当前世界环境

介绍

快速增长的人口和糟糕的供水设施促使许多地区的人们自己打井，导致果阿邦地下水大规模抽取。一般来说，对水样进行一些水质参数分析，以评估其是否适合饮用和灌溉。水质指数(WQI)可以将多个水质参数的信息以数字形式汇总为一个单一的值，用于评价整体水质的时空变化。许多研究者为地表水开发了WQI^{1 - 5}但印度正在努力为印度不同地理区域的地下水制定这些指数，比如印度-恒河平原，在那里计算了北阿坎德邦的哈里瓦尔地区、北方邦的穆扎法尔纳加尔和沙姆利地区的地下水指数^{6 - 7}。

虽然各个地区的研究人员都对水质进行了评价，但大多数地区尚未建立水质指数。考虑到这一点，目前的工作是按照Singh等人报告的指导方针进行的，其总体目标是(i)评估地下水是否适合饮用。⁸在印度果阿邦北部，计算水质指数(WQI)工具，(ii)对地下水水质样本进行分类，供饮用。

研究区域

研究区域位于果阿邦北部的Bardez taluk，位于bagriver和Nerul creek流域内(约74公里)²)，并由编号48E/10、48E/14和48E/15的印度地形图覆盖，比例尺为1:50 000。它的南北方向分别与Chapora河和Mandovi河相连，西临阿拉伯海，南起Fort Aguada，北至Fort Chapora(15公里)，如图1所示。约30公里²靠近海岸的地区(沿海岸15公里，宽2公里)更容易受到海水入侵。该地区的地形由孤立的红土山丘组成，高度在平均海平面以上40至80米之间，周围环绕着非常平缓的低海拔地区。平原的土地高程在海拔0到20米之间变化。

该地区的一般气候主要是热带气候，在很大程度上受阿拉伯海条件的影响。气候的特点是湿度高，温度不太极端。温度在20摄氏度之间变化^o摄氏至33度，平均相对湿度在70%至90%之间。大部分降雨是在西南季风(6月至10月)期间收到的。阴雨天的天数约为110天。年降雨量从1700毫米到3600毫米不等。

研究区岩石主要为前寒武纪的结晶岩和变质岩。变质岩是一种坚硬、致密、深灰色到绿色的岩石。这种岩石更容易发生侧向化，因此在该地区有一些露头。

图1:研究区域位置图 点击此处查看图

研究区地下水一般在平原砂质含水层的无承压条件下赋存，在红土和灰岩构成的含水层的半承压条件下赋存。千层岩和红土所占区域在半密闭条件下，节理和风化带可能含水。在砂质地层中，主控地下水运移的是原生孔隙，而在红土和千层岩中，包括节理、裂缝和剪切带在内的次生孔隙对地下水运移起着重要作用。

地下水位很浅，大部分距离地面不到10米。含水层补给的主要来源是降雨。大部分雨水以直接地表径流的形式流入海洋。

方法

本研究确定了北果阿邦Bardez taluk沿海地区的一部分。在研究区确定了20口观测井(图2)。2004年9月至2005年8月，观测井每月测量地下水位数据。2005年1月、3月和4月采集了19口观测井的地下水样本。采用标准方法对地下水样品进行了分析⁹。

图2:显示果阿邦北部采样地点的地图 点击此处查看图

在计算水质指数(WQI)时，使用了19个采样点的地下水水质数据(图2)。对于水质指数(WQI)的计算，采用了Singh等人的方法。⁸有工作。在本研究中，我们考虑了四个参数来计算WQI。然而，大量的参数可以更可靠地预测WQI，但在目前的工作中，可用的参数数量有限，即pH，总溶解固体，总硬度和氯化物。采用质量评定量表计算水质指数，并对所选参数赋予相应的权重值。水质参数的标准按照BIS: 10500-2012和中央污染控制委员会(CPCB)标准进行管理，本研究中各自使用的权重在表1中突出显示。

Singh等人已经为地表水开发了总体水质指数(OWQI)方法。⁸哪些也可以用于地下水¹⁰。

据Singh等人报道。⁸，为了衡量每个单独参数在一个共同的单一尺度上的影响，每个参数产生的分数被平均出来。下面的加权平均聚合函数用于此目的。

式中，wi =第i个水质参数的权重，Yi =第i个水质参数的子指标值(Singh等报道)。⁸)。分指标函数基本上是通过数学方程将浓度范围转化为指标分数的方程。然后，根据这些分数对水质影响的相对重要性，将其转换为一个通用量表。这些分项指数函数是根据水质标准及其在特定范围内的浓度开发的。对各参数拟合数学表达式，得到子指标方程。

根据水质数据的状况，指数取值范围为0 ~ 100，分为严重污染(0 ~ 24)、较差(25 ~ 49)、一般(50 ~ 74)、良好(75 ~ 94)和优良(95 ~ 100)5类。不同WQI值对应的水状态如表2所示。如果该指数较低，则表明由于某种特殊原因，某些水质参数超出了允许的范围，需要采取适当的措施来改善水质。该指标可作为水资源质量管理的指导性指标。Singh等人给出了各种子指数函数和描述细节。⁸并没有在这里报道。

表1:水质参数显著性权重分配⁸

表2:WQI及其对应的水质等级和状态⁸

结果与讨论

深度水位(DTW)观察研究区从9月开始,2004年8月,2005显示的最大DTW期间被发现3月,2005年5月,2005年的最小深度观察水位在七月,2005年所有的井(图3,图4),很明显,从图4中7月份水位的上升,2005年比2004年11月,这可能是由于季风降雨。

19个样本的实测参数和WQI变化统计汇总分别见表3和图5。2005年1月的pH值在5.63 ~ 7.54之间，3、4月的pH值分别在5.51 ~ 7.39和5.46 ~ 7.20之间，表明样品呈酸性至微碱性。TDS分别从2005年1月的70 ~ 440mg /l增加到2005年3月的80 ~ 500mg /l和2005年4月的90 ~ 1150mg /l。与2005年4月的BIS标准600mg/l相比，TDS偏高可能是由于氯化物浓度从2005年1月的35.54 mg/l增加到2005年4月的67.91 mg/l。平均总硬度由2005年1月的62 mg/l下降到2005年4月的50.63 mg/l。

图3:2004年9月至8月果阿北部水深与水位的变化, 2005年 点击此处查看图

图4:2004年11月和2005年8月果阿北部水深与水位的变化 点击此处查看图

根据表2,WQI的最大值为100，最小值为69，分别属于“优秀”和“一般”类别。在本研究中，2005年1月，观察到47%的样品符合“优秀”类别，具有原始质量，53%的样品属于“良好”类别，可以接受国内使用。2005年3月，32%的样品属于“优秀”类别，质量原始，68%的样品属于“良好”类别，可以接受国内使用。2005年4月，观察到37%的样品符合“优秀”类别，质量原始，58%的样品属于“良好”类别，可用于家庭使用，而5%的样品符合“一般”类别，需要“过滤和消毒”处理。总体而言，地下水水质良好(图5)。

类似地，在印度北阿坎德邦的哈里瓦尔地区，WQI使用7种不同的质量参数来评估地下水的饮用适宜性，95%的地下水样本符合“良好到优秀”的类别。⁶。

Krishan等人。⁷利用104个地下水样品的pH、总溶解固形物、总硬度、氯化物和硫酸盐5个参数，利用WQI计算Muzaffarnagar和Shamli地区地下水的WQI。水质指数显示，整体水质等级为“良好”，可供家庭用水。

Tiwari等人。¹¹在印度West Bokaro煤田为开发地下水资源WQI而进行的一项研究中报道，尽管有煤炭开采和工业，但对33个挖井样本的化学分析表明，发现的地下水样本中有79%属于优秀到良好的类别，适合饮用。

本研究在果阿北部采集的样本是在2005年季风前季节，因此需要对研究区域的地下水井进行连续监测，以使用水质指数评估近期的饮用地下水状况。为此，应在研究区内科学设计和规划地下水监测网¹²。水位应进行定量分析，以便进行适当的规划^{13 - 19}。

表3地下水样品理化参数统计汇总(n =19)

图5北果阿地下水水质指数空间分异 点击此处查看图

结论

水质量指数是根据四个不同的质量参数计算出来的，用来评估果阿邦地下水的饮用适宜性。结果表明，地下水水质总体较好。

虽然目前的WQI基于四个参数，但根据现有数据，^20.有必要纳入更多的水质参数进行评估。果阿邦需要对地下水进行持续监测，以获得最近的地下水质量状况，从而改善人类健康和经济发展，并检查未来因海水入侵而可能造成的污染。根据最近的数据重新评估水质指数，将有助于地下水资源的妥善管理。

鸣谢

作者感谢国家水文研究所所长的支持和鼓励。

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