馬 莉，康衛(wèi)東，王潤蘭，孫繼朝

(1.西北大學地質(zhì)學系，陜西 西安710069;2.中國地質(zhì)科學院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所，河北 石家莊050061)

榆林地區(qū)處于毛烏素沙地與黃土高原過渡地帶，總地勢西北高、東南低，海拔800～1 400 m。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構造單元屬鄂爾多斯臺向斜陜北臺凹東翼地區(qū)，地質(zhì)活動相對穩(wěn)定，巖層構造簡單，地殼無大型褶皺和斷裂。大部分地表被新生界第四系黃土層覆蓋。在較深河谷有裸露基巖，以三疊系地層為主。榆林市屬中溫帶干旱大陸性季風氣候區(qū)，四季分明，冷暖有序，日照充足，降水量不足且年際變化大，不能滿足農(nóng)業(yè)需要。長城沿線以北的毛烏素沙漠灘地區(qū)表土疏松、地形平緩，十分有利于大氣降水的入滲補給與儲存;長城沿線以南的黃土丘陵溝壑區(qū)地形破碎，以黃土梁峁為主，溝谷深切至基巖，補給條件差，排泄條件好，不利于地下水的儲存［4］。

評價區(qū)位于陜西省榆林市榆陽區(qū)內(nèi)，包括榆林城區(qū)及周邊的牛家梁鎮(zhèn)、麻黃梁鎮(zhèn)、金雞灘鎮(zhèn)等多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)及橫山縣白界鄉(xiāng)的一部分。

1 評價標準、方法和參數(shù)

1.1 評價標準

依據(jù)《地下水質(zhì)量標準》(GB/T14848-93)、《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2006)，參照《地下水質(zhì)量標準》(報批稿)(GB/T14848-2007)，對榆林市地下水水質(zhì)狀況進行分析評價。

依據(jù)我國地下水質(zhì)量狀況和人體健康基準值，參照生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等用水水質(zhì)要求，將地下水質(zhì)量劃分為五類［5］。

Ⅰ類:地下水化學組分含量低，原則上適用于各種用途;

Ⅱ類:主要反映地下水化學組分的天然背景含量。適用于各種用途。

Ⅲ類:以人體健康基準值為依據(jù)，主要適用于集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水;

Ⅳ類:以農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水質(zhì)量要求以及人體健康風險為依據(jù)，適用于農(nóng)業(yè)和部分工業(yè)用水，適當處理后可作生活飲用水;

Ⅴ類:不宜作生活飲用水，其他用水可根據(jù)使用目的選用。

1.2 評價方法

本文對評價方法有代表性的GB/T14848-2007《地下水質(zhì)量標準》(報批稿)中的單指標評價法、內(nèi)梅羅指數(shù)法和模糊數(shù)學法等3種評價方法進行對比。

單指標評價法以地下水水質(zhì)調(diào)查分析資料或水質(zhì)監(jiān)測資料為基礎，按照評價指標所在的限值區(qū)間確定地下水質(zhì)量類別，不同地下水質(zhì)量類別的指標限值相同時，從優(yōu)不從劣。例如:某地下水樣品的氯離子含量為400 mg/L，屬Ⅴ類，其余指標均低于Ⅴ類。則該樣品水質(zhì)類別定為Ⅴ類。單因子評價方法不適宜水質(zhì)的綜合評價，但其評價結果對于了解單一組分超標程度，區(qū)分影響地下水水質(zhì)的主要組分，以及評判其他評價方法的評價結果的合理性提供依據(jù)。

內(nèi)梅羅指數(shù)法，即以標準中各項目濃度水平的劃分級別為基礎，用綜合評價分值的方法來對地下水進行評價。計算公式計算綜合評分值PⅠ。

式中:Ci為i組分的實測值;C0為i組分的比較值。

表1 內(nèi)梅羅指數(shù)法地下水質(zhì)量級別劃分標準

模糊數(shù)學綜合評價法是依據(jù)模糊變換原理，對地下水水質(zhì)評價過程中的不分明性加以描述，將一些邊界不清、不易定量的因素定量化［7］。模糊數(shù)學法綜合評價的結果是通過權重矩陣(A)與隸屬度矩陣(R)合運算完成的，其實質(zhì)是對各評價因子進行加權的過程［8］。復合運算在模糊數(shù)學里是通過“取小取大法則”進行的。就是在A與R復合時，相乘取小值，相加取大值，并以符號“∧”代表取小，以符號“∨”代表取大。A和R復合運算時有四種復合算子可供選擇，為相乘取大，相乘相加，取小取大，取小相加。

1.3 評價參數(shù)

本次研究在榆林采集地下水樣品52個(圖1)，根據(jù)《地下水污染調(diào)查評價規(guī)范》(DD2008-01)，結合測試結果，選擇有分類標準且有檢出的指標作為參評指標，本論文選用12項常規(guī)指標:pH、鈉(Na)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、氯離子(Cl-)、硫酸根)、總硬度(TH)、溶解性總固體(TDS)、COD、總鐵(Fe)、錳(Mn)、鋅(Zn)和7項無機毒理指標:硝酸鹽()、亞硝酸鹽()、氟化物(F-)、鉛(Pb)、六價鉻(Cr6+)、砷(As)、鋇(Ba)共19個指標作為評價指標。選評指標的限值以《地下水質(zhì)量標準》(GB/T14848-2007)(報批稿)為基礎，結合國家飲用水衛(wèi)生標準及國外相關水質(zhì)標準而確定(表2)。

表2 地下水質(zhì)量評價指標及其限值

2 地下水質(zhì)量評價結果對比分析

2.1 評價結果

根據(jù)單指標評價方法，對52個樣品進行單指標評價，評價結果顯示在52個樣品中，符合Ⅱ類的水點16個，占總取點數(shù)的 29.6%，符合Ⅲ類的水點 12個，占總取點數(shù)的22.2%，符合Ⅳ類的水點18個，占總取點數(shù)的33.3%，符合Ⅴ的類水點6個，占總取點數(shù)的14.8%(圖2)，無Ⅰ類水。從單指標評價結果來看研究區(qū)地下水超標情況較嚴重。

圖1 研究區(qū)地下水采樣點分布圖

圖2 單指標評價餅圖

根據(jù)內(nèi)梅羅指數(shù)法評價結果，水質(zhì)Ⅰ～Ⅴ類的水點的個數(shù)分別為:31、12、3、1、5，所占總取點數(shù)的比例分別為:57.4% ，22.2% ，7.4% ，1.9% ，11.1%(圖3)。

圖3 內(nèi)梅羅指數(shù)法評價餅圖

根據(jù)模糊綜合評價結果，利用四種復合算子，得到水質(zhì)Ⅰ～Ⅴ類水點的個數(shù)所占總取點數(shù)的比例(表3、圖4)。

表3 模糊數(shù)學綜合評價結果

2.2 對比分析

分別利用三種方法對研究區(qū)地下水質(zhì)量進行綜合評價，評價結果對比見表4、表5。指數(shù)評價結果中Ⅴ類水比重11.1%小于模糊綜合評價結果Ⅴ類水比重16.3%，Ⅰ類水比重57.4%大于模糊綜合評價結果中Ⅰ類水比重35.2%，其評價結果中Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅴ類水比重較大，Ⅲ、Ⅳ類水的比重較小。(3)模糊綜合評判法由各評價因子的權數(shù)分配作為行向量構成權重矩陣，它反映樣品中各地下水評價因子在地下水總體影響中各自的貢獻，內(nèi)梅羅指數(shù)法和模糊綜合評判法都強調(diào)超標組分對評價結果的影響程度，模糊綜合評價結果描述地下水質(zhì)量特征更符合區(qū)域地下水總體特征。

圖4 模糊數(shù)學綜合評價法餅圖

表4 地下水質(zhì)量評價表

表5 不同評價方法評價結果比較表

圖5 地下水綜合質(zhì)量空間分布圖

3 結語

(1)達標的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類水點在研究區(qū)內(nèi)各處都有分布，說明研究區(qū)地下水綜合質(zhì)量整體較好;(2)超標的Ⅳ、Ⅴ類水點主要集中分布在榆林老城區(qū)以南的河谷區(qū)，超標點所在區(qū)域的共同特點是人口密度較大，工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動頻繁，而且地下水位埋深不大，局部地下水質(zhì)變差與地表人類活動的密切相關。(3)作為榆林市主要供水水源的水質(zhì)均為Ⅰ類，目前城市居民飲水安全是有保障的。

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