物元分析方法在苏州浅层地下水质量评价中的应用

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1、80—-85．2012地质学刊第36卷第1期doi：10．3969／j．isan．1674-3636．2012．01．80物元分析方法在苏州浅层地下水质量评价中的应用周清锋。蒋波(江苏省地质调查研究院，江苏南京210018)摘要：鉴于水质评价指标的多样性和由单指标给出评价结果的不相容性，在物元分析理论的基础上，将水质量标准、评价指标及其特征值作为物元，建立了基于物元理论的地下水水质评价模型，以苏州市平原区浅层地下水为研究对象，对全区42个浅层水样数据进行水质综合评价，结果表明：研究区南部大部分地区浅层地下水质量优良，在北部和东部一带已遭受严重污染，局部地

2、区水质有从Ⅲ级向Ⅳ级转化的趋势。关键词：物元可拓；水质评价；浅层地下水；综合关联度；江苏苏州中图分类号：P641．8文献标识码：A文章编号：1674—3636(2012)01—0080—060引言苏州地区多年来以质优量大的地下水作为水源，但由于长期过量开采，导致区内深层地下水水位持续性下降，诱发了地面沉降等环境地质问题。江苏2000年颁布并实施了《关于苏锡常地区禁采地下水的决定》，苏州市3年内全部禁止开采深层地下水。目前，区内深层地下水水井已全部封填。深层地下水禁采以后，给区内乡镇以及中、小企业供水带来了压力，尤其是给偏远地区居民的生活用水造成了一定影响

3、。然而水量小、开发利用程度低的浅层地下水，逐渐纳入开采的范围(王彩会等，2004)。因此，分析浅层地下水水质，进行综合评价，可以确定地下水的污染现状，对合理开发地下水资源，保护水环境具有十分重要的意义。同时，可为区域浅层地下水资源的开采规划提供科学依据。1基本原理与方法物元理论是介于系统科学、思维科学、数学交叉的边缘学科。物元分析是研究物元及其变化并用以解决矛盾问题的规律和方法，用关联度将模糊集合的Eo，1]闭合区间的连续取值，拓展到(一00，+00)实数轴，丰富了事物的内涵，更能客观反映真实情况，并易于用计算机进行处理(蔡文等，2003；汤洁等，200

4、5；刘春莉等，2003)。1．1物元的概念给定事物的名称Ⅳ，它关于特征C的量值为y，以有序三元组作为描述事物的基本元，简称物元，可以表示为R=(N，C，y)。事物的名称』v、特征C和量值y称为物元的三要素，R表示物元。如果事物Ⅳ以n个特征C，，C：，⋯，C。和相应的量值y。，K，⋯，圪描述，则称R为n维物元，可以表示为：1．2R(戈)=NClV1C2KC。KⅣ(菇)C1(菇)c2(茗)[口。(戈)，b。(算)][a2(x)，b2(算)]R1恐C。(茗)[o。(茗)，bn(x)]JLR。基于物元分析的地下水质量评价模型通过引入物元的概念，地下水水质指标就可

5、以用n维物元表示，进而建立地下水质量评价模型。1．2．1经典域与节域经典域直观的含义是事物各属性变化的基本区间，假定所评定的地下水水质指标有n项，分别以G，C：，⋯，C。表示，水质等级可以划分为tit级，则尺，表示第歹个等级地下水的质量收稿日期：2011-09—13；编辑：侯鹏飞作者简介：周清锋(1964～)，男，高级工程师，从事矿山地质环境保护研究，E—mail：1348189243@qq．eom第36卷周清锋等：物元分析方法在苏州浅层地下水质量评价中的应用8l物元。弓的表达式如式2。弓=C-VI／]r批Cz吃CJ[alj,bu]C2[％，b4]Ci％

6、jLCi[aij,b≯](2)式中：K，是Ⅳ关于ci所取值的范围，并且有K，=(oi，bⅡ)(i=1，2，⋯，n)，Rf是』等级关于凡项评价指标的取值范围，则(口¨bi)称为经典域。由经典物元加上可以转化为经典物元的事物及其特征和此特征相应拓广了的量值范围组成的物元矩阵称为节域，记为尺。。Rp=NjClVlP]FMC2吃Cl[o”blp]C2[％，b却]Ci％J【C；[口J；P，bip](3)『一电犁誓∈如纵小{tp菇(xj‰篡㈤，磊)一p(鼍，％)1一叫p(≈，剐=l巧一号(口g地)I一丁1‰～F)p(xj，％)=I巧一号(％+％)J一--}(b何～面

7、)铲旦㈩旷雨卵’2评价实例笔者采用物元法对苏州市浅层地下水进行水质评价。2．1评价指标和准则的确定选取具有代表陛的2009年枯水期(4月-5月)的水质监测井的观测值为评价对象。为了合理地评地质学刊2012年3月价研究区浅层地下水的水质优劣，以1985年的水质监测值为背景值，通过对比选取对水质有较大影响的总硬度、CI一、sol一、NO；、NH；、Fe、Mn、As和总矿化度9项指标进行评价，分别用C．，c2，⋯，c9表示。各评价指标的质量分类标准，采用《中华人民共和国地下水质量标准》(GB／T14848---93)(表1)将水质分为5级，即J=1，2，⋯，5

8、。表1地下水质量评价标准注：单位为mg／L2．2水质评价与结果分析本次研究选取4