乌鲁木齐地下水污染预警体系探究

王刚 魏继壮

摘要：在人类进行重要的生产活动时，都会不可避免的排出工业废水，而其中有一部分工业废水没有正常流入环保处理流程，而是被直接排放进入地下水区域，而且因地下水在开采过程中的管理缺失，出现过度开采的情况导致地下水自洁能力变差，无法消纳过量水污染。种种原因导致了地下水污染程度不断上升，严重危害了人民群众的饮水安全，也给生产制造、生活用水造成了负面影响。地下水的水质污染预测警告是当前世界上水文地理学术界的研究重点与热点，因地下水资源质量直接关系到人类的健康与生产，所以加强相关管理保护的重要性不言而喻，地下水资源污染预测警告体系研究势在必行。

关键词：乌鲁木齐；地下水污染；安全预警；指标构建

1.引言

根据有关数据调查，乌鲁木齐流域地表水径流总量为4.6364亿方/年，地下水天然资源为2.63亿方/年，合计为7.2664亿方/年。人均水量621方/年，全国人均水量2700方/年，相差四倍多，而我国人均水量仅居世界第五位。自1966年以来地下水位下降了10m左右，年平均下降0.54m。三甬碑一水厂3号井，1966年地下水位7.57m，至1983年地下水位下降到17.29m，矿化度从0.28g/L，增加到0.5g/L。做好地下水污染预警体系对安全使用地下水有着重要的意义，本文对于乌鲁木齐的地下水污染预警体系进行了相应的研究和对未来需要注意的问题进行了讨论。

2.地下水污染预示警告体系的定义

（1）地下水资源的水质质量在各种环境因素的影响下会发生变化，因此对其使用确定性和确定量的分析方法必不可少。从这个基础上，可以预测出地下水资源的动态性变化发展形势以及发展的速度，并确立各个级别的预示警告信息。在进行地下水资源预警应用时，正确选择预示警告指标因子和确立客观指标体系都是关键环节。对于地下水的水质安全状态进行监测，主要利用不间断的确定量与确定性检查分析，利用分析結果来抓住水质的变化趋势[1]。

（2）对于水质的污染预警模型体系可以简单化的定义成多个层次的理论模组，根据不同地下水资源质量检测的难度和对预示警告检测参数是否全面的要求，可以归纳出如图1所示的乌鲁木齐地下水资源质量污染预示警告体系。由图1可了解到，在该预示警告体系的模型结构中，包含了对于单个水源井的水质检查预警，也包括了全部区域的水资源质量污染检查预警。从线到面的完整水资源质量检测评价结构，组成了全面完整的预示警告系统。

指示标准体系意味对于多个个体所展现的研究对象特性有着相互独立但又相互影响的指标因子所构成的整体有机体系。对于地下水资源的污染预示警告需要在具体污染情况和未来污染风险的基础上建立，为此地下水的污染预示警告体系实际上是由一系列相互有所联系并且能够互相产生影响效果的有机评价指标所构成的统一体系。污染情况与污染潜在风险的分析评价指标体系主要应用于地下水资源质量现状和受污染的可能性，而整个预警指标体系则是在整合污染状况与风险体系以及其他一些预示警告因素基础上来对地下水总体污染的程度进行预测分类（如表1）。

纵观现阶段国际和国内水资源预测警告指标的构建现状，国际上对此尚在研究之中，还未构建一套标准方法。国内在2000年就已开展地下水资源污染指标的构建研究，发展至今，地下水资源污染检测预警体系基本可以完善化应用[2]。

3.对水质资源污染程度预警的标准与方法

（1）经过归纳与总结当前国内外学者关于构建地下水资源污染预测警告的种种体系、方法、及思路，总体可整理为四类大方法，分别是定义分析、过程检查、多层分析以及综合定义分析。

定义分析法即为对整块地下水资源的某一个具体技术特征或是属性进行深层解释分析，针对这个重要的技术特征属性来确定地下水资源环境的生态健康状况和具体污染情况，以便做出是否进行预警的判断。过程检查法即为在已研究完备的地下水资源污染化学结构和规律的基础上，从一些特定理论模块出发，分析污染预测警告的主要现象，并根据相应的检测结果构建出的预测警告体系。

多层分析法即为将庞大且难以处理的复杂数据进行分解化，从多个层次阶段和因素去完成分解，最终达成确定量与确定性的结果，属于一种系统性方法。国际上很多学者将多层分析法结合到了地下水资源污染预测警告当中，比较常见的应用区域是将表层预测警告体系中的某个关键信息作为目标层面，能够引起结果修改的关键因素作为评价准则层次，通过这些层次来构造出相应的指标层。结合所有层次来组成以指标层为主要体系的地下水资源污染警告标准体系。

综合定义分析法即为在一些水文地理位置的状况较为特殊或是具有研究意义的区域来讲以上三种方案合并使用来构成对地下水资源污染情况的预测警告体系，可以通过结合分析来得到较为系统以及全面的预测结果。通过对各种分析的策略进行结合，得出的地下水污染数据可以分析出污染的情况、污染发生的具体过程、以及污染将来会产生演化的趋势。

（2）为了结合方法来对地下水资源质量的污染级别和水资源质量变化的态势进行准确描述，最终导向各个预测警告的等级。对水资源质量的标准进行评级且设置数值是最优先的工作，对乌鲁木齐监测区域的水资源质量评价建立综合等级时，应使用中国国家基本水质等级标准作为出发点，利用综合污染指标数据来检测目标区域的水资源污染情况，可使用P=1n∑ni=1CiCoi公式来进行。其中：P即为水资源质量综合指标数据；n即为实际测量得到的水资源质量因子数额；Ci为各个水资源质量因子在其中的含量；Coi为各个水资源质量因子所允许的最高极限标准。各个水质有着不相同的指标，每个指标所对应的预测警告级别和等级数据（如表2）。

从单独检测区域的水资源质量分析的基础出发，把所有检测区域的检测结果进行联合网格化操作，并使用范克里格法进行空间中的系统评估，再使用检测区域内的某一个网格水资源质量状况来确定该检测区域内的水资源质量污染等级，使用数学公式可以表达为：P[E（t）≤EP]≥α。在此工事中E（t）表达为某一时间点的水质量污染检查情况，Ep表达为各个检查点的水资源质量等级号码；a表达为检查区域内的水资源质量保证几率。

最后由所有检查点的水资源质量数据状态来计算出检查区域的水资源质量等级（如表3）。

4.乌鲁木齐地下水污染预警体系的探究

经济和人口数量飞速增长的背景下，作为新疆维吾尔自治区的首府，现阶段乌鲁木齐水污染方面的危机也开始出现，因乌鲁木齐占据着关键的区域位置，在我国的经济建设领域发挥着关键的作用，因而有必要尽快化解地下水污染危机，构建完善的预警体系。

4.1地下水污染现状

当前，乌鲁木齐地下水污染情况主要体现在两个方面，首先是河流污染，因区域流经河流均存在或轻或重的污染现象，致使水质不佳、水体富营养化，影响河流自净能力。另外是地下水污染，近年来城市建设中地面污水不断渗于地下，加重地下水污染程度。

4.2地下水污染原因

通常来说，可将乌鲁木齐地下水污染原因归结于三个方面，即：工业废水的排放、不合理的污水处理设施和大气污染。第一，相对密集的工业区域在发展中会产生种类繁多、元素复杂的有害水体，严重破坏地下水水质。第二，乌鲁木齐污水处理设施尚不完善。第三，工业废气排放量的增加和私家車的尾气排放，加重大气污染，空气中有害物质深入地表后，使地下水硬度增加。

4.3地下水污染预警体系的探究

为了有效改善乌鲁木齐的地下水污染情况，在加快水体处理净化进程的基础上，还要构建地下水污染预警体系，以期在乌鲁木齐区域地下水出现异状的第一时间，就能够采取相应的措施，将问题扼杀于摇篮之中。

4.4地下水污染预警体系的应用效果

通过对构建的乌鲁木齐地下水污染体系的应用效果进行分析可知，一方面，该地下水污染预警体系能够对单个监测点水质污染情况进行评价、预警，对水域内水质状态进行动态化分析。另一方面，该地下水污染预警体系可靠性高、适应性强，带有一定的综合性，能够有效提升乌鲁木齐地下水水质状态监测效率和准确性。

5.结语与展望

作为新时期一带一路的途经重要区域，乌鲁木齐推动着新时期我国经济的发展，因而有必要构建完善的地下水污染预警体系，保证区域内地下水的清洁性，进而为社会的正常发展奠定物质基础。

乌鲁木齐作为新疆自治区的经济文化中心，城市用水70%左右还是依靠地下水，地下水资源当前的预测警告体系虽然尚未构建出一套标准的模式化体系，但这个领域的研究在不断的进行和创新。预测警告体系构建是地下水污染检测的前提，相关的构建方法也在更新与深入。今后在探索相应方法时应注意学科与学科间的交叉浓缩，提高方法体系的完整性，对预警指标的筛选应规定统一的标准，将无法确定的方面尽可能量化，提高整个体系的逻辑性和说服力。

参考文献：

[1]高峰，蔺欢欢，邓红卫.基于博弈论-模糊物元的地下水环境健康评价模型构建及应用[J].安全与环境学报， 2017， 17（04）： 1543-1547.

[2]白利平，王业耀，郭永丽，等.基于风险管理的区域（流域）地下水污染预警方法研究[J].环境科学， 2014， 35（08）： 2903-2910.

[3]李宏卿，吴琼，张福林，等. Visual Modflo在建立长春市地下水开采预警系统中的应用[J].吉林大学学报（地球科学版）， 2003， 33（03）： 319-322.