对应分析法在地下水水质评价中的应用.doc

对应分析法在地下水水质评价中的应用 1993年9月地下水第15卷第3期 气1一|寺,乙 川对应分析法在地下水水质评价中的应用 p st 4长春地质学院.长春’..../ ,I [抽要]末文以塔里未盆地克孜河流域地下水水质系统对应分析为倒,应用对应分析-6- 质形水[关键词]茎生垒暂,走堕箜盐一莲呈盘盆生/r 目前水质分类(区)评价的方法主要有两大 类:一是基于精确数学的确定性系统分析方法; 二是基于模糊数学,灰色理论的不确定性系统 分析方法.前者在因子分析中,R型和口型聚类 是分离的,不便于揭示变量和样本之间的内在 规律,必然缺少对其作出水文地质意义上解释 的理论嵌据.而不确定性系统分析中,权值与数 值区间处理又有很大的人为可塑性,尚需进一 步认真探索.为此,本文试图应用对应分析法, 探讨对地下水水质系统分类(区)评价的可行 性 1基本原理与计算方法 由于在地下水水质指标空问()的个 水样点的主因子P,…?与在水质样本空间 ()的P个指标点的主因子G,G2..…?在各 自的总方差中的贡献(占的百分比)是相同的, 因此可用同样的因子轴来表示同一时刻水质检 测指标和样本,并可由R型分析结果很容易地 获得口型分析结果.这样,对应分析便把R型分 析和0型分析统一起来,把水质检测指标和样 本同时反映在相同坐标轴(因子轴)的一张图 上,这就为分析其所包含的水文地质意义提供 了整体相同的参照系 1.1构造水质检测指标矩阵 ztlz’…’’ 式中,为样本数,P为所选取的化验指标 个数. 1.2数据标准化处理 按下式对原始数据进行标准化处理,得标 准化数据矩阵 ∑_j]?∑_j】 zJ)一——EL ∑2:…V2)为0型 特征向量,G.,G:为口型园子得分,其它符号意 义同前. 1.7作因子平面投影图 将G.,G:及P,r.的值分别投影到同一张 图上,从该图上可得到如下信息:1)水质指标 间的关系,即在”因子轴为坐标轴的图形上,相 邻近的一些变量点表示这些变量相关密切;2) 样本点问的关系.即邻近样本点具有相似性质, 属于一类;3)变量与样本间的关系,即同一类 型的样本点将为邻近的变量所表征.通常可以 将三种信息表示在同一张图上,从而可以进行 分类和推断解释.程序框图如图l所示. 2应用实例 克孜河位于新疆塔里木盆地克孜河流域. 在上游流经西天山大面裸露的富古石膏的红色 岩层,溶滤了大量的硫酸盐;中游地段由于河水 渗漏和蒸发,导致水中盐分浓度逐渐增加,形成 硫酸盐——氯化物水I下游地段为广阔的荒漠 盐土区,盐分在表土层中大量聚集.从而,克孜 河聚集了太量的钠,钙,镁的硫酸盐,氟,砷等含 98 图1计算框围 量也较高.本区伽师病(即地方性不孕症)与饮 用高硫酸盐水有关,伽师病严重流行区位于克 孜河的中,下游地,牙曼亚(a)为一类,这一类水样约占总 水样数的d5%.它们与Ca,SO.等组份密切 相关,且Ca”.SO组份也密切相关这是因 为它们均位于克孜河流域上游地段,水化学类 型大多数为SO--Ca型的缘故.该区伽师病情 很轻,不孕症,低血钾症患病率为O. 6.疏附河阿瓦提乡,牙曼亚,疏勒县牙曼 1993年9月地下水第15卷第3期 寰1原始数据衰(mg,L) 寰3型园子载荷阵 0.18715 0.3151{ 0.08842 0.07934 0.02060 0.01300 0.00643 0.07083 0.01700 0.00678 99 第l5卷第3期地下水l993年9月 亚小井,伽师县城井属于同一类,约占总水样数 的36%.它们与Mg密切相关.这是因为其位 于克孜河流域的中,下游地段,水化学类型为 EO一』I,9型的缘故.该区伽师病情中等,不孕 症发病率最高为9,9%.低血钾症患病率最高 达3,7%. C,伽师总场(1),伽师总场(2)属于同一 类,它们与Na,F密切相关.且Na,F也密切 相关.这是因为其位于克孜河流域的下游地段, 水化学类型为c一n型的缘故.加之,下游地 段水动力条件弱,介质主要为淤泥质粘土.其吸 附力强,从中,上游迁移的le很容易在此沉积, 所以F的含量在此也骤增,该区伽师病情最重, 不孕症最高发病率达到32.5%,低血钾症患病 辜最高达到l3.8%. 衰d口型因子载何矩阵 5几点启示 .对应分析方法对水质分类评价不仅能 揭示出水质捡测指标之间和样本之间的关系而 且也能揭示出水质检测指标和样本之问的关 系,因此,型和口型聚类分析在此达到了较为 完美的结合,克服了其各自的弱点矗水质分类 和作出水文地质意义上的正确解释提供了整体 】00 , If I f5?.I f7?I —■/●_-, 一{“10’厂,,\:::/ △表示变量载荷矩阵 ? 表示样本载荷矩阵 圉2对应分析因子平面聚点圉 意义上的参照系. b.该方法简单易行,运算