南水回补区地下水水质敏感指标识别及关联性研究

作     者：王琦 郭学茹 段小刚 王树芳 左锐 王金生 刘鑫 翟远征 孟利 WANG Qi;GUO Xueru;DUAN Xiaogang;WANG Shufang;ZUO Rui;WANG Jinsheng;LIU Xin;ZHAI Yuanzheng;MENG Li

作者机构：北京师范大学统计学院北京100875 地下水污染控制与修复教育部工程研究中心北京100875 北京市地质环境监测所北京100195 北京师范大学水科学研究院北京100875 天津师范大学天津市水资源与水环境重点实验室天津300387 

出 版 物：《北京师范大学学报（自然科学版）》 (Journal of Beijing Normal University(Natural Science))

年 卷 期：2023年第59卷第2期

页      面：288-298页

核心收录：

学科分类：02[经济学] 0202[经济学-应用经济学] 020208[经济学-统计学] 07[理学] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 0714[理学-统计学（可授理学、经济学学位）] 070103[理学-概率论与数理统计] 0701[理学-数学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(41831283) 

主　　题：南水北调 地下水回补 ROC曲线 敏感指标 R-V copula 

摘      要：基于北京市通州区2011-2019年地下水位及水质数据,构建了区内南水北调回补前后多个水质指标的ROC曲线;通过识别受回补影响的、AUC0.7的高度敏感性指标Fe^(3+)质量浓度,以及AUC为0.6~0.7的中度敏感性指标NO_(3)^(-)、NO_(2)^(-)和F^(-)质量浓度后发现:Fe^(3+)在回补后总体质量浓度变小;NO_(3)^(-)、NO_(2)^(-)和F^(-)质量浓度变大.以F^(-)为例,构建了R-V copula模型,结果表明:与F^(-)敏感性密切相关的指标分别为Ca^(2+)、Mg^(2+)、Na^(+)、Cl^(-)质量浓度和pH;关联性的具体表现是Ca^(2+)质量浓度与F^(-)质量浓度明显负相关,区内地下水回补后Ca^(2+)质量浓度下降,激发了F^(-)的活跃度;pH与F^(-)通过Ca^(2+)产生间接相关关系,当pH增大、环境偏碱性时,水中Ca^(2+)的活性降低,利于F^(-)富集;Mg^(2+)、Na^(+)、Cl^(-)与F^(-)的质量浓度表现为正相关关系,其中Mg^(2+)与F^(-)的质量浓度相关关系受溶滤作用以及水力联系的影响,Cl^(-)与F^(-)的质量浓度同时增大,这是由于存在置换反应;Na^(+)在Ca^(2+)质量浓度较低时与F^(-)发生吸附解吸,从而得以富集.区内控制回补后地下水中F^(-)敏感富集,主要是因为回补不但激发了原生地质成因的含氟矿物溶解与混合稀释作用对含氟矿物溶解的促进,而且也加速了Cl^(-)与F^(-)的相互置换、Na^(+)与F^(-)的吸附解吸.研究成果可深化对南水北调回补区水质演化机制的认识,为北京城市副中心未来的地下水监测管理与供水安全保障提供理论支撑和决策依据.