闸坝调控下地下水污染驱动因子辩析

刘文龙 张萧汉 刘琳 高如枫

摘 要：通过水文地质勘探、原位监测和样品测试数据等手段，运动SPSS统计软件，对大伙房水库浑河闸坝上游东北侧谟家堡水源井附近浅层地下水氮元素含量进行多元回归分析。依据闸坝蓄水与放水情况，影响井内水位并结合研究区地下水形成环境和水文地质条件构建了三氮含量的多元回归模型方程。该模型显示，在浑河沿岸水源井研究区内，非标准化系数为负，离河边距离越远、三氮越低。说明随着不同水源井与河边距离不同，河岸距离与三氮值是负相关趋势;同理通过回归模型分析，非标准化系数为正，地下水位越低、三氮越低。说明地下水位与三氮含量的成正相关趋势。结合地下水污染治理的新型评价方法，现象与结果也符合实际趋势。

关键词：地下水污染;SPSS;氮元素;相关性分析

沈阳地区两大主要水系分别是浑河和辽河。流经城区分别有浑河、南运河、新开河等，沈阳市市区有水质监测数据的全国重要江河湖泊水功能区有 13 个之多。导致沈阳市区水环境质量不达标的原因，分析其造成的多方面原因，是因为水环境承载逐渐接近临界状态，总结水环境质量不达标的影响因素可以归为自然条件因素和社会经济发展因素两种。沈阳市近些年经济发展迅速，追逐经济发展的同时环保意识以及配套的污染防治与治理跟不上，在有限的水环境承载能力前提下，主要河道均处在环境承载临界状态[1]。

SPSS （ Statistical Package for the Social Science） 是由美国SPSS公司自 20 世纪 80 年代初开发的大型统计学软件包[2]，可以方便地规范和融合搜集到的原始数据，实施的是从简单的描述性统计分析到复杂的时序分析等多种方法，通过数据建模的方法，返回分析得到有意义的结果，已逐渐成为当今世界上最流行、最具有权威性和最受欢迎的统计软件之一，广泛应用于我国的各个领域。[3]

1.研究区概况

确定研究区域为闸坝上游东北侧水源井附近。根据现场条件设计四组采样点（井），用取样器和测绳对地下水进行取样，监测断面的钻孔底泥利用土壤采集器进行取样。研究区域位于位于浑河中下游，依靠着浑河一傍河区地下水水源地。研究区的地理经纬坐标：东经123°15′00″～123°30′00″，北纬41°42′00″～41°47′30″。研究区西临沈大高速公路，东至铁路线，南到浑河北岸，北到细河南岸，面积约为36km2。该研究区分布着大约60口水源井，每月总供水量150万吨以上，是沈阳市市政的主要供水水源之一。研究区交通便利，铁路、省级公路、沈大高速公路均通过研究区。

该研究区含水层为潜水含水层，区域受氨氮污染水位埋深约为10m左右，平均厚度约为30m左右，岩性主要为中粗砂、粗砂夹砾石，渗透系数为60-80m/d。该潜流带的含水层地下水通过浑河入渗和地下侧向径流补给，同浑河水力联系密不可分，以径流排泄和人工开采为主要排泄方式。[7]

经过已有资料及数据资料，现地面高程约为35.50m。每口水源井孔深分别是1号井42.7m，2号井38.2m，3号井40.5m，4号井43.5m。研究区域内，水源井间距平均为5m左右。在沈阳市丰水期的期间，各水源井内地下水位标高分别是27.95m、23.82m、23.50m、22.03m。根据等水位线图资料分析显示，在丰水期期间，该浑河研究区域内，河水水位高于地下水。距离河岸越远，水位越低呈递减趋势，河水补给地下水。

2.地下水污染评价

2.1样品采集与检测

基于地下水污染的调查，综合分析了研究区水文地质条件、土地利用类型、污染源类型等因素后，以面上控制和局部加密为原则，以每 100 km2 为一组取 10 组样为技术要求（ 其中地下水样应占 90% 以上） ，进行样品采集工作的选取条件是，具有代表性和易于操作为前提。

2.2三氮浓度时空变化规律

通過以往数据分析和检测，距离浑河较远的取样井中地下水氨氮的浓度一般很低，低于氨氮的Ⅲ类水质标准。在浑河近岸地区的水源井中，氨氮的浓度在0.35～9.40mg/L之间，超过了氨氮的Ⅲ地下水类水质标准，其中，傍河观测井的氨氮浓度最高，从研究区域整体数据测量观察来看，浑河近岸的水源井中氨氮的浓度较高，在距离浑河较远的取样井中氨氮浓度一般较低。[8]

3 SPSS22.0多元线性回归分析

本研究利用 SPSS22.0软件的多元回归分析功能，通过对样品测试结果的数理统计分析。多元回归分析是研究单个因变量（ y） 和多个自变量（ x） 之间数量变化规律，并通过一定的数学 表达式来描述这种关系，进而确定一个或几个自变量的变化对因变量的影响程度。简约地讲，可以理解为用一种确定的函数关系去近似代替比较复杂的相关关系。

第一步导入数据，进行分析设置。

第二步观察得到的R方和显著性。R方是指拟合优度，代表着自变量对因变量能否解释的最大程度。由表1，.962即说明自变量对因变量解释程度96.2%，解释程度较高，变量选取较为合理。R方评价标准是一般研究0.3以上可以接受，前沿研究可以放宽到0.1以上。显著性是看系数，模型中所有变量系数的T检验sig值都接近或小于0.01，说明这些变量对模型的贡献是显著的。

第三步观察得到的DW值和VIF值。

DW值检验的是自相关性，观察德宾沃森值，1.5-2.5则可以接受，最理想状态是2，越接近2说明变量的自相关性越不明显，模型设计得越好。由图1，德宾沃森值为2.313，较为接近2，说明变量自相关性较不明显，模型设计较为合理。

VIF是检验共线性，需要在5以下，由表2知VIF均小于5，说明变量没有共线性，可以使用。

第四步看残差分布。理想状态下残差分布是以正态形式分布的，是一种随机的分布。不是正态分布时可以增加变量，可能还有其他重要影响因素存在。还可能是数据较少，导致残差值没有呈现正态分布。

经过检验分析，最终能够得到多元回归模型方程。首先观察表中的非标准化系数（B），数值是负数，说明该自变量与因变量是负向影响，即离河边距离越远、三氮越低;数值为正，说明两者是正向影响的，也就是说地下水位越低、三氮越低。

接下来根据B值写出方程：y=619.665+0.019×地下水位-0.62×离河边距离

3.结论

经过检验分析，得到多元回归模型方程。SPSS表中的非标准化系数（B），数值是负数，表示该自变量与因变量是负向影响，即离河边距离越远、三氮越低;数值为正，两者是正向影响的，即可说明随着地下水位越低、三氮越低。

参考文献：

[1]聂晓林.沈阳市水资源可持续利用研究[D]. 武汉： 湖北工业大学，2012.

[2]崔健，王晓光，马宏伟，李霄，刘强，代雅建，杨泽.沈阳市浅层地下水污染驱动因子辨析[J].地下水，2016，38（06）：22-24.

[3]侯国华. 傍河区地下水氨氮污染修复的PRB技术研究及工程有效性分析[D].中国地质大学（北京），2014.