焦作市地下水質(zhì)量綜合評價及污染預(yù)警研究.pdf

1、“人口、資源、環(huán)境”是當(dāng)今世界面臨的三大難題。人類的生存與發(fā)展在相當(dāng)程度上依賴于水的獲取和對水的控制。全世界約有15億到20億人口靠地下水生活。盡管地下水資源保護受到了各國政府、聯(lián)合國、國際組織、官員、專家學(xué)者以及社會公眾各方面的廣泛關(guān)注，但是，全世界每年大約有2.5億人新患上經(jīng)水傳染的疾病，其中大約1000萬人死于非命。在中國，2/3城市地下水受到污染，300多個城市由于地下水污染造成供水緊張，有數(shù)千萬人在飲用不符合飲水標(biāo)準(zhǔn)的地下水，

2、嚴(yán)重危害身體健康。 焦作市位于河南省西北部，總面積4071km2，總?cè)丝?45.5萬，是一座以煤炭為基礎(chǔ)發(fā)展起來的礦業(yè)城市。焦作市正面臨由水資源短缺引起的“水資源危機”和由于地下水污染帶來的“水質(zhì)危機”。 本文以焦作市地下水為研究對象，通過野外污染源調(diào)查、水文地質(zhì)調(diào)查、室內(nèi)分析，以211個地下水監(jiān)測井?dāng)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別用“F分值法”、“內(nèi)梅羅指數(shù)法”、“模糊綜合評價法”、“灰色聚類法”和“LVQ人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法”對焦作市地下

3、水質(zhì)量進(jìn)行了綜合評價；在需求分析、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上開發(fā)出了“基于GIS的焦作市地下水污染預(yù)警系統(tǒng)”。為焦作市地下水資源規(guī)劃、合理開發(fā)、污染治理提供了可靠的技術(shù)支持和管理平臺。 論文取得了如下主要成果： 1.詳細(xì)調(diào)查了焦作市地下水的主要污染源： 2.查清了焦作市地下水15種超標(biāo)因子的空間分布規(guī)律； 3.對現(xiàn)行地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了合理細(xì)化，給出了“標(biāo)準(zhǔn)值”； 4.針對pH值在地下水質(zhì)量評價中

4、的“雙序列”現(xiàn)象，論文給出了pH值“單序列化”的方法： 5.用5種方法對焦作市地下水進(jìn)行了綜合評價，認(rèn)為總體上焦作市巖溶水質(zhì)量較好，孔隙水污染較嚴(yán)重，并給出了具體的評價結(jié)果，繪制了焦作市孔隙水質(zhì)量等級分區(qū)圖： 6.通過“F分值法”、“內(nèi)梅羅指數(shù)法”、“模糊綜合評價法”、“灰色聚類法”和“LVQ神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法”在焦作市地下水質(zhì)量綜合評價中的實際應(yīng)用情況的分析和模型理論分析，得出在焦作市進(jìn)行地下水質(zhì)量綜合評價中，應(yīng)首選“LVQ人

5、工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法”，其次是“灰色聚類法”和“模糊綜合評價法”； 7.將地下水質(zhì)量綜合評價模型及污染預(yù)測模型與GIS技術(shù)相結(jié)合，建立了基于GIS的焦作市地下水污染預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)了抽象數(shù)據(jù)可視化、分析評價可視化、地下水質(zhì)量發(fā)展演化可視化以及“可視化污染預(yù)警”，用此系統(tǒng)查清了地下水資源中主要污染因子的分布規(guī)律及綜合污染狀況，并繪制了相關(guān)圖件。 論文的創(chuàng)新之處： 1.提出了地下水質(zhì)量評價中pH值存在的的“雙序列”問題，并針對

6、該問題造成的在實際地下水質(zhì)量綜合評價中將pH值作為評價因子帶來的困難，使多數(shù)評價者規(guī)避把pH值作為評價因子的現(xiàn)象，論文按照將處于“負(fù)序列”的pH值映射到相應(yīng)級別的“正序列”上的思路，提出了pH值的“單序列化”方法； 2.將“學(xué)習(xí)矢量量化(LVQ)”人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引入地下水質(zhì)量綜合評價中，并在焦作市地下水質(zhì)量綜合評價中具體應(yīng)用，通過與其它評價方法評價結(jié)果的對比，指出LVQ網(wǎng)絡(luò)在地下水質(zhì)量綜合評價方面表現(xiàn)出比BP網(wǎng)絡(luò)更強的容錯性、穩(wěn)定

7、性，也更容易實現(xiàn)，是焦作市地下水質(zhì)量綜合評價的首選方法； 3.針對“地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)”(GB/T14848-93)中的標(biāo)準(zhǔn)限值過粗及“不同類別標(biāo)準(zhǔn)值相同時，從優(yōu)不從劣”的規(guī)定造成的地下水質(zhì)量綜合評價中II類水的缺失率42％，III類地下水的缺失率26.3％，IV類水的缺失率15.8％的現(xiàn)象，細(xì)化了地下水分類指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)限值。針對“地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定的是“地下水分類指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)限值”而常用地下水質(zhì)量綜合評價模型中使用的是“標(biāo)準(zhǔn)值”造成的