JCP: 杨雨、李博等︱基于改进可变模糊集理论的水质时空综合评价

发布时间:2024-10-16阅读次数:12

随着工业化进程的深入发展,世界经济和人口出现了快速增长,水资源短缺和污染的问题也日益加重。对水资源进行管理和保护是解决这一问题的必要手段。而水质评价是这一举措的最基本的前提。目前关于水质评价的方法仍存在诸多问题,如评价指标选取不合理、权重计算考虑不全面、评价结果不准确等,对地下水的管理和保护造成了极大困扰。

针对上述问题,贵州大学喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室博士研究生杨雨在李博教授的指导下,以我国西南岩溶地区某典型垃圾填埋场为研究区,通过主成分分析/因子分析(PCA/FA),层次分析法/熵权法/博弈论(AHP/EWM/GT)和可变模糊集理论(VFST)建立了一套改进的水质评价模型,进而阐明了垃圾填埋场地下水质的时空变化规律及控制因素。取得的主要认识包括:

1)研究区地下水质受人为因子、溶解固体因子、生物因子和营养因子的影响较大。确定了地表水质的评价指标为CODBOD5NH3-NTNTPFC作为,地下水质的评价指标为Na+Cl-TDSTHCODTBCNH3-NNO3-

2)研究区地表水和地下水质量均以Ⅱ级为主,分别占比62.5%75%。通过与常规水质评价模型的计算结果进行对比分析,发现改进的水质评价模型计算结果更加合理和准确。

3)研究区内地下水主要为HCO3-Ca·Mg型水,受岩溶作用影响较强。地表水中NH3-NTP具有最强的变异性,地下水中K+Na+Ca2+Cl-NH3-NNO3-TDSTHCV值均大于1。推测研究区内地表水与垃圾填埋场存在一定的水力联系。而地下水则受垃圾填埋场和岩溶作用的双重影响。

1 PCA计算各因子的载荷强度(左);不同评价方法计算的水质结果(右)


2 水化学评价指标皮尔逊相关性矩阵(左:地表水指标;右:地下水指标)


3 水化学评价指标聚类分析(左:地表水指标;右:地下水指标)

上述研究成果发表于环境科学与生态学领域国际知名期刊Journal of Cleaner ProductionSCI一区TOPIF=9.7),贵州大学喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室博士研究生杨雨为论文的第一作者,李博教授为论文的通讯作者。重点实验室刘埔副教授,硕士生李朝毅,博士生罗烨、车陆禄、李梦华,六盘水师范学院李涛教授,中国矿业大学(北京)杨磊博士参与了本研究。上述研究工作得到了国家自然科学基金(42162022)、贵州省科技计划项目(黔科合平台人才[2021]5626;黔科合平台人才-GCC[2023]045;黔科合支撑[2020]4Y048;黔科合成果[2023]重大006)等的联合资助。