F分值法評價焦作市地下水質量

□孟春芳(河南省新鄉水文水資源勘測局)

0 引言

焦作市位于河南省西北部，地理坐標北緯35°10′～35°21′，東徑113°4′～113°26′之間，北依太行山，與山西晉城市接壤，南臨黃河，與鄭州市、洛陽市隔河相望，東臨新鄉市，西臨濟源，總面積4071.10km2，總人口352萬。地處黃河、海河兩大流域，流域面積在100km2以上的河流有23條，還有引沁渠、廣利渠兩大人工渠，有群英水庫、青天河水庫等較大水庫，地表水資源充裕；焦作市還是天然的地下水匯集盆地，已探明地下水儲量35.40億m3。豐富的水資源在中西部地區是不可多得的。為更好的管理焦作市地下水資源，有必要對其進行水質評價。目前常用的地下水水質評價方法有：F分值法、模糊綜合評價法、灰色聚類評價法以及學習矢量量化法等，每種評價方法都有其優缺點和適用范圍，可根據實際工作需要來采用不同的評價方法。目前水資源公報中地下水評價采用單因子指數法，該方法原理是一票否決，只要有一個因子不達標，就認定這個斷面不達標，這對水質過于保護。

本文采用F分值法對焦作市地下水質量進行綜合評價，分析地下水水質等級，空間上比較地下水的污染程度，為相關部門制定出科學的治理規劃、采取有效的措施提供合理依據。

1 評價指標與評價標準的選取

通過對焦作市2013年11個地下水觀測井（焦作市7、博愛自來水公司水源地、修武7、修武17、武陟南賈水源地、武陟8、沁陽沁北水源地、沁陽16、溫縣灘區水源地、孟州1、黃河基深9）的監測資料分析，擬采用pH、總硬度、溶解性總固體、硫酸鹽、氯化物、鐵、錳、銅、鋅、揮發酚、高錳酸鹽指數、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮、氟化物、氰化物、鎘、鉛、六價鉻共19個評價指標。地下水質量分類及質量分類指標依據《地下水質量標準》（GB/T14848-93）。

2 F分值法的原理及步驟

F分值法是《地下水質量標準》（GB/T14848-93）中推薦使用的方法，其計算過程簡單明了，易于推廣應用，通過一個簡易的數學公式來整合海量的環境特征信息，結果用一個明確的數值來反映環境質量的總體水平。將計算出的綜合指數，與對照相應的分級標準，即可知道該評價區某環境要素的綜合環境質量狀況，方便管理者做出綜合決策。

但是該方法人為劃分各單項因子的等級限值并賦予不同的評價分值，會造成實際監測數據相差不大，卻被分為兩個不同水質等級的問題，即其對環境質量的描述是非連續性的。目前該評價法仍是應用最廣泛的方法，具體步驟如下：

首先，對各參評項目進行單項組分評價，劃出組分所屬質量類別；

其次，對各類別按下列規定（表1）分別確定單項組分評價分值Fi；

表1 單項組分評價分值表

再次，計算綜合評價分值F：

式中，F為各單項指標評價分值Fi的平均值;Fmax為單項指標評價分值Fi中的最大值;n為參加評價的單項指標個數。

最后，根據F值大小，劃分地下水質量級別。若F＜0.80，則為優良；F值在0.80～＜2.50之間為良好；2.50～＜4.25為較好；4.25～＜7.20為較差；F＞7.20為極差。

3 評價結果

利用2013年4月、8月水質資料分別對4月、8月焦作市地下水現狀進行評價，全年地下水水質評價結果采用4月、8月監測數據的平均值，評價結果見表2。

表2 地下水水質F分值法評價結果表

3.1 全年地下水單因子質量評價結果分析

以《地下水質量標準》（GB/T14848-93）Ⅲ類水質為標準，評價全年地下水質量：11個觀測井中只有3個觀測井總硬度達標占27.27%，達標監測井為武陟8、沁陽16、孟州1；7個井溶解性總固體達標，占63.64%，達標監測井為博愛自來水公司水源地、武陟南賈水源地、武陟8、沁陽沁北水源地、沁陽16、溫縣灘區水源地、孟州1；7個井硫酸鹽達標占63.64%、達標監測井為：博愛自來水公司水源地、武陟南賈水源地、武陟8、沁陽沁北水源地、沁陽16、溫縣灘區水源地、孟州1；8個井氯化物達標占72.73%，超標監測井為焦作市7、修武7、修武17；11個井鐵、錳、銅、鋅、高錳酸鹽指數、硝酸鹽氮、氨氮、氰化物、鎘、鉛、六價鉻全部達標，10個井揮發酚達標占90.91%，超標監測井為焦作7；9個井亞硝酸鹽氮達標占81.82%，超標監測井為博愛自來水公司水源地、修武7；10個井氟化物達標占90.91%，超標監測井為修武17。

其中有3個地下水監測井19個評價指標全部達標：武陟8、沁陽16、孟州1，指標達標率100%；武陟南賈水源地、沁陽沁北水源地、溫縣灘區水源地有18個評價指標達標，指標達標率94.74%；博愛自來水公司水源地17個評價指標達標，指標達標率89.47%；黃河基深9有16個評價指標達標，指標達標率84.21%；焦作市7、修武7、修武17監測井14個評價指標達標，指標達標率73.68%。

3.2 地下水水質F分值法評價結果分析

4月份：F值>7.20，地下水水質級別極差的監測井有3個，占27.27%，按F值級別高低排名依次為：焦作市7（7.33）、修武17（7.33）>黃河基深9（7.21）。F值在4.25-7.20之間，地下水水質級別較差的監測井有5個，占45.45%，依次為：修武7（7.18）>博愛自來水公司水源地（7.16）>溫縣灘區水源地（7.15）>沁陽沁北水源地（4.33）>武陟南賈水源地（4.30）。F值在0.80-2.50之間，地下水水質級別良好的監測井有3個，占27.27%，依次為：沁陽16（2.22）>孟州1（2.15）、武陟8（2.16）。

8月份：F值>7.20，地下水水質級別極差的監測井有3個，占27.27%，按F值級別高低排名依次為：修武7（7.27）>黃河基深9（7.24）>修武17（7.22）；F值在4.25-7.20之間，地下水水質級別較差的監測井有4個，占36.36%，依次為：博愛自來水公司水源地（7.19）>沁陽沁北水源地（7.18）>焦作市7（4.33）、沁陽16（4.33）。F值在0.80-2.50之間，地下水水質級別良好的監測井有4個，占36.36%，依次為：武陟8（2.20）、溫縣灘區水源地（2.20）>孟州1（2.19）>武陟南賈水源地（2.16）。

全年：F值>7.20，地下水水質級別極差的監測井有4個，占36.36%，按F值級別高低排名依次為：修武17（7.32）>焦作市7（7.25）>修武7（7.23）、黃河基深9（7.23）；F值在4.25-7.20之間，地下水水質級別較差的監測井有4個，占36.36%，依次為：博愛自來水公司水源地（7.16）、沁陽沁北水源地（7.14）>溫縣灘區水源地（4.31）>武陟南賈水源地（4.28）。F值在0.80-2.50之間，地下水水質級別良好的監測井有3個，占27.27%，依次為：沁陽16（2.22）>武陟8（2.18）>孟州1（2.18）（見圖1）。

圖1 全年地下水水質F值圖

4 結論

焦作市地下水超標因子主要為總硬度，占72.73%，其次為溶解性總固體和硫酸鹽，占63.64%。其中有3個地下水監測井評價指標全年全部達標。

地下水水質級別極差的監測井有4個，占36.36%，地下水水質級別較差的監測井4個，占36.36%，地下水水質級別良好的監測井3個，占27.27%。焦作市全年地下水極差和較差水質占72.73%，綜上所述，焦作地下水水質現狀不容樂觀，亟待采取相應防治措施來改善地下水水質狀況，針對性治理污染嚴重的地區和污染因子。