王剛 魏繼壯

摘要：在人類進(jìn)行重要的生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)，都會(huì)不可避免的排出工業(yè)廢水，而其中有一部分工業(yè)廢水沒有正常流入環(huán)保處理流程，而是被直接排放進(jìn)入地下水區(qū)域，而且因地下水在開采過程中的管理缺失，出現(xiàn)過度開采的情況導(dǎo)致地下水自潔能力變差，無法消納過量水污染。種種原因?qū)е铝说叵滤廴境潭炔粩嗌仙?，?yán)重危害了人民群眾的飲水安全，也給生產(chǎn)制造、生活用水造成了負(fù)面影響。地下水的水質(zhì)污染預(yù)測警告是當(dāng)前世界上水文地理學(xué)術(shù)界的研究重點(diǎn)與熱點(diǎn)，因地下水資源質(zhì)量直接關(guān)系到人類的健康與生產(chǎn)，所以加強(qiáng)相關(guān)管理保護(hù)的重要性不言而喻，地下水資源污染預(yù)測警告體系研究勢在必行。

關(guān)鍵詞：烏魯木齊；地下水污染；安全預(yù)警；指標(biāo)構(gòu)建

1.引言

根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查，烏魯木齊流域地表水徑流總量為4.6364億方/年，地下水天然資源為2.63億方/年，合計(jì)為7.2664億方/年。人均水量621方/年，全國人均水量2700方/年，相差四倍多，而我國人均水量僅居世界第五位。自1966年以來地下水位下降了10m左右，年平均下降0.54m。三甬碑一水廠3號(hào)井，1966年地下水位7.57m，至1983年地下水位下降到17.29m，礦化度從0.28g/L，增加到0.5g/L。做好地下水污染預(yù)警體系對(duì)安全使用地下水有著重要的意義，本文對(duì)于烏魯木齊的地下水污染預(yù)警體系進(jìn)行了相應(yīng)的研究和對(duì)未來需要注意的問題進(jìn)行了討論。

2.地下水污染預(yù)示警告體系的定義

（1）地下水資源的水質(zhì)質(zhì)量在各種環(huán)境因素的影響下會(huì)發(fā)生變化，因此對(duì)其使用確定性和確定量的分析方法必不可少。從這個(gè)基礎(chǔ)上，可以預(yù)測出地下水資源的動(dòng)態(tài)性變化發(fā)展形勢以及發(fā)展的速度，并確立各個(gè)級(jí)別的預(yù)示警告信息。在進(jìn)行地下水資源預(yù)警應(yīng)用時(shí)，正確選擇預(yù)示警告指標(biāo)因子和確立客觀指標(biāo)體系都是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對(duì)于地下水的水質(zhì)安全狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，主要利用不間斷的確定量與確定性檢查分析，利用分析結(jié)果來抓住水質(zhì)的變化趨勢[1]。

（2）對(duì)于水質(zhì)的污染預(yù)警模型體系可以簡單化的定義成多個(gè)層次的理論模組，根據(jù)不同地下水資源質(zhì)量檢測的難度和對(duì)預(yù)示警告檢測參數(shù)是否全面的要求，可以歸納出如圖1所示的烏魯木齊地下水資源質(zhì)量污染預(yù)示警告體系。由圖1可了解到，在該預(yù)示警告體系的模型結(jié)構(gòu)中，包含了對(duì)于單個(gè)水源井的水質(zhì)檢查預(yù)警，也包括了全部區(qū)域的水資源質(zhì)量污染檢查預(yù)警。從線到面的完整水資源質(zhì)量檢測評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)，組成了全面完整的預(yù)示警告系統(tǒng)。

指示標(biāo)準(zhǔn)體系意味對(duì)于多個(gè)個(gè)體所展現(xiàn)的研究對(duì)象特性有著相互獨(dú)立但又相互影響的指標(biāo)因子所構(gòu)成的整體有機(jī)體系。對(duì)于地下水資源的污染預(yù)示警告需要在具體污染情況和未來污染風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上建立，為此地下水的污染預(yù)示警告體系實(shí)際上是由一系列相互有所聯(lián)系并且能夠互相產(chǎn)生影響效果的有機(jī)評(píng)價(jià)指標(biāo)所構(gòu)成的統(tǒng)一體系。污染情況與污染潛在風(fēng)險(xiǎn)的分析評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主要應(yīng)用于地下水資源質(zhì)量現(xiàn)狀和受污染的可能性，而整個(gè)預(yù)警指標(biāo)體系則是在整合污染狀況與風(fēng)險(xiǎn)體系以及其他一些預(yù)示警告因素基礎(chǔ)上來對(duì)地下水總體污染的程度進(jìn)行預(yù)測分類（如表1）。

縱觀現(xiàn)階段國際和國內(nèi)水資源預(yù)測警告指標(biāo)的構(gòu)建現(xiàn)狀，國際上對(duì)此尚在研究之中，還未構(gòu)建一套標(biāo)準(zhǔn)方法。國內(nèi)在2000年就已開展地下水資源污染指標(biāo)的構(gòu)建研究，發(fā)展至今，地下水資源污染檢測預(yù)警體系基本可以完善化應(yīng)用[2]。

3.對(duì)水質(zhì)資源污染程度預(yù)警的標(biāo)準(zhǔn)與方法

（1）經(jīng)過歸納與總結(jié)當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于構(gòu)建地下水資源污染預(yù)測警告的種種體系、方法、及思路，總體可整理為四類大方法，分別是定義分析、過程檢查、多層分析以及綜合定義分析。

定義分析法即為對(duì)整塊地下水資源的某一個(gè)具體技術(shù)特征或是屬性進(jìn)行深層解釋分析，針對(duì)這個(gè)重要的技術(shù)特征屬性來確定地下水資源環(huán)境的生態(tài)健康狀況和具體污染情況，以便做出是否進(jìn)行預(yù)警的判斷。過程檢查法即為在已研究完備的地下水資源污染化學(xué)結(jié)構(gòu)和規(guī)律的基礎(chǔ)上，從一些特定理論模塊出發(fā)，分析污染預(yù)測警告的主要現(xiàn)象，并根據(jù)相應(yīng)的檢測結(jié)果構(gòu)建出的預(yù)測警告體系。

多層分析法即為將龐大且難以處理的復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行分解化，從多個(gè)層次階段和因素去完成分解，最終達(dá)成確定量與確定性的結(jié)果，屬于一種系統(tǒng)性方法。國際上很多學(xué)者將多層分析法結(jié)合到了地下水資源污染預(yù)測警告當(dāng)中，比較常見的應(yīng)用區(qū)域是將表層預(yù)測警告體系中的某個(gè)關(guān)鍵信息作為目標(biāo)層面，能夠引起結(jié)果修改的關(guān)鍵因素作為評(píng)價(jià)準(zhǔn)則層次，通過這些層次來構(gòu)造出相應(yīng)的指標(biāo)層。結(jié)合所有層次來組成以指標(biāo)層為主要體系的地下水資源污染警告標(biāo)準(zhǔn)體系。

綜合定義分析法即為在一些水文地理位置的狀況較為特殊或是具有研究意義的區(qū)域來講以上三種方案合并使用來構(gòu)成對(duì)地下水資源污染情況的預(yù)測警告體系，可以通過結(jié)合分析來得到較為系統(tǒng)以及全面的預(yù)測結(jié)果。通過對(duì)各種分析的策略進(jìn)行結(jié)合，得出的地下水污染數(shù)據(jù)可以分析出污染的情況、污染發(fā)生的具體過程、以及污染將來會(huì)產(chǎn)生演化的趨勢。

（2）為了結(jié)合方法來對(duì)地下水資源質(zhì)量的污染級(jí)別和水資源質(zhì)量變化的態(tài)勢進(jìn)行準(zhǔn)確描述，最終導(dǎo)向各個(gè)預(yù)測警告的等級(jí)。對(duì)水資源質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)級(jí)且設(shè)置數(shù)值是最優(yōu)先的工作，對(duì)烏魯木齊監(jiān)測區(qū)域的水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)建立綜合等級(jí)時(shí)，應(yīng)使用中國國家基本水質(zhì)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)作為出發(fā)點(diǎn)，利用綜合污染指標(biāo)數(shù)據(jù)來檢測目標(biāo)區(qū)域的水資源污染情況，可使用P=1n∑ni=1CiCoi公式來進(jìn)行。其中：P即為水資源質(zhì)量綜合指標(biāo)數(shù)據(jù)；n即為實(shí)際測量得到的水資源質(zhì)量因子數(shù)額；Ci為各個(gè)水資源質(zhì)量因子在其中的含量；Coi為各個(gè)水資源質(zhì)量因子所允許的最高極限標(biāo)準(zhǔn)。各個(gè)水質(zhì)有著不相同的指標(biāo)，每個(gè)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的預(yù)測警告級(jí)別和等級(jí)數(shù)據(jù)（如表2）。

從單獨(dú)檢測區(qū)域的水資源質(zhì)量分析的基礎(chǔ)出發(fā)，把所有檢測區(qū)域的檢測結(jié)果進(jìn)行聯(lián)合網(wǎng)格化操作，并使用范克里格法進(jìn)行空間中的系統(tǒng)評(píng)估，再使用檢測區(qū)域內(nèi)的某一個(gè)網(wǎng)格水資源質(zhì)量狀況來確定該檢測區(qū)域內(nèi)的水資源質(zhì)量污染等級(jí)，使用數(shù)學(xué)公式可以表達(dá)為：P[E（t）≤EP]≥α。在此工事中E（t）表達(dá)為某一時(shí)間點(diǎn)的水質(zhì)量污染檢查情況，Ep表達(dá)為各個(gè)檢查點(diǎn)的水資源質(zhì)量等級(jí)號(hào)碼；a表達(dá)為檢查區(qū)域內(nèi)的水資源質(zhì)量保證幾率。

最后由所有檢查點(diǎn)的水資源質(zhì)量數(shù)據(jù)狀態(tài)來計(jì)算出檢查區(qū)域的水資源質(zhì)量等級(jí)（如表3）。

4.烏魯木齊地下水污染預(yù)警體系的探究

經(jīng)濟(jì)和人口數(shù)量飛速增長的背景下，作為新疆維吾爾自治區(qū)的首府，現(xiàn)階段烏魯木齊水污染方面的危機(jī)也開始出現(xiàn)，因?yàn)豸斈君R占據(jù)著關(guān)鍵的區(qū)域位置，在我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，因而有必要盡快化解地下水污染危機(jī)，構(gòu)建完善的預(yù)警體系。

4.1地下水污染現(xiàn)狀

當(dāng)前，烏魯木齊地下水污染情況主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，首先是河流污染，因區(qū)域流經(jīng)河流均存在或輕或重的污染現(xiàn)象，致使水質(zhì)不佳、水體富營養(yǎng)化，影響河流自凈能力。另外是地下水污染，近年來城市建設(shè)中地面污水不斷滲于地下，加重地下水污染程度。

4.2地下水污染原因

通常來說，可將烏魯木齊地下水污染原因歸結(jié)于三個(gè)方面，即：工業(yè)廢水的排放、不合理的污水處理設(shè)施和大氣污染。第一，相對(duì)密集的工業(yè)區(qū)域在發(fā)展中會(huì)產(chǎn)生種類繁多、元素復(fù)雜的有害水體，嚴(yán)重破壞地下水水質(zhì)。第二，烏魯木齊污水處理設(shè)施尚不完善。第三，工業(yè)廢氣排放量的增加和私家車的尾氣排放，加重大氣污染，空氣中有害物質(zhì)深入地表后，使地下水硬度增加。

4.3地下水污染預(yù)警體系的探究

為了有效改善烏魯木齊的地下水污染情況，在加快水體處理凈化進(jìn)程的基礎(chǔ)上，還要構(gòu)建地下水污染預(yù)警體系，以期在烏魯木齊區(qū)域地下水出現(xiàn)異狀的第一時(shí)間，就能夠采取相應(yīng)的措施，將問題扼殺于搖籃之中。

4.4地下水污染預(yù)警體系的應(yīng)用效果

通過對(duì)構(gòu)建的烏魯木齊地下水污染體系的應(yīng)用效果進(jìn)行分析可知，一方面，該地下水污染預(yù)警體系能夠?qū)蝹€(gè)監(jiān)測點(diǎn)水質(zhì)污染情況進(jìn)行評(píng)價(jià)、預(yù)警，對(duì)水域內(nèi)水質(zhì)狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化分析。另一方面，該地下水污染預(yù)警體系可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)，帶有一定的綜合性，能夠有效提升烏魯木齊地下水水質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測效率和準(zhǔn)確性。

5.結(jié)語與展望

作為新時(shí)期一帶一路的途經(jīng)重要區(qū)域，烏魯木齊推動(dòng)著新時(shí)期我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因而有必要構(gòu)建完善的地下水污染預(yù)警體系，保證區(qū)域內(nèi)地下水的清潔性，進(jìn)而為社會(huì)的正常發(fā)展奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。

烏魯木齊作為新疆自治區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化中心，城市用水70%左右還是依靠地下水，地下水資源當(dāng)前的預(yù)測警告體系雖然尚未構(gòu)建出一套標(biāo)準(zhǔn)的模式化體系，但這個(gè)領(lǐng)域的研究在不斷的進(jìn)行和創(chuàng)新。預(yù)測警告體系構(gòu)建是地下水污染檢測的前提，相關(guān)的構(gòu)建方法也在更新與深入。今后在探索相應(yīng)方法時(shí)應(yīng)注意學(xué)科與學(xué)科間的交叉濃縮，提高方法體系的完整性，對(duì)預(yù)警指標(biāo)的篩選應(yīng)規(guī)定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，將無法確定的方面盡可能量化，提高整個(gè)體系的邏輯性和說服力。

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