F分值法评价焦作市地下水质量

□孟春芳(河南省新乡水文水资源勘测局)

0 引言

焦作市位于河南省西北部，地理坐标北纬35°10′～35°21′，东径113°4′～113°26′之间，北依太行山，与山西晋城市接壤，南临黄河，与郑州市、洛阳市隔河相望，东临新乡市，西临济源，总面积4071.10km2，总人口352万。地处黄河、海河两大流域，流域面积在100km2以上的河流有23条，还有引沁渠、广利渠两大人工渠，有群英水库、青天河水库等较大水库，地表水资源充裕；焦作市还是天然的地下水汇集盆地，已探明地下水储量35.40亿m3。丰富的水资源在中西部地区是不可多得的。为更好的管理焦作市地下水资源，有必要对其进行水质评价。目前常用的地下水水质评价方法有：F分值法、模糊综合评价法、灰色聚类评价法以及学习矢量量化法等，每种评价方法都有其优缺点和适用范围，可根据实际工作需要来采用不同的评价方法。目前水资源公报中地下水评价采用单因子指数法，该方法原理是一票否决，只要有一个因子不达标，就认定这个断面不达标，这对水质过于保护。

本文采用F分值法对焦作市地下水质量进行综合评价，分析地下水水质等级，空间上比较地下水的污染程度，为相关部门制定出科学的治理规划、采取有效的措施提供合理依据。

1 评价指标与评价标准的选取

通过对焦作市2013年11个地下水观测井（焦作市7、博爱自来水公司水源地、修武7、修武17、武陟南贾水源地、武陟8、沁阳沁北水源地、沁阳16、温县滩区水源地、孟州1、黄河基深9）的监测资料分析，拟采用pH、总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、氯化物、铁、锰、铜、锌、挥发酚、高锰酸盐指数、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮、氟化物、氰化物、镉、铅、六价铬共19个评价指标。地下水质量分类及质量分类指标依据《地下水质量标准》（GB/T14848-93）。

2 F分值法的原理及步骤

F分值法是《地下水质量标准》（GB/T14848-93）中推荐使用的方法，其计算过程简单明了，易于推广应用，通过一个简易的数学公式来整合海量的环境特征信息，结果用一个明确的数值来反映环境质量的总体水平。将计算出的综合指数，与对照相应的分级标准，即可知道该评价区某环境要素的综合环境质量状况，方便管理者做出综合决策。

但是该方法人为划分各单项因子的等级限值并赋予不同的评价分值，会造成实际监测数据相差不大，却被分为两个不同水质等级的问题，即其对环境质量的描述是非连续性的。目前该评价法仍是应用最广泛的方法，具体步骤如下：

首先，对各参评项目进行单项组分评价，划出组分所属质量类别；

其次，对各类别按下列规定（表1）分别确定单项组分评价分值Fi；

表1 单项组分评价分值表

再次，计算综合评价分值F：

式中，F为各单项指标评价分值Fi的平均值;Fmax为单项指标评价分值Fi中的最大值;n为参加评价的单项指标个数。

最后，根据F值大小，划分地下水质量级别。若F＜0.80，则为优良；F值在0.80～＜2.50之间为良好；2.50～＜4.25为较好；4.25～＜7.20为较差；F＞7.20为极差。

3 评价结果

利用2013年4月、8月水质资料分别对4月、8月焦作市地下水现状进行评价，全年地下水水质评价结果采用4月、8月监测数据的平均值，评价结果见表2。

表2 地下水水质F分值法评价结果表

3.1 全年地下水单因子质量评价结果分析

以《地下水质量标准》（GB/T14848-93）Ⅲ类水质为标准，评价全年地下水质量：11个观测井中只有3个观测井总硬度达标占27.27%，达标监测井为武陟8、沁阳16、孟州1；7个井溶解性总固体达标，占63.64%，达标监测井为博爱自来水公司水源地、武陟南贾水源地、武陟8、沁阳沁北水源地、沁阳16、温县滩区水源地、孟州1；7个井硫酸盐达标占63.64%、达标监测井为：博爱自来水公司水源地、武陟南贾水源地、武陟8、沁阳沁北水源地、沁阳16、温县滩区水源地、孟州1；8个井氯化物达标占72.73%，超标监测井为焦作市7、修武7、修武17；11个井铁、锰、铜、锌、高锰酸盐指数、硝酸盐氮、氨氮、氰化物、镉、铅、六价铬全部达标，10个井挥发酚达标占90.91%，超标监测井为焦作7；9个井亚硝酸盐氮达标占81.82%，超标监测井为博爱自来水公司水源地、修武7；10个井氟化物达标占90.91%，超标监测井为修武17。

其中有3个地下水监测井19个评价指标全部达标：武陟8、沁阳16、孟州1，指标达标率100%；武陟南贾水源地、沁阳沁北水源地、温县滩区水源地有18个评价指标达标，指标达标率94.74%；博爱自来水公司水源地17个评价指标达标，指标达标率89.47%；黄河基深9有16个评价指标达标，指标达标率84.21%；焦作市7、修武7、修武17监测井14个评价指标达标，指标达标率73.68%。

3.2 地下水水质F分值法评价结果分析

4月份：F值>7.20，地下水水质级别极差的监测井有3个，占27.27%，按F值级别高低排名依次为：焦作市7（7.33）、修武17（7.33）>黄河基深9（7.21）。F值在4.25-7.20之间，地下水水质级别较差的监测井有5个，占45.45%，依次为：修武7（7.18）>博爱自来水公司水源地（7.16）>温县滩区水源地（7.15）>沁阳沁北水源地（4.33）>武陟南贾水源地（4.30）。F值在0.80-2.50之间，地下水水质级别良好的监测井有3个，占27.27%，依次为：沁阳16（2.22）>孟州1（2.15）、武陟8（2.16）。

8月份：F值>7.20，地下水水质级别极差的监测井有3个，占27.27%，按F值级别高低排名依次为：修武7（7.27）>黄河基深9（7.24）>修武17（7.22）；F值在4.25-7.20之间，地下水水质级别较差的监测井有4个，占36.36%，依次为：博爱自来水公司水源地（7.19）>沁阳沁北水源地（7.18）>焦作市7（4.33）、沁阳16（4.33）。F值在0.80-2.50之间，地下水水质级别良好的监测井有4个，占36.36%，依次为：武陟8（2.20）、温县滩区水源地（2.20）>孟州1（2.19）>武陟南贾水源地（2.16）。

全年：F值>7.20，地下水水质级别极差的监测井有4个，占36.36%，按F值级别高低排名依次为：修武17（7.32）>焦作市7（7.25）>修武7（7.23）、黄河基深9（7.23）；F值在4.25-7.20之间，地下水水质级别较差的监测井有4个，占36.36%，依次为：博爱自来水公司水源地（7.16）、沁阳沁北水源地（7.14）>温县滩区水源地（4.31）>武陟南贾水源地（4.28）。F值在0.80-2.50之间，地下水水质级别良好的监测井有3个，占27.27%，依次为：沁阳16（2.22）>武陟8（2.18）>孟州1（2.18）（见图1）。

图1 全年地下水水质F值图

4 结论

焦作市地下水超标因子主要为总硬度，占72.73%，其次为溶解性总固体和硫酸盐，占63.64%。其中有3个地下水监测井评价指标全年全部达标。

地下水水质级别极差的监测井有4个，占36.36%，地下水水质级别较差的监测井4个，占36.36%，地下水水质级别良好的监测井3个，占27.27%。焦作市全年地下水极差和较差水质占72.73%，综上所述，焦作地下水水质现状不容乐观，亟待采取相应防治措施来改善地下水水质状况，针对性治理污染严重的地区和污染因子。