应用双指数法评价地下水质量的探讨——以贵阳市原行政单元为例

王 伟，向 群

（1.贵州省地质矿产勘查开发局111地质大队，贵阳 550008；2.贵州省地质矿产勘查开发局105地质大队，贵阳 550018）

地下水是贵州广大农村地区最主要的分散供水水源，地下水质量的优劣关乎农村饮水安全问题。因此，对地下水质量作出科学、客观的评价，是开发、保护、规划和管理地下水资源的重要依据。

现行的地下水质量评价方法主要有内姆罗指数法、模糊数学综合评判法、模糊聚类分析法、层次分析法、人工神经网络法等，每种方法各有其特点。为更合理地反映地下水体的污染程度和性质，本文拟探讨的双指数法应用在贵阳市原行政单元的地下水质量评价中，取得了较好的效果。

1 双指数法原理

1.1 地下水质量评价标准

根据我国地下水水质现状、人体健康基准值及地下水质量保护目标，并参照生活饮用水、工业、农业用水水质标准制定的《地下水质量标准》（GB/T14848-93），将地下水质量划分为五类。Ⅰ类水主要反映地下水化学组分的天然低背景含量，适用于各种用途；Ⅱ类水主要反映地下水化学组分的天然背景含量，适用于各种用途；Ⅲ类以人体健康基准值为依据，主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水；Ⅳ类水以农业和工业用水要求为依据，除适用于农业和部分工业用水外，适当处理后可作生活饮用水；Ⅴ类不宜饮用，其他用水可根据使用目的选用[1]。据此，地下水质量评价以三类水为标准进行。

1.2 双指数法计算式

对参与地下水质量评价的水样测试指标分指数进行加权求和，即得到各样品水质综合质量指数，计算式：

式中：PI—地下水综合质量指数；Wi—权重；Ii—指标分指数；n—水质测试指标数。

其中：参与地下水质量评价的水样测试指标分指数计算式：

式中：Ci—第i种指标的检测值；Coi—地下水质量标准。

（1）式经加权处理后可能造成偏差与实际不符，故采用质量指标分指数的方差同时作为评价指标，计算式：

式中符号意义同上。

1.3 确定权重

式中符号意义同上

1.4 地下水质量等级划分

（1）式反映地下水水质中各检测指标的平均质量状况，（3）式则反映各指标的离散程度。因此，地下水质量等级由（1）和（3）式计算结果共同确定。

2 应用实例

2.1 研究区概况

贵阳市地处贵州省地势的第二级黔中高原台面，其原行政区辖云岩、南明两城区及乌当、白云、花溪三郊区，总面积2 406km2。

研究区气候温和湿润，年降水量在1 100mm以上，其大地构造位置跨扬子准地台的黔北台隆与黔南台陷两个四级构造单元，构造条件复杂。基岩地层从震旦系到白垩系均有出露，并以碳酸盐岩类地层为主，其中三叠系地层分布最广，其次为寒武系、泥盆系、石炭系和二叠系地层。研究区地下水类型主要为岩溶水，基岩裂隙水次之。前者按不同的含水介质组合特征，可细化为以石灰岩类为主的裂隙——溶洞水类型和以白云岩类为主的溶洞——裂隙水类型。地下水接受大气降水补给后，受地层岩性及构造控制，于排泄基准面以泉或地下河的形式排泄，系远郊农村最重要的分散供水水源。但近年来，随着人类工程活动的不断加剧，研究区地下水质量呈下降趋势。

2.2 数据采集

针对研究区不同地貌类型区、不同含水岩组内出露的地下水天然露头，采用5L聚氯乙烯容器共采集120组样，送贵州省地矿局中心实验室进行水质全分析、特殊分析和氰酚分析。其中，特殊分析样和氰酚样分别加了入3～5滴酸和少许氢氧化钠作稳定剂。

全分析样分析项目包括pH值、游离CO2、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、OH-、K+、Na+、Ca2、Mg2+、总硬度、总碱度、暂硬度、永久硬度、负硬度、总矿化度、NH4+、Fe2+、Fe3+、NO2-、NO3-、F-、PO43-、可溶性SiO2、耗氧量、溶解性总固体；特殊分析样分析项目含Zn、Se、Cu、Cr6+、Pb、Hg、As、Mn、Cd；、氰酚样分析水中的氰化物及挥发性酚。

2.3 数据分析

根据120组水样检测结果，研究区地下水pH值7.1～7.5；水化学类型以HCO3-Ca、HCO3-Ca⋅Mg 为主，花溪麦坪等采煤区存在SO4⋅HCO3-Ca⋅Mg、HCO3⋅SO4-Ca等类型；总硬度检测值在 350～430mg/L之间，但城区及其近郊的三桥、马王庙、太慈桥、甘荫塘、新添寨等地，部分水样硬度检测值超标较普遍；“三氮”同时超标现象突出，尤以城区、太慈桥、马王庙、新添寨阳关、大山洞等地为最，且面状趋势明显；SO42-检测值在10～240mg/L之间，但三桥、马王庙、太慈桥、甘荫塘等区域，三叠系中统夹石膏的碳酸盐岩含水层富集的地下水，水质中该因子超标情况较严重，并与地下水硬度相对应；F检出值在01～0.9之间，未现超标情况，均为低氟水；重金属及氰酚在城区和近郊的水样中检出率高，检测值低于标准1～3个数量级，远郊地区未检出或痕迹存在。其中，仅Mn有超标现象，尤以煤系地层分布区的出露泉水，Mn含量较高。

2.4 地下水质量评价

根据研究区水质检测状况，结合贵阳社会经济发展进程中，影响地下水水质的主要因素，选择NH+、NO3、NO2、SO42-、硬度、F、Cu、Pb、Zn、Cd、Mn、CN-、酚为评价指标，对地下水质量进行评价。

1）确定参评因子权重：按照（4）式，参评因子权重计算结果如表1所示。

表1 参评影子权重计算结果 单位:mg/L

2）污染等级划分：对参评因子检测值按（2）式进行标准化处理，得到各因子污染分指数，经（1）式加权求和后，求得个水样质量综合指数，再通过（3）式，得到各采样点质量指标分指数的方差，以（1）式和（3）式计算结果，对照《地下水质量标准》（GB/T14848-93），划分出地下水污染等级，表2。

表2 地下水污染等级划分

3）评价结果：根据地下水质量评价结果，对地下水质量进行分区，表3及图1。

表3 贵阳市地下水质量分区

3 结论

1）结合权重的双指数法评价模型，可以充分反映参评因子对水质影响的差异程度，具有在数值上连续的特点，能客观反映研究区地下水水质状况。

2）双指数法计算结果以《地下水质量标准》（GB/14848-93）中各类水水质标准为阀值划分的地下水污染等级，具有很强的实际意义。

[1] 李梅玲, 等. 《地下水质量标准》（GB/T14848-93）[S].

[2] 谷朝君, 等. 内姆罗指数法在在地下水质评价中的应用及存在问题[J]. 环境保护科学, 2002, 28（1）: 45～47.

[3] 毛新华. 常用水质评价方法的选择[J]. 水科学与工程技术, 2006（1）: 21～23

[4] 汪珊, 等. 西北地区地下水质量评价[J]. 水文地质工程地质, 2004（4）: 96～100

[5] 杨军生. 太原市地下水水质分析评价[J]. 水文地质工程地质. 2005,27（2）: 107～109

[6] 中国地质调查局. 地下水污染调查评价规范[S]. 2006

[7] 邹建生, 等. 贵阳市环境地质调查报告[R] .1996

[8] 中国环境科学学会环境质量评价专业委员. 环境质量评价方法指南[M]. 1982

[9] 韩至钧, 等. 贵州省水文地质志[M]. 北京：地震出版社, 1996.