裴曉崢

(山西晉環(huán)科源環(huán)境資源科技有限公司，山西 太原 030024)

引 言

地下水是人類生產(chǎn)、生活用水的重要的來(lái)源，地下水質(zhì)的質(zhì)量狀況直接關(guān)系到人類的生產(chǎn)、生活安全。隨著人類活動(dòng)對(duì)地下水環(huán)境影響的不斷加劇，地下水的水質(zhì)狀況不斷的惡化，給人類的生產(chǎn)、生活造成了較大的影響。地下水的污染預(yù)警主要是指對(duì)地下水的水質(zhì)狀態(tài)進(jìn)行不間斷的定量和定性的分析，確定其發(fā)生變化的趨勢(shì)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果給出不同的預(yù)警信息，便于對(duì)地下水水質(zhì)進(jìn)行保護(hù)。因此地下水的水質(zhì)污染預(yù)警體系應(yīng)包括水質(zhì)預(yù)警指標(biāo)、水質(zhì)的監(jiān)測(cè)預(yù)警模型以及根據(jù)不同污染狀況設(shè)定不同的預(yù)警等級(jí)，建立起一個(gè)地下水的水質(zhì)預(yù)警數(shù)據(jù)資源庫(kù)及決策支持體系。本文所研究的地下水水質(zhì)污染預(yù)警體系為區(qū)域地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)提供了一個(gè)重要的方法，能夠有效地降低地下水水質(zhì)污染所造成了影響，能夠?qū)Φ叵滤奈廴炯皶r(shí)作出反應(yīng)，采取有效措施防止水質(zhì)的進(jìn)一步惡化，具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。

1 地下水的水質(zhì)污染預(yù)警體系

地下水的水質(zhì)污染預(yù)警體系可以定義為一個(gè)具有多層次結(jié)構(gòu)的體系模型，根據(jù)地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)的難易程度和預(yù)警監(jiān)測(cè)全面性的要求，可建立如圖1所示的區(qū)域地下水水質(zhì)的污染預(yù)警體系[1]。

由圖1可知，在該預(yù)警體系的層次結(jié)構(gòu)中，其包含了單個(gè)水井中的水質(zhì)預(yù)警，也包含監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的

圖1 地下水的水質(zhì)污染預(yù)警體系層次結(jié)構(gòu)模型

全面的水質(zhì)的污染預(yù)警，包含了從點(diǎn)到面的全面的水質(zhì)污染預(yù)警評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)，其構(gòu)成了完整的預(yù)警系統(tǒng)，由于地下水處于不斷流動(dòng)和補(bǔ)充的狀態(tài)，是一種水質(zhì)特性隨時(shí)間和地點(diǎn)不斷發(fā)生變化的復(fù)雜的系統(tǒng)，因此在對(duì)區(qū)域內(nèi)的地下水水質(zhì)污染進(jìn)行預(yù)警時(shí)需要考慮監(jiān)測(cè)區(qū)域的地下水的水質(zhì)的地下空間特性，在對(duì)地下水水質(zhì)污染預(yù)警時(shí)，需要分為當(dāng)前狀態(tài)預(yù)警和水質(zhì)發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)警。

2 水質(zhì)污染預(yù)警評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

為了對(duì)地下水水質(zhì)污染程度及水質(zhì)狀態(tài)變化趨勢(shì)進(jìn)行準(zhǔn)確描述，呈現(xiàn)不同的預(yù)警狀態(tài)等級(jí)，首先對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)賦值。在建立監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)評(píng)價(jià)等級(jí)時(shí)，以國(guó)家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，根據(jù)綜合污染指標(biāo)法對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，可表示為[2]：

(1)

式中：P為水質(zhì)綜合指標(biāo)；n為實(shí)測(cè)水質(zhì)因子數(shù)量；Ci為各水質(zhì)因子的含量；Coi為各水質(zhì)因子的最高允許標(biāo)準(zhǔn)。

不同水質(zhì)綜合指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的預(yù)警級(jí)別和等級(jí)編號(hào)，如第45頁(yè)表1所示。

表1 不同水質(zhì)因子對(duì)應(yīng)的預(yù)警級(jí)別

在進(jìn)行單個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)水質(zhì)狀態(tài)分析的基礎(chǔ)上，將整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行聯(lián)立，使其呈網(wǎng)格化分布，并采用泛克里格法進(jìn)行空間評(píng)估，然后根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的任何一個(gè)網(wǎng)格上的水質(zhì)情況，按照各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)的等級(jí)編號(hào)EP在該監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)發(fā)生的概率進(jìn)行評(píng)估該監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的水質(zhì)污染等級(jí)，用數(shù)學(xué)公式可表示為[3]：

P[E(t)≤EP]≥α

(2)

式中：E(t)為某時(shí)刻的監(jiān)測(cè)的水質(zhì)污染情況；EP為

各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)等級(jí)編號(hào)；α為監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的水質(zhì)的保證率。

由各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)狀態(tài)推算出的監(jiān)測(cè)區(qū)域的水質(zhì)狀態(tài)等級(jí)，如表2所示。

表2 各監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的水質(zhì)狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果

3 地下水水質(zhì)污染預(yù)警體系總體結(jié)構(gòu)

基于地理信息系統(tǒng)的地下水質(zhì)污染預(yù)警體系的總體結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖2 前連桿銷接點(diǎn)處力傳遞系數(shù)變化情況

由圖2可知，該預(yù)警體系主要包括地理信息系統(tǒng)(GIS)數(shù)據(jù)庫(kù)[4]、水質(zhì)信息模塊、預(yù)警專題以及圖形模塊。

在地理信息系統(tǒng)(GIS)數(shù)據(jù)庫(kù)中利用空間測(cè)量地圖，對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的地理信息情況(河流、湖泊分布、土地利用、垃圾處理站、各水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、地下水分布信息等)進(jìn)行匯總表并以三維地圖的形式儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)中。

水質(zhì)信息模塊，主要用于對(duì)各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的水質(zhì)狀態(tài)進(jìn)行不間斷監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)顯示出各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)內(nèi)的水質(zhì)變化情況及水質(zhì)等級(jí)編號(hào)，同時(shí)能夠?qū)Ω鞅O(jiān)測(cè)站點(diǎn)要監(jiān)測(cè)的水質(zhì)因子的情況進(jìn)行顯示和查詢。

預(yù)警專題，該模塊是地下水水質(zhì)污染預(yù)警體系的核心系統(tǒng)，主要是對(duì)各水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的水質(zhì)進(jìn)行分析并判斷水質(zhì)狀態(tài)，利用各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的水質(zhì)情況在預(yù)先編制的邏輯判斷程序的作用下判斷整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的水質(zhì)狀態(tài)，對(duì)水質(zhì)變化趨勢(shì)進(jìn)行分析并發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警信號(hào)，通過(guò)不同顏色等級(jí)的信號(hào)表示水質(zhì)狀態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)基于地理信息系統(tǒng)的地下水質(zhì)污染預(yù)警體系的整體結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行了分析，同時(shí)對(duì)在該預(yù)警體系內(nèi)單個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)水質(zhì)的預(yù)警評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)算方法進(jìn)行了分析，結(jié)果表明。

1) 該水質(zhì)污染預(yù)警體系不僅能有效的對(duì)單個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)和預(yù)警而且能夠有效的對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的水質(zhì)狀態(tài)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)和預(yù)警。

2) 該水質(zhì)污染預(yù)警體系集地理信息、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、預(yù)警、評(píng)價(jià)于一體，可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)，能極大的提升對(duì)區(qū)域地下水水質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)效率和監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性。