在各级水质指标临界值附近突变，而污染物浓度却是连续分布。在各级标准附近，污染物浓度的微小变化都将导致Fi值的较大变化，而在同一级标准范围内，污染物浓度变化却对Fi值没有影响，使得Fi并不能客观地反映出污染物的浓度情况，降低了环境质量评价的灵敏度。

0.707Fmax

(3)

在Fmax确定的情况下，F值只能在非常小的范围内波动。又由于Fmax取值只能是0、1、3、6、10几个离散的值，可以得出F值的可能范围(表3)。

表3 F值的可能范围

对照表2和表3可以看出，Ⅳ类水的取值范围和F值可能范围的重合范围极小，只有当F值介于4.242～4.25之间时，即Fmax=6且又较小时，评价结果才有可能为Ⅳ类，使得评价结果失实。

对于内梅罗指数法的上述问题，一些研究给出了修正方法[1～2,6～10]。何增辉[9]在平均值中引入权重值，用加权平均值代替算术平均值，在平均值中突出了对环境和人体危害程度较大的指标，但因没有对最大值进行修正，修正方法对最终结果影响较小。李玲玲[2]、李小丽[7]用最大值和算术平均值的均值代替最大值,削弱极大值的作用。但此种方法大幅降低了F值计算结果,却仍然沿用原有的标准值范围。并且，该方法并没有解决Fi值不连续的问题。寇文杰[6]提出了一种使Fi值连续的修正方法，但因修正后的Fi期望值小于修正前，导致计算出的所有最大值都比修正前小，影响了评价的客观性。因此，有必要对内梅罗指数法提出一种新的修正方法解来决上述问题。

2 修正内梅罗指数

2.1 对Fi值的修正

(4)

(5)

(6)

u——水样某单项组分的浓度；

Si——水样该单项组分的第i级标准值。

2.2 对的修正

(7)

当参加评分的项目数n≤5，m=n；当n>5时，m一般取5，在地下水污染较为严重的地区，适当增大m值，根据实际情况确定。

图1 Fi值与污染物浓度u关系曲线图Fig.1 Relation curve of Fi and u

3 实例应用

选取北京市水文地质工程地质大队取得的怀柔雁栖开发区及周边16个监测点地下水样品测试数据进行评价，参评指标包括总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、氯化物、铁、锰、铜、锌等地下水质量标准中涉及的指标27项。评价结果见表4。

表4 评价结果

图2 修正前后F与Fmax关系图Fig.2 Relation between F and Fmax before and after improvement

在表4中，水样7的Fmax为6，按照单因子法，显然有某一项指标处于Ⅳ水标准。传统内梅罗指数法对这个水样的评价结果为Ⅳ类水。按照新方法，该点污染最严重的指标值仅略高于S3，属于Ⅳ类水中的低限，综合所得出的水质为Ⅲ类水。根据地下水质量标准[4]，Ⅲ类水主要适用于集中式生活饮用水源，而Ⅳ类水作为生活饮用水源需要适当地处理。因此这种方法应用于Fmax略高于S3的监测点时需要慎重。

4 结论

(3)一般情况下，经该方法计算得出的F值能够更加客观的反映地下水质量状况。但这种方法应用于评价Fmax略高于S3的监测点水质时有可能低估污染程度，在这种情况下需谨慎应用。

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