本發(fā)明涉及一種地下水評價方法，具體地說是一種地下水質(zhì)量綜合評價方法。
背景技術(shù)：
：地下水是一種十分重要的飲用水資源，在支撐經(jīng)濟社會健康發(fā)展等方面發(fā)揮著不可替代的作用。其質(zhì)量狀況會直接影響人體健康。作為很多地區(qū)的直接供水水源，從飲水安全角度來講，地下水質(zhì)量評價工作是十分必要的。水質(zhì)評價過程主要是基于對樣點水化學(xué)數(shù)據(jù)的分析，分析涵蓋了常規(guī)指標和毒理指標。相比常規(guī)指標，毒理指標對人體健康的影響更為重要。因此，在評價過程中，需要把常規(guī)指標和毒理指標區(qū)分開來，以更好的體現(xiàn)指標毒性對人體健康的影響。這就要求在評價過程中，對各指標的毒性程度進行量化?，F(xiàn)有地下水質(zhì)量綜合評價法沒有考慮水質(zhì)指標毒性權(quán)重在水質(zhì)評價中的體現(xiàn)，導(dǎo)致水質(zhì)評價的結(jié)果在指導(dǎo)飲水安全工作上存在明顯的缺陷。例如，一項感官性指標如鐵含量偏高而導(dǎo)致地下水水質(zhì)達IV類的地下水，與一項毒性指標如砷含量偏高而導(dǎo)致地下水水質(zhì)達IV類的地下水，就其作為飲用水的可能性而言是有明顯差異的，因為考慮水質(zhì)指標的毒性權(quán)重之后，僅僅是鐵含量偏高的IV類地下水，其作為飲用水是符合人體健康要求的，而砷含量偏高的IV類地下水，其作為飲用水則是不符合人體健康要求的。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的就是提供一種地下水質(zhì)量綜合評價方法，以解決現(xiàn)有地下水質(zhì)量評價方法存在的不能在水質(zhì)評價結(jié)果中體現(xiàn)出水質(zhì)指標毒性差異導(dǎo)致評價結(jié)果與客觀情況不符的問題。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：一種地下水質(zhì)量綜合評價方法，包括以下步驟：a、重新劃分地下水水質(zhì)指標中錳、氟化物、碘化物、汞、砷、硒、鉛、鈹、鎳、鈷、鉈、揮發(fā)酚、1,1,2-三氯乙烷、1,2-二氯丙烷、氯乙烯、苯并(a)芘、多氯聯(lián)苯十七項水質(zhì)指標的分類界值；b、根據(jù)地下水樣品測試指標選取參評水質(zhì)指標，將地下水樣品的測試結(jié)果和所選取的參評水質(zhì)指標的分類界值代入隸屬度函數(shù)，計算得到模糊隸屬度矩陣；c、對水質(zhì)指標的毒性指數(shù)進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；d、根據(jù)轉(zhuǎn)換后的指標毒性指數(shù)、樣品測試結(jié)果以及水質(zhì)指標的分類界值計算權(quán)重矩陣；e、將模糊隸屬度矩陣和權(quán)重矩陣進行耦合，得到地下水水質(zhì)評價結(jié)果矩陣和評價等級。所述步驟a中的十七項水質(zhì)指標的分類界值為：序號指標I類Ⅱ類Ⅲ類Ⅳ類Ⅴ類1錳(mg/L)≤0.05≤0.07≤0.1≤1.5＞1.52氟化物(mg/L)≤0.5≤0.7≤1.0≤2.0＞2.03碘化物(mg/L)≤0.04≤0.06≤0.08≤0.5＞0.54汞(mg/L)≤0.0001≤0.0002≤0.001≤0.002＞0.0025砷(mg/L)≤0.001≤0.002≤0.01≤0.05＞0.056硒(mg/L)≤0.005≤0.007≤0.01≤0.1＞0.17鉛(mg/L)≤0.005≤0.007≤0.01≤0.1＞0.18鈹(mg/L)≤0.0001≤0.0002≤0.002≤0.06＞0.069鎳(mg/L)≤0.002≤0.005≤0.02≤0.1＞0.110鈷(mg/L)≤0.005≤0.01≤0.05≤0.1＞0.111鉈(mg/L)≤0.00005≤0.00007≤0.0001≤0.001＞0.00112揮發(fā)酚(以苯酚計，μg/L)≤1≤1.5≤2≤10＞10131,1,2-三氯乙烷(μg/L)≤0.5≤1≤5≤60>60141,2-二氯丙烷(μg/L)≤0.5≤1≤5≤60>6015氯乙烯(μg/L)≤0.5≤1≤5≤90>9016苯并(a)芘(μg/L)≤0.002≤0.005≤0.01≤0.5>0.517多氯聯(lián)苯(μg/L)≤0.05≤0.1≤0.5≤10＞10每個指標均劃分出有明確界限的五類。本發(fā)明步驟b包括以下子步驟：b-1、使用下述隸屬度函數(shù)，結(jié)合評價標準，將隸屬度劃分為五級，其中：第I級(j＝1)：第II-IV級(j＝2-4)：第V級(j＝5)：上列公式中，rij表示水質(zhì)指標i對應(yīng)的水質(zhì)級別j的模糊隸屬度，Sij表示水質(zhì)指標i對應(yīng)的水質(zhì)級別j(I-V)的標準值，Ci表示單個樣品水質(zhì)指標i的實驗測試結(jié)果；b-2、當(dāng)Ci＝Sij，即指標i的實驗測試結(jié)果跟水質(zhì)指標的分類界值相同時，隸屬度函數(shù)為rij＝0.5，rij+1＝0.5；在這種情況下，認為該實驗測試結(jié)果對相鄰兩個水質(zhì)級別的隸屬度均為0.5；b-3、將水質(zhì)實驗測試結(jié)果和水質(zhì)指標的分類界值帶入隸屬度函數(shù)，計算得到模糊隸屬度矩陣R：本發(fā)明步驟c中的毒性指數(shù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的計算公式為：Ti＝ti×3/200+1(5)其中，Ti表示水質(zhì)指標i轉(zhuǎn)換后的毒性指數(shù)，ti表示水質(zhì)指標i的初始毒性指數(shù)。初始毒性指數(shù)數(shù)據(jù)引自美國毒物和疾病登記署(AgencyforToxicSubstancesandDiseaseRegistry)。本發(fā)明步驟d包括以下子步驟：d-1、按下式計算水質(zhì)指標的權(quán)重值：其中，ai表示水質(zhì)指標i的權(quán)重值，n表示參與評價的水質(zhì)指標的個數(shù)，Si表示水質(zhì)指標i的五個級別的分類界值的平均值，Ci表示單個樣品水質(zhì)指標i的實驗測試結(jié)果，Ti表示水質(zhì)指標i的毒性指數(shù)；d-2、將計算得到的權(quán)重值ai帶入下式，得到權(quán)重矩陣A：A＝[a1a2a3…ai](7)本發(fā)明步驟e是將模糊隸屬度矩陣R與權(quán)重矩陣A進行耦合，計算得到以下的單個地下水樣品的評價結(jié)果矩陣B：B＝A×R＝[b1b2b3b4b5](8)所得評價結(jié)果矩陣B中的b1、b2、b3、b4、b5分別為單個地下水樣品的對應(yīng)于I類—V類的五類水質(zhì)評價等級的綜合指數(shù)，五個綜合指數(shù)中數(shù)值最大者所對應(yīng)的水質(zhì)類別即為該單個地下水樣品的綜合評價等級。水質(zhì)評價結(jié)果中各等級水質(zhì)的物理意義如下：I類:主要反映地下水化學(xué)組分的天然低背景含量，適用于各種用途；II類:主要反映地下水化學(xué)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:不宜直接飲用，適當(dāng)處理后可作生活飲用水、農(nóng)業(yè)以及部分工業(yè)用水；V類:不宜飲用，其它用水可根據(jù)使用目的進行專門評價后再確定是否可供水。本發(fā)明在評價過程中對各水質(zhì)指標的毒性程度進行了科學(xué)量化，其評價結(jié)果充分考慮了人體健康的風(fēng)險性，能夠從人體健康風(fēng)險角度對地下水質(zhì)量進行綜合評價。使用本發(fā)明獲得的水質(zhì)評價結(jié)果的物理意義更為明確，其評價結(jié)果更為客觀地反映了飲水安全性，能更好地為我國地下水資源的飲水安全工作提供技術(shù)保障。附圖說明圖1為本發(fā)明地下水質(zhì)量綜合評價方法的流程框圖。具體實施方式如圖1所示，本發(fā)明地下水質(zhì)量綜合評價方法包括以下步驟：a、重新劃分地下水水質(zhì)指標中錳、氟化物、碘化物、汞、砷、硒、鉛、鈹、鎳、鈷、鉈、揮發(fā)酚、1,1,2-三氯乙烷、1,2-二氯丙烷、氯乙烯、苯并(a)芘、多氯聯(lián)苯十七項水質(zhì)指標的分類界值。b、根據(jù)地下水樣品測試指標選取參評水質(zhì)指標，將地下水樣品的測試結(jié)果和所選取的參評水質(zhì)指標的分類界值代入隸屬度函數(shù)，計算得到模糊隸屬度矩陣。c、對水質(zhì)指標的毒性指數(shù)進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。d、根據(jù)轉(zhuǎn)換后的指標毒性指數(shù)、樣品測試結(jié)果以及水質(zhì)指標的分類界值計算權(quán)重矩陣。e、將模糊隸屬度矩陣和權(quán)重矩陣進行耦合，得到地下水水質(zhì)評價結(jié)果矩陣和評價等級。現(xiàn)有的中國地下水水質(zhì)標準對錳、氟化物、碘化物、汞、砷、硒、鉛、鈹、鎳、鈷、鉈、揮發(fā)酚、1,1,2-三氯乙烷、1,2-二氯丙烷、氯乙烯、苯并(a)芘、多氯聯(lián)苯等17項水質(zhì)指標在I～Ⅲ或I～Ⅱ類的界值是相同的，本發(fā)明首先對這17種水質(zhì)指標在Ⅲ類或Ⅱ類的界限內(nèi)重新進行劃分，其他水質(zhì)指標的分類界限保持不變，詳情如表1所示。表1：水質(zhì)指標分類界值根據(jù)地下水樣品測試指標選取參評水質(zhì)指標，表2為珠江三角洲某地的兩個地下水樣品的各項測試指標的濃度。表2：珠江三角洲某地的兩個地下水樣品的各項測試指標的濃度指標樣品1樣品2指標樣品1樣品2總硬度(以CaC03計，mg/L)96283氟化物(mg/L)0.070.19硫酸鹽(mg/L)31110汞(mg/L)0.000150.00019氯化物(mg/L)6897砷(mg/L)0.00080.0086鐵(mg/L)0.021.54硒(mg/L)00.0001錳(mg/L)0.110.32鎘(mg/L)0.00040.0001銅(mg/L)00鉛(mg/L)0.00320.0006鋅(mg/L)0.0110.001鈹(mg/L)0.00020氨氮(mg/L)0.030.08鋇(mg/L)0.0940.130鈉(mg/L)36.572.3鎳(mg/L)0.0030.005亞硝酸鹽(mg/L)01.48鉬(mg/L)00.006硝酸鹽(mg/L)153.923.0將樣品測試結(jié)果和水質(zhì)指標的分類界值代入如下的線性隸屬度函數(shù)：第I級(j＝1)：第II-IV級(j＝2-4)：第V級(j＝5)：上列公式中，rij表示水質(zhì)指標i對應(yīng)的水質(zhì)級別j的模糊隸屬度，Sij表示水質(zhì)指標i對應(yīng)的水質(zhì)級別j(I-V)的標準值，Ci表示單個樣品水質(zhì)指標i的實驗測試結(jié)果。當(dāng)Ci＝Sij，即指標i的實驗測試結(jié)果跟水質(zhì)指標的分類界值相同時，隸屬度函數(shù)為rij＝0.5，rij+1＝0.5。在這種情況下，認為該測試結(jié)果對相鄰兩個水質(zhì)級別的隸屬度相等，均為0.5。計算得到兩個地下水樣品的模糊隸屬度矩陣R，結(jié)果如表3所示。表3：珠江三角洲某地的兩個地下水樣品的模糊隸屬度矩陣R目前，由于水質(zhì)標準中的常規(guī)指標側(cè)重于體現(xiàn)水質(zhì)的口感等性狀，而毒理指標更側(cè)重于體現(xiàn)水質(zhì)的毒害性，從而導(dǎo)致在同等標準下常規(guī)指標對人體健康的危害要遠遠小于毒理指標。因此，從飲水安全角度考慮，水質(zhì)指標的權(quán)重應(yīng)該根據(jù)其毒性的大小做相應(yīng)的調(diào)整，而不僅僅是按照傳統(tǒng)的評價方法中的權(quán)重計算函數(shù)。為解決該問題，本發(fā)明引入美國毒物和疾病登記署中水質(zhì)指標的初始毒性指數(shù)數(shù)據(jù)，為便于計算后續(xù)的權(quán)重矩陣，采用如下公式對水質(zhì)指標的毒性指數(shù)進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：Ti＝ti×3/200+1其中，Ti表示指標i轉(zhuǎn)換后的毒性指數(shù)，ti表示指標i的初始毒性指數(shù)，水質(zhì)指標的初始毒性指數(shù)和轉(zhuǎn)換后的毒性指數(shù)如下表4所示。表4：指標毒性指數(shù)及其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換根據(jù)轉(zhuǎn)換后的指標毒性指數(shù)、樣品測試結(jié)果以及水質(zhì)指標的分類界值，利用如下公式計算權(quán)重值：其中，ai表示水質(zhì)指標i的權(quán)重值，n表示參與評價的水質(zhì)指標的個數(shù)，Si表示水質(zhì)指標i的5個級別的分類界值的平均值，Ci表示單個樣品水質(zhì)指標i的實驗測試結(jié)果，Ti表示水質(zhì)指標i的毒性指數(shù)，由此可得到兩個地下水樣品的權(quán)重矩陣A，如表5所示。表5：珠江三角洲某地的兩個地下水樣品的權(quán)重矩陣A將表2的模糊隸屬度矩陣R與表5的權(quán)重矩陣A進行耦合，可得到表6所示的兩個地下水樣品的水質(zhì)評價結(jié)果矩陣B，數(shù)值最大者所對應(yīng)的水質(zhì)級別即為模糊綜合評價得出的等級，因此，地下水樣品1的水質(zhì)結(jié)果是V類水，地下水樣品2的水質(zhì)結(jié)果III類水。表6：珠江三角洲某地的兩個地下水樣品的結(jié)果矩陣B而根據(jù)中國地下水水質(zhì)標準DZ/T0290-2015中所提供的原有綜合評價法，則兩個地下水樣品均為V類水，分別由于硝酸根和鐵含量偏高所致。對比這兩個評價方法的評價結(jié)果顯示，本發(fā)明評價方法與傳統(tǒng)評價方法對硝酸根等毒性指標偏高的地下水水質(zhì)的評價結(jié)果較為一致，但對鐵等非毒性指標偏高的地下水水質(zhì)的評價結(jié)果差異較大，相比傳統(tǒng)評價方法，本發(fā)明評價方法對鐵等非毒性指標偏高的地下水水質(zhì)的評價結(jié)果偏好，顯示了本發(fā)明評價方法在量化指標毒性之后其評價結(jié)果更為科學(xué)合理。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干修改，這些修改也應(yīng)視為本發(fā)明保護的范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3