地下水污染預警體系的研究

裴曉崢

(山西晉環科源環境資源科技有限公司，山西 太原 030024)

引 言

地下水是人類生產、生活用水的重要的來源，地下水質的質量狀況直接關系到人類的生產、生活安全。隨著人類活動對地下水環境影響的不斷加劇，地下水的水質狀況不斷的惡化，給人類的生產、生活造成了較大的影響。地下水的污染預警主要是指對地下水的水質狀態進行不間斷的定量和定性的分析，確定其發生變化的趨勢，根據監測結果給出不同的預警信息，便于對地下水水質進行保護。因此地下水的水質污染預警體系應包括水質預警指標、水質的監測預警模型以及根據不同污染狀況設定不同的預警等級，建立起一個地下水的水質預警數據資源庫及決策支持體系。本文所研究的地下水水質污染預警體系為區域地下水水質監測提供了一個重要的方法，能夠有效地降低地下水水質污染所造成了影響，能夠對地下水的污染及時作出反應，采取有效措施防止水質的進一步惡化，具有十分重要的應用價值。

1 地下水的水質污染預警體系

地下水的水質污染預警體系可以定義為一個具有多層次結構的體系模型，根據地下水水質監測的難易程度和預警監測全面性的要求，可建立如圖1所示的區域地下水水質的污染預警體系[1]。

由圖1可知，在該預警體系的層次結構中，其包含了單個水井中的水質預警，也包含監測區域內的

圖1 地下水的水質污染預警體系層次結構模型

全面的水質的污染預警，包含了從點到面的全面的水質污染預警評價結構，其構成了完整的預警系統，由于地下水處于不斷流動和補充的狀態，是一種水質特性隨時間和地點不斷發生變化的復雜的系統，因此在對區域內的地下水水質污染進行預警時需要考慮監測區域的地下水的水質的地下空間特性，在對地下水水質污染預警時，需要分為當前狀態預警和水質發展趨勢的預警。

2 水質污染預警評價標準

為了對地下水水質污染程度及水質狀態變化趨勢進行準確描述，呈現不同的預警狀態等級，首先對水質進行評價標準賦值。在建立監測點的水質評價等級時，以國家水質標準為基礎，根據綜合污染指標法對監測點的水質污染狀況進行評價，可表示為[2]：

(1)

式中：P為水質綜合指標；n為實測水質因子數量；Ci為各水質因子的含量；Coi為各水質因子的最高允許標準。

不同水質綜合指標所對應的預警級別和等級編號，如第45頁表1所示。

表1 不同水質因子對應的預警級別

在進行單個監測點水質狀態分析的基礎上，將整個監測區域內的所有監測點的監測結果進行聯立，使其呈網格化分布，并采用泛克里格法進行空間評估，然后根據監測區域內的任何一個網格上的水質情況，按照各個監測點的水質的等級編號EP在該監測區域內發生的概率進行評估該監測區域內的水質污染等級，用數學公式可表示為[3]：

P[E(t)≤EP]≥α

(2)

式中：E(t)為某時刻的監測的水質污染情況；EP為

各監測點的水質等級編號；α為監測區域內的水質的保證率。

由各個監測點的水質狀態推算出的監測區域的水質狀態等級，如表2所示。

表2 各監測區域內的水質狀態評價結果

3 地下水水質污染預警體系總體結構

基于地理信息系統的地下水質污染預警體系的總體結構，如圖2所示。

圖2 前連桿銷接點處力傳遞系數變化情況

由圖2可知，該預警體系主要包括地理信息系統(GIS)數據庫[4]、水質信息模塊、預警專題以及圖形模塊。

在地理信息系統(GIS)數據庫中利用空間測量地圖，對監測區域內的地理信息情況(河流、湖泊分布、土地利用、垃圾處理站、各水質監測站點、地下水分布信息等)進行匯總表并以三維地圖的形式儲存在數據信息系統中。

水質信息模塊，主要用于對各監測站點的水質狀態進行不間斷監測，并根據監測結構實時顯示出各監測站點內的水質變化情況及水質等級編號，同時能夠對各監測站點要監測的水質因子的情況進行顯示和查詢。

預警專題，該模塊是地下水水質污染預警體系的核心系統，主要是對各水質監測站點的水質進行分析并判斷水質狀態，利用各監測點位的水質情況在預先編制的邏輯判斷程序的作用下判斷整個監測區域內的水質狀態，對水質變化趨勢進行分析并發出相應的預警信號，通過不同顏色等級的信號表示水質狀態。

4 結語

對基于地理信息系統的地下水質污染預警體系的整體結構及原理進行了分析，同時對在該預警體系內單個監測點和監測區域內水質的預警評價標準及計算方法進行了分析，結果表明。

1) 該水質污染預警體系不僅能有效的對單個監測點的水質污染狀況進行評價和預警而且能夠有效的對監測區域內的水質狀態進行分析評價和預警。

2) 該水質污染預警體系集地理信息、水質監測、預警、評價于一體，可靠性高、適應性強，能極大的提升對區域地下水水質狀態監測效率和監測準確性。