太湖水质评价.ppt

太湖水质状况评价

——主成分和聚类分析

小组成员：李春烨栗瑶高金龙1.1研究区域概况太湖位于长江三角洲的南翼坦荡的太湖平原上，其湖泊面积为2427.8Km2，湖中有51个岛屿，实际面积为2338.1Km2，为我国第三大淡水湖泊。太湖流域横跨江苏、浙江、安徽三省和上海市，总面积3.65万平方公里，流域内有37个大众城市及县级市。2000年末太湖流域总人口达到36，800，000，城市化程度为51%，总GDP达到1210亿美元。尽管太湖流域面积只占全国的0.4%，但其人口占全国的3%，GDP占全国的11%，该地区是中国经济和社会发展最活跃的地区之一。随着经济迅猛发展，人口的急剧增加，城市化进程加快，大量未处理的废水排入河流及湖泊中，对太湖的水质造成严重的影响，1990年7月太湖蓝藻爆发，梅园水厂无水可取，迫使无锡市116家工业企业停产，造成巨大的经济损失。太湖为太湖流域最重要的湖泊，是中华大地上一颗璀璨的明珠。太湖水质状况直接关系到上海、杭州、苏州、无锡、常州、嘉兴、湖州等重要城市及农村的发展。1.2数据和监测项目采用2008年1月到12月的14个站点数据，站点标号依次为：0号、1号、3号、4号、5号、6号、7号、8号、10号、11号、12号、13号、14号、16号、17号、32号，站点分别位于梅梁湖、五里湖、贡湖、竺山湖和湖心区。每月的14、15号监测水质，遇特殊情况除外。1.2数据和监测项目16个监测水质项目为：水温（0C）、透明度(m)、SS(mg/L)、PH、电导率(US/cm)、CODMn(mg/L)、DO(mg/L)、BOD5(mg/L)、NH3-N(mg/L)、溶解性总氮(mg/L)、TN(mg/L)、溶解性总磷(mg/L)、TP(mg/L)、碱度(mmol/L)、叶绿素(ug/L)、氟离子（mg/L)。水质分析标准采用《GB3838-2002地表水环境质量标准》以及《湖泊生态调查与观测分析标准》2.1主成分分析原理水质系统由各种污染物指标变量组成，因子间具有不同程度的相关性，从不同方面反映了水质质量。主成分分析建立在多维因子的综合分析的基础上，对原始指标进行线性变换而生成新的线性组合变量。并且把研究的侧重面集中在多项观测中具有方差最大或者较大的新的线性组合变量，而舍去方差较小的变量，最后重新个数较少，相互之间不相关的、又最大程度的反映原始指标信息的主成分变量。2.3主成分分析过程2.3主成分分析过程根据特征值大于1和碎石图，提取前四个主成分值，其累计方差贡献率为82.373%。主成分模型由主成分荷载矩阵可以看出：1、F1主要与SS、CODMn、BOD5、TN、TP、叶绿素等存在较大的系数，且相关系数都大于0.78。主要反映了太湖富营养化这一指标。其中TN、TP的系数最高，分别为0.949、0.892。TN、TP的含量越高，富营养化程度越大。高锰酸盐指数CODMn、五日生化需氧量BOD5从侧面显示了营养物质的数量。由于富营养化程度高，藻类植物生长茂盛，叶绿素水平也相应的提高。2、F2主要与NH3-N、溶解性总氮、溶解性总磷、碱度有较大的系数。氨氮值越高，水体受污染越严重，氮磷物质在水体中溶解生成弱酸，使水体中碱度增加。总的来说反映了水体受污染的状况。3、F3与水温、透明度、电导率相关系数分别为0.800、-0.485、0.452，透明度越大，水体吸收的太阳能越多，水温越高。反映了水体的物理性质。4、F4与PH、DO、氟离子存在较大相关系数，反映了物质指标3聚类分析聚类分析师研究分类样本的一种多元统计方法。根据观测样本，找出并计算相似程度的统计量。将相似程度大的聚合到一类，关系疏远的聚合到另一类。最终形成一个由大到小的分类系统。3.1聚类的主要过程3.2聚类分析结果第一类：1、3、4、5、32、7、8第二类：13、14第三类：6、16、17、10第四类：03.2聚类分析结果（1）16号点、6号点、17号点、10号点污染情况最严重。从站点图可以看出，16号和6号站点同属于竺山湖区。其中16号站点靠近湖湾太滆运河入口处，河水携带大量的营养物质严重的降低了水质。17号站点位于梅梁湾湖区，靠近直湖港和武进港口。10号位于陈东港入口处不远。陈东港是宜溧河流域下游入湖径流量最大的港口。（2）0号点污染状况其次。0号点位于靠近无锡市的渔港出口处。无锡工业发达，水质污染同样严重。（3）1号、3号、4号、5号、7号、8号、32号站点污染程度大致相等。大部分点位于梅梁湾和湖心区。(4)13号和14号点位于贡湖湖区，水质状况良好。因此，