2005年水库水化学指标监测分析.docx

2005年水库水化学指标监测分析 汪洋水库位于蒙古国秦皇岛阜宁县湾子村以北，距阜宁县10公里。20世纪60年代，水库建成，兴利水库1.36.108m3。这是一个跨境的调理和蓄水水库。“支持绿色和秦”。水库多年平均蓄水7500×104m3,平均水面面积13km2,平均水深5.7m,是一座以向秦皇岛城市供水为主,兼顾防洪、灌溉及发电等综合利用的大(Ⅱ)型水库。自20世纪80年代以来,洋河水库富营养化现象日趋严重,每年夏季都有较大规模的以微囊藻为优势种的“水华”爆发,导致水库供水能力下降,严重影响了水库功能的发挥。 为研究洋河水库水体水质年变化情况,于2005年对水库5个采样点的12项水质指标进行为期1年的监测,但由于这些水质指标都是各自独立的,难以综合反映洋河水库水体水质情况。因此采用主成分分析的因子分析方法将原始监测数据总结归纳为5个主成分,并分析研究5个主成分在洋河水库中的时空分布。 1 采样点的配置和监测方法 1.1 采样点位置的设定 依据库底地形、水面面积、入库河流和出库口分布、富营养化状况及其主要分布特征等,分别在西引水口、东引水口、西河口、东河口和库中心各设一个采样点。自2005年1月至12月每月采样两次,采样方法按照《湖泊富营养化调查规范》中的要求进行。 1.2 氮、氮、氮、氮、氮、氮、氮、nh3-n 叶绿素a(Chl-a)、总磷(TP)、正磷酸盐(PO43--P)、溶解性总磷(STP)、总氮(TN)、氨氮(NH3-N)、硝酸盐氮(NO3-N)、溶解氧(DO)、pH值、透明度(SD)、水温(T)、高锰酸盐指数(CODMn)等12项。所有水质理化项目的监测方法均按《水和废水监测分析方法》进行,其中水温、pH、溶解氧和透明度在现场测定。 2 河流水库水质分析 2.1 筛选研究对象的特征 采用主成分分析的因子分析方法。主成分分析又称多元分析,它是在一组变量中寻找出方差-协方差矩阵的特征量,然后由原变量在不损失原数据主要信息情况下,使信息更加集中、更典型地显示出研究对象的特征。即在保证数据信息量损失最小的前提下,经线性变化和舍弃一小部分信息,以少数的综合变量取代原始的多维变量。 2.2 数据选择 选取洋河水库5个监测点2005年每月的12个监测项目进行分析。 2.3 通过“四水”来创造环境自然指标 利用SPSS 13.0统计分析软件,对所选取的水质参数进行主成分分析,输出结果列入表1和表2。抽取出5个主成分(累积贡献率为89.756%),作为洋河水库水质的分析对象。 由表1可以看出,从12种水质指标中提取的5个主成分已提供了原有信息的的89.756%,满足因子选取的原则(85%),说明5个主成分可以很好反映洋河水库原始环境信息。 从表1和表2可以看出:① 经旋转之后,第一主成分F1的贡献率为24.952%,反映的信息量最大,与其关联的主要是TN、NH3-N、T、SD、NO3-N,其中TN所占的比例最大,因此可以说F1代表了水库水体的氮污染;② 第二主成分F2的贡献率为22.315%,相关联的主要是TP、PO43--P和STP,其因子载荷量为0.770、0.931和0.967,由此可见F2代表了水库水体的磷污染;③ 第三主成分F3的贡献率为21.259%,相关联的主要是CODMn和Chl-a,代表了水库的有机物及其与之密切相关的浮游植物(藻类)的生长情况,反映了水库水体的富营养化状况,因而可以将F3称为“富营养化指数”;④ 第四主成分F4的贡献率为11.385%,与其相关联的主要是DO,其因子载荷量为0.930,主要代表了水库水体的物理环境状况;⑤ 第五主成分的贡献率仅为9.845%,与其相关联的主要是pH值,其因子载荷量为0.941,主要代表水库水体酸碱环境。 2.4 水体水质时空状态下的主成分模型 根据主成分分析结果,建立如下水质主成分模拟模型。其中系数aFn为表2相对应的数值,F表示5个主成分,xn(n=1,2,…,12)分别表示12个水质参数。 ????????F1F2F3F4F5????????=???????????a11x1+a12x2+a13x3+?+a1nxna21x1+a22x2+a23x3+?+a2nxna31x1+a32x2+a33x3+?+a3nxna41x1+a42x2+a43x3+?+a4nxna51x1+a52x2+a53x3+?+a5nxn???????????(n=1,2,\:,12)(1)[F1F2F3F4F5]=[a11x1+a12x2+a13x3+?+a1nxna21x1+a22x2+a23x3+?+a2nxna31x1+a32x2+a33x3+?+a3nxna41x1+a42x2+a43x3+?+a4nxna51x1+a52x2+a53x3+?+a5nxn](n=1,2,\:,12