緒論：寫(xiě)作既是個(gè)人情感的抒發(fā)，也是對(duì)學(xué)術(shù)真理的探索，歡迎閱讀由發(fā)表云整理的1篇廣利河水質(zhì)時(shí)空演變分析法研究范文，希望它們能為您的寫(xiě)作提供參考和啟發(fā)。

1研究區(qū)概況

廣利河系東營(yíng)市境內(nèi)排澇、排污、滲堿的主要河道,隨著當(dāng)?shù)毓I(yè)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,河水污染嚴(yán)重。廣利河干流主要有濟(jì)南路、黃河路、東五路、東七路和明海閘等5個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。廣利河研究區(qū)位置圖如圖1所示。

2研究方法

主成分分析的原理是在保持重要信息的基礎(chǔ)上,通過(guò)原始變量的少數(shù)線(xiàn)性組合代表原始數(shù)據(jù)的絕大部分信息,減少研究問(wèn)題的復(fù)雜程度。用主成分分析法進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)的步驟如下:①原始數(shù)據(jù)矩陣標(biāo)準(zhǔn)化。對(duì)于n個(gè)樣本點(diǎn)p個(gè)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)矩陣A=(xij)n×p進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣A'n×p。②求得標(biāo)準(zhǔn)化矩陣A'n×p的相關(guān)系數(shù)矩陣Rp×p。③求得相關(guān)系數(shù)矩陣Rp×p的特征向量。④計(jì)算主成分貢獻(xiàn)率及累計(jì)貢獻(xiàn)率,確定主成分個(gè)數(shù)m。本文要求前m個(gè)主成分的累計(jì)解釋方差占總方差的80%以上。⑤選擇m個(gè)主成分,計(jì)算特征向量,求得主成分分析的得分。⑥計(jì)算主成分載荷,根據(jù)綜合得分判斷水質(zhì)情況。

3研究方法應(yīng)用

3.1廣利河數(shù)據(jù)

東營(yíng)市中心城廣利河水質(zhì)數(shù)據(jù)來(lái)源于東營(yíng)市黃河三角洲城市水系與濕地研究所對(duì)廣利河濟(jì)南路橋、黃河路橋、東五路橋、東七路橋及明海閘等5個(gè)斷面的試驗(yàn)室檢測(cè)水質(zhì)數(shù)據(jù),其數(shù)據(jù)檢測(cè)序列為2014年至2017年,檢測(cè)項(xiàng)目為國(guó)家及環(huán)保部地表水水質(zhì)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)(GB11914-89、HJ535-2009)所規(guī)定的COD、氨氮、濁度、pH和氯離子含量等5項(xiàng)指標(biāo)。為了查明廣利河(中心城區(qū)段)的主要污染物物質(zhì),并對(duì)污染物的時(shí)空變化規(guī)律進(jìn)行歸納總結(jié),以指導(dǎo)水環(huán)境綜合治理項(xiàng)目,本文采用因子分析法對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。空間變異性,即分別推求5個(gè)斷面的主要污染成分指標(biāo):每個(gè)斷面用4年數(shù)據(jù)(5個(gè)檢測(cè)指標(biāo)),濟(jì)南路、黃河路、東五路、東七路、明海閘分別為61×5、64×5、65×5、65×5、66×5的矩陣,對(duì)5個(gè)矩陣分別進(jìn)行主成分分析。時(shí)間變異性,即分別推求4年主要污染成分指標(biāo):每年用5個(gè)斷面的5個(gè)檢測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù),2014年、2015年、2016年、2017年的數(shù)據(jù)分別形成95×5、69×5、106×5、90×5的矩陣,對(duì)4個(gè)矩陣進(jìn)行主成分分析。

3.2廣利河水質(zhì)空間變異分析

濟(jì)南路、黃河路、東五路、東七路、明海閘等5個(gè)斷面的特征值矩陣見(jiàn)表1。特征值的絕對(duì)值越大,其相應(yīng)的指標(biāo)在各主成分中載荷越大,則某斷面某主成分特征值的絕對(duì)值最大者對(duì)應(yīng)的污染物指標(biāo)為該主成分中最主要的污染物。每個(gè)斷面特征矩陣代表80%以上的信息,即在每個(gè)矩陣中篩選出代表所有信息80%的特征值。因?yàn)槊總€(gè)特征值在所在矩陣中的載荷不同,所以篩選出的特征值的個(gè)數(shù)也不同,即每個(gè)斷面的主要污染成分個(gè)數(shù)不同。由表1可以看出,濟(jì)南路斷面、黃河路斷面、東五路斷面、東七路斷面和明海閘斷面的代表主成分均有2個(gè),但由于各主成分的污染物指標(biāo)不同,則各主成分的代表污染物各不相同。濟(jì)南路第一主成分中氯離子載荷最大,第二主成分中濁度載荷最大,則濟(jì)南路斷面的主要污染指標(biāo)為氯離子和濁度。同理,黃河路的主要污染指標(biāo)為氯離子和pH;東五路的主要污染指標(biāo)為氯離子和濁度;東七路的主要污染指標(biāo)為氯離子和COD;明海閘的主要污染指標(biāo)為濁度和氯離子。

3.3廣利河水質(zhì)時(shí)間變異分析

從表2可以看出,2014年主要污染物指標(biāo)為pH、COD;2015年主要污染物為COD和氨氮;2016年主要污染物指標(biāo)為氯離子和pH;2017年主要污染物為COD、濁度和pH。綜合而言,COD是常見(jiàn)的污染物指標(biāo),pH也經(jīng)常處于超標(biāo)狀態(tài)。濁度是偶爾出現(xiàn)的主要污染成分。3.4廣利河水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)通過(guò)特征值計(jì)算各監(jiān)測(cè)斷面及各年主成分的得分值及綜合得分值,并按綜合得分絕對(duì)值進(jìn)行排序,絕對(duì)值越高,污染越嚴(yán)重。從表3可以看出,各斷面的水質(zhì)最差月集中在汛期(6月至9月),水質(zhì)最優(yōu)月基本分布在非汛期。通過(guò)表4和圖2可以看出,從2014年至2017年,水質(zhì)年度排名最好的一般出現(xiàn)在黃河路、東五路,最差的大部分出現(xiàn)在東七路或濟(jì)南路,這說(shuō)明黃河路水質(zhì)優(yōu)于東七路、濟(jì)南路,表明污染源主要可能來(lái)自于黃河路與東七路之間,以及黃河路與濟(jì)南路之間。

4結(jié)語(yǔ)

在水質(zhì)評(píng)價(jià)中,水質(zhì)指標(biāo)眾多,不同指標(biāo)間往往存在一定程度的重疊,運(yùn)用主成分分析可以對(duì)原指標(biāo)變量進(jìn)行變換后形成彼此相互獨(dú)立的主成分,在保證原始數(shù)據(jù)的信息損失最小的情況下,以少數(shù)的綜合變量取代原有的多維變量,減小評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相互影響,反映水質(zhì)的綜合狀況。通過(guò)分析得到以下結(jié)論:①?gòu)目臻g上看,氯離子是5個(gè)斷面共有的主要污染物成分。濟(jì)南路、黃河路、東五路、東七路、明海閘的主要污染物成分出現(xiàn)了一定程度的變化，分別是濁度、pH、濁度、COD、氨氮。東七路、濟(jì)南路的水質(zhì)綜合得分絕對(duì)值最高,水質(zhì)最差;黃河路、東五路的水質(zhì)綜合得分絕對(duì)值最低,水質(zhì)較好。②從時(shí)間上看,2014年以來(lái),COD一直都是主要的污染物,pH也是比較常出現(xiàn)的污染成分。通過(guò)污染程度排名,總體來(lái)看水質(zhì)有變好的趨勢(shì)。

作者:付曉杰 王振 張歌 單位:中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 浙江省華東生態(tài)環(huán)境工程研究院