多元統(tǒng)計分析（MSA）與地理信息系統(tǒng)（GIS）制圖技術(shù)結(jié)合，已成功地運用于含水層潛在污染區(qū)的刻畫中。刻畫污染物特征對場地修復(fù)而言是非常重要的，但由于缺乏對水文地質(zhì)條件的認識以及污染物觀測的不確定性，使得刻畫污染物特征的工作成果大打折扣。MSA利用其它水質(zhì)參數(shù)為監(jiān)測污染物提供了輔助信息，改進了對潛在污染的評價。GIS能夠?qū)崿F(xiàn)海量信息的可視化表達，在組織和管理水質(zhì)信息方面發(fā)揮著重要作用。為顯示美國加利福尼亞南部薩瓦納河基地（SavannahRiverSite）地下水中的氚、揮發(fā)性有機污染物三氯乙烯（TCE）和四氯乙烯（PCE）的濃度，本文提出的方法首先確定合適的研究范圍、GIS圖層（coverage）和比例尺。利用主成分分析（PCA）將最能夠指示潛在污染的變量進行分組。利用氚、Al、Mg、Na以及TDS可以最好地表征氚的潛在污染，而利用PCE和Cl可以預(yù)測PCE的潛在污染。利用1999年檢測的污染物濃度驗證采用1993～1995年的地球化學數(shù)據(jù)繪制的潛在污染圖，結(jié)果令人滿意。對水質(zhì)數(shù)據(jù)進行聚類分析可將地球化學和污染物濃度分組。一、簡介由于監(jiān)測點數(shù)量少且位置分布不均，樣品分析存在誤差，復(fù)雜的水文地質(zhì)條件使監(jiān)測污染物在很短的距離內(nèi)就發(fā)生很大的空間變化，因而編制地下水污染圖通常是一件非常復(fù)雜困難的工作。目前一般用數(shù)值模型來刻畫地下水污染羽，但由于對局部水文地質(zhì)條件的認識不足，因此這一方法也受到一定限制。另外，多點、多次監(jiān)測和多分析指標的出現(xiàn)也加大了管理和繪制大容量水質(zhì)數(shù)據(jù)集的難度。除了數(shù)值模型外，另一種可供選擇的方法就是對地下水水質(zhì)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，推斷潛在污染區(qū)。主成分分析（PCA）是一種多元統(tǒng)計方法，它基于變量之間的相關(guān)性，對變量進行分類。PCA和其它因子分析方法的目的是用少數(shù)幾個因子來描述大量觀測變量之間的聯(lián)系，以便于分析。地下水中存在的物理和化學作用，如電解、離子置換或者碳酸鹽的平衡作用，使不同組分的濃度可能存在相關(guān)性。利用PCA對這些相關(guān)的變量分組，就能更容易地結(jié)合地下水中的物理化學作用去認識這些變量組。一個特定數(shù)據(jù)集的因子個數(shù)基于說明潛在作用的非隨機變量的數(shù)量。提取的因子越多，對原始數(shù)據(jù)的累計方差貢獻率就越大。主成分分析以前常用來根據(jù)監(jiān)測井的水質(zhì)特征，編制準確的監(jiān)測井分組圖（Suk和Lee，1999；Ceron等，2000；Güler等，2002）。為了識別含水層污染區(qū)，Suk和Lee（1999）利用多元統(tǒng)計分析和GIS建立污染物與地下水水質(zhì)參數(shù)的相關(guān)性。他們用這種方法，從測量的幾個含水層水質(zhì)變量中提取出幾個潛在因子。聚類分析是另一種能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)降維的多元統(tǒng)計方法，可根據(jù)含水層的水質(zhì)狀況對監(jiān)測井進行分組（Suk和Lee，1999）。該方法利用具有不同分枝的樹形圖結(jié)構(gòu)將變量分層次地聯(lián)系起來。分枝之間聯(lián)系越緊密，表明變量之間或者變量群之間的相關(guān)性越強。Suk和Lee根據(jù)水巖相互作用和補給特征，對PCA得出的因子得分進行聚類分析，從而將監(jiān)測井分組，然后利用GIS編制井的分組圖，得到含水層分區(qū)。研究人員確定的這些區(qū)與傳統(tǒng)水文地質(zhì)技術(shù)確定的區(qū)吻合得相當好。Suk和Lee（1999）基于每個含水層分區(qū)都有自己特定的地下水水質(zhì)信號（取決于沉積物的化學組成），對地球化學數(shù)據(jù)進行多元統(tǒng)計分析（Fetter，1994；Kehew，2001）。用這種方式定義的含水層分區(qū)中的水化學組成稱為水化學相（Fetter，1994）。地下水能夠溶解礦物質(zhì)和其它地球化學組分。每一個含水層賦存的地下水所含的溶解礦物質(zhì)和化學組分都不盡相同，于是形成了地下水的水質(zhì)信號，有助于識別含水層的演化歷史。在西班牙西北部，Vidal等人（2000）對14個水質(zhì)指標進行了主成分分析，提取出2個與鹽類和有機金屬污染物相關(guān)的因子，然后繪制2個因子得分的散點圖，根據(jù)空間位置（井或者泉取樣點的位置）在圖上標出每次觀測。取樣點落在圖中不同的“類”中，說明該取樣點與所落入的“類”具有相同的地下水水質(zhì)信號。根據(jù)含水層對鹽類和/或有機金屬污染的脆弱性，利用取樣點在圖上的位置對它們所在的含水層歸類。Abu-Jaber等人（1997）利用類似的多元統(tǒng)計分析方法研究地球化學數(shù)據(jù)，以識別已知含水層中存在的主要化學作用，并確定含水層對生活污水滲漏污染的敏感性。Meng和Maynard（2001）利用聚類分析和因子分析來處理地球化學數(shù)據(jù)，然后利用得出的地下水分類作為開發(fā)研究區(qū)地球化學概念模型的基礎(chǔ)。Ochsenkühn等人（1997）對地下水地球化學數(shù)據(jù)進行聚類分析，以識別主要的地下水流動路徑。其它一些研究也利用了類似的方法，建立了殺蟲劑對地下水的污染與不同作物輪耕方式的相關(guān)關(guān)系，來推斷地下水的流動方向（Grande等，1996；Zanini等，2000）。Güler等人（2002）比較了很多用于水化學數(shù)據(jù)分類的圖示法和多元統(tǒng)計分析方法。分析數(shù)據(jù)來自美國加利福尼亞南部南拉洪坦湖（Lahontan）水系。他們利用11個水質(zhì)指標建立了一個非常完善的水化學樣品分類方案，同時指出綜合利用圖示法和統(tǒng)計分析方法可以得到更全面、更客觀的分類結(jié)果。本文的研究目的是示范GIS利用水質(zhì)數(shù)據(jù)的多元統(tǒng)計分析結(jié)果編制地下水污染圖的方法。在決策支持系統(tǒng)中，GIS是一種重要的信息組織和管理工具。建立這一方法的目的是為了更有效地利用GIS對水質(zhì)數(shù)據(jù)進行分析和解譯。潛在污染圖不是繪制監(jiān)測污染物的分布，而是利用輔助水質(zhì)數(shù)據(jù)編制的。利用主成分分析評價水質(zhì)指標之間的相關(guān)關(guān)系，提取出水質(zhì)因子，然后利用GIS繪制包含每種污染物的水質(zhì)因子，來顯示地下水可能污染的位置。增加的輔助水質(zhì)數(shù)據(jù)提供了其它關(guān)于局部地下水條件的信息，降低了對單次污染物觀測的依賴度。結(jié)合污染物和局部水質(zhì)變化的相關(guān)關(guān)系，可以改進潛在污染圖。這樣做的目的并不是為了尋找水質(zhì)變量和污染物之間的關(guān)系，而是為了利用所有觀測數(shù)據(jù)最有效地進行污染預(yù)測。在這種情況下，組合變量產(chǎn)生一個更能表征場地潛在污染的因子。雖然使用了輔助的水質(zhì)數(shù)據(jù)，但是這一方法的使用并不能減少或消除對水質(zhì)監(jiān)測的需求，而只是最大程度上地利用了現(xiàn)有的水質(zhì)信息。利用獲得的含水層水質(zhì)成果圖可以更深入地認識地下水污染的范圍和歷史。本文用薩瓦納河基地（SRS）的水質(zhì)數(shù)據(jù)示范這種方法的使用。SRS是美國能源部在加利福尼亞南部Aiken附近設(shè)立的一個基地，靠近喬治亞州和加利福尼亞南部的邊界線。從上世紀50年代到90年代，生產(chǎn)核武器原料所產(chǎn)生的副產(chǎn)品——工業(yè)和放射性污染物的釋放使該基地多個地方均出現(xiàn)地下水污染。大部分的地下水污染物由其附近的釋放點控制。由于SRS附近的地下水是居民用水的主要來源（Arnett等，1995），因此必須認識SRS地下水污染的位置，以保證公共安全和降低風險認知。鑒于此，SRS調(diào)查人員已經(jīng)安裝了數(shù)千個監(jiān)測井并保證每季度（每隔3個月）取樣一次（Arnett等，1995；Bollinger，1999）。盡管已進行了大量的數(shù)據(jù)收集工作，但是如何處理監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將其融合到歷史或現(xiàn)狀污染圖中，一直是一個大難題。而且，美國東南沿海平原下伏的含水層系統(tǒng)相當復(fù)雜，地下水流動的數(shù)值模擬模型也只能應(yīng)用在SRS具備詳細水文地質(zhì)資料的一小部分地區(qū)。二、方法1、研究區(qū) 賄薩瓦納河仿基地（捎SRS車）由美國跑能源部管卵轄，占地憐面積另790k痛m2捏，位于南帽卡羅來納占州西南部覽的大西洋嘩沿海平原騙上，沿喬睛治亞州和旗南加利福分尼亞的州溝界分布。吐冷戰(zhàn)時期授（蒜20經(jīng)世紀乎50甜年代傳~80醉年代），梯美國在倦SRS政生產(chǎn)國防澤用的核材逝料，包括講氚和钚。網(wǎng)在妹SRS叔，零星分稀布著制造健業(yè)、垃圾獎處理廠和躺核反應(yīng)設(shè)灣施，但是穴只占魂SRS幅整個面積營的一小部擺分。本次桿研究主要甘集中在如2銷個地區(qū)：門管理和制彼造業(yè)區(qū)（惜A/M先區(qū)）與一軋般分散區(qū)少（饒GSA采）。研究酒了青3勵種典型污聽染物：從軍A/M理區(qū)地下水憑中檢測出倆的四氯乙敲烯（雪PCE費）和三氯欠乙烯（絹TCE聰）與在降GSA見發(fā)現(xiàn)的氚靈。頸SRS騰有生產(chǎn)和撤儲存大部胃分放射性圖廢物和工是業(yè)廢物的軍歷史，也趟存在著最等嚴重的地扣下水污染逼。珍在墳A/M煩區(qū)的地下蝴水中檢測亞出揮發(fā)性鄭有機物（緞VOCs連）宴——宰通常作為狼金屬加工碼過程中的其清洗劑（緊Boll斜inge讀r溫，紅1999歡）。其中精，廟PCE圖和轟TCE探這幟2旦種邊VOC妄的濃度相繩當高，它嗚們都是核龜燃料制造帝業(yè)和金屬推加工業(yè)使易用的清洗球劑（冶Arne濟tt秩等，寒1995援；皮Boll掉inge撕r俘，漏1999接）。從臨1952能年開始，萌但直到上詳世紀攀80物年代中期曉才開始利此用淺層無龍襯砌滲漏對池對這追2關(guān)種溶劑和捏其它揮發(fā)糊性有機化負合物以及篇重金屬進蜻行處理。帝GSA翅位于鈴SRS遙的中部，畫由垃圾處區(qū)理場（包甲括高放射柔性的廢物齡儲存場和蔥混合垃圾準填埋場）振和分離反慶應(yīng)堆產(chǎn)生汽的特定放蓮射性核物年質(zhì)的設(shè)施崗構(gòu)成。擁GSA魚下部的地絡(luò)下水已經(jīng)胞受到了各悔種化學物添質(zhì)和放射匆性核物質(zhì)帥（尤其是相氚）的污笛染。獅如果水文押地質(zhì)均質(zhì)丘且得到充爪分認識，賣那么就可概以模擬地職下水中非炮水相液體拾（包括爽TCE賄和遞PCE支）的復(fù)雜批行為（榨Kehe掛w緞，色2001達）。但不朱幸的是，鉤SRS忙下伏的含糾水層和隔據(jù)水單元非國常復(fù)雜，窄由此限制葛了含水層劉水力性質(zhì)怎的準確計焰算，使地展下水水流震模型和污電染物運移勉模型預(yù)測爬具有很大豐的不確定演性（見Harr壩is小等，們1997寫；地Mill蝦er捧等，膜2000芒；氣Kehe淺w橡，鏟2001范）。絹SRS景位于大西黨洋沿海平紋原的上部押，因而水摘文地質(zhì)條拜件非常復(fù)稿雜。海岸朋線的周期薄性遷移和妻河道遷移組使得咳SRS后的沉積物半類型相當皇復(fù)雜，包忙括層積的長松散砂、霧粘質(zhì)砂土漆、砂質(zhì)粘倚土和鈣質(zhì)熄淤泥（呢Aadl覆and捆等，面1995伶）。可成花為流動優(yōu)咸先路徑的錯一些古河宴道的存在栽也增加了勝研究的復(fù)處雜性。勿過去罪30戀年間所安減裝的幾千具個地下水嗽監(jiān)測井（找Arne澤tt閣等，拋1995叛；局Boll究inge蒼r但，耕1999飼）的濾管伶放置深度吐考慮了特頃定含水層竟或者隔水儉層的位置香。在著SRS坊的歷史上北，監(jiān)測井透組是作為奇某些小項攻目的一部哥分而進行搞安裝的。際因此，從瓣SAS驚監(jiān)測井收截集到的濃膽度數(shù)據(jù)是構(gòu)成稱“占簇絡(luò)”醋出現(xiàn)的，萌主要在已邀知污染區(qū)遵的周圍，蝕而其它地撈區(qū)則沒有瓶水質(zhì)數(shù)據(jù)昏。參一般每隔嚷6巷個月對積SRS憶的井進行卸一次大規(guī)得模的取樣萍。為了管壓理這些水黑質(zhì)數(shù)據(jù)，示SRS準開發(fā)了一葬種地球化營學信息管柱理系統(tǒng)（推GIMS困）。握GIMS抗是一個箏Orac宜le罷數(shù)據(jù)庫，霉由美國喬界治亞州雅星典市的一猾個私人合壟作組織進栽行維護。斯這個數(shù)據(jù)范庫具有安晉全性，只及有得到授標權(quán)的子SRS遭人員才能率訪問。爸2鏈、數(shù)據(jù)采樸集習盡管可以鍵獲得疑SRS冊運行初期路的水質(zhì)數(shù)委據(jù)，但直彩到馳20奏世紀霞80微年代，許紀多分析指做標才得以叼測試，因糕此許多地盡下水組分邀的數(shù)據(jù)量羊較少。此湯外，監(jiān)測閣井取樣的歐時間間隔飛不同。位腿于關(guān)注度占很高地區(qū)率或者地下庸水修復(fù)工蘇程所在地拖的井通常悲是每愧3久個月（溝Q1爭表示踢1不月禁~3揭月收集的攤數(shù)據(jù)，疏Q2號表示她4散月?lián)蝵6儲月收集的殲數(shù)據(jù)，依塊此類推）冷取樣一次購，甚至還狼要頻繁取蓬樣。而次獄要地區(qū)的恢監(jiān)測井經(jīng)敘常是每年鐵只取樣一柏次。開展今新項目時漸，會建造盛新的監(jiān)測題井，而有船些監(jiān)測井茫在項目結(jié)管束之后就懶廢棄了。厚如果監(jiān)測伴井的某一北個參數(shù)在虧整個季度昆內(nèi)都未進抓行觀測，扯那么隨后畏的聚類分氏析就會排揉除這個井逃。這在整孔個臉A/M您區(qū)特別明旬顯，因為蔬許多井從談1993共年第一季阻度之后，流就不再對慰氚進行檢們測了。因謝此在實際蠢研究中，個A/M團區(qū)就沒有涼參與隨后鵲幾個季度蓬的主成分較分析。不校幸的是，炒觀測數(shù)量云的這種改凈變使我們額很難去比還較季度與譜季度間的錫參數(shù)變化哲，因為這罪樣引入的宰變化易與新組分濃度桑的天然波練動混淆。貌用平均值管來代替缺份失值是一罰種處理觀語測缺失的頁方法，但紛是這種做去法可能會陵得出不正逆確的相關(guān)抓結(jié)構(gòu)，因終而未加以鬼使用。熱數(shù)據(jù)分析貞的對象主圈要是跪1993骨年到娘1995震年每季度畜一次的取中樣數(shù)據(jù)，剛在這段時豈間內(nèi)，對愛監(jiān)測井進荷行了頻繁蜻取樣。千SRS雅地下水監(jiān)刷測計劃使閱許多地下乳水組分都祖得以檢測稍，上世紀煎90艘年代初，懇這項計劃員使打SRS覆得到了最壇全面的場揮地分析。逝1993千年第一季鍬度是地下樣水監(jiān)測的根高峰期，膀在這期間歌，選擇了己能夠代表謝地下水水接質(zhì)的分析迎指標，對笛1000響多個觀測肝井進行了待取樣分析儲。摟選擇地下墨水監(jiān)測數(shù)口據(jù)中的一巾部分指標碧進行統(tǒng)計聲分析，選詢擇標準是化：（腹1爺）具備可展用性；（侄2惱）測量的吃空間和時扯間頻率很收高；（兄3雄）能代表嫁天然的化剖學條件，馳即提供清眉楚的含水研層水質(zhì)信忙號。千為了獲得蝶水質(zhì)信號勇，選擇了閘滿足上述恨標準的曲13集種水質(zhì)分窗析指標，鴿包括總?cè)芡敖夤腆w（賺TDS鉗）、意pH答值、鋁（埋Al琴）、鈣（節(jié)Ca掏）、氯（落Cl捧）、鐵（付Fe為）、鉀（荷K赴）、鎂（悼Mg夏）、鈉（是Na榴）、硅（而Si洞）和硫酸啞根（道SO置4園）。此外喜，還選擇襖了氚和四徒氯乙烯（企PCE萄），因為事這疾2哭個變量能孔夠分別代叨表放射性月污染和地火下水的工笛業(yè)污染。興13竄個分析指倒標中有趨11濁種是地下汁水的天然市組分，其軟中有葛6俊種（決Na載，杜Ca鐘，柄K挑，棵Mg椒，顛SO宵4敵和寸Cl性）是主要爸離子，慌3抓種是次要鋸離子或微棒量組分（封Fe焰，只Al躬和押Si禽），剩下墨2例種（恭TDS規(guī)和兵pH賠值）是常覺規(guī)檢測項塘目。栗表額1耽囊括了塘A/M拉區(qū)和荷GSA佛從徑1993火年到信1995煉年收集到囑的上述矮13偏種地下水題分析指標布的所有濃狐度數(shù)據(jù)。饞該表列出論了各項指妹標共辛3914販次觀測的鞋最小濃度禍、最大濃文度、按百擦分位數(shù)排桶列的濃度遲以及平均洞濃度。這橋個表是非墓常有用的撥，因為從偷表中可以軍看出已觀拔測的水質(zhì)際條件發(fā)生插了重大變外化烤—應(yīng)—滑某些變量拿至少發(fā)生膽了柏4擦個數(shù)量級兇的變化。射主成分分愁析根據(jù)水到質(zhì)參數(shù)的勻這種變化攔來幫助編處制污染圖究。從最大鋒觀測值、惹按百分位嫌數(shù)排列的猶濃度以及軟平均值與暴中位數(shù)（融第蓬50鳥個百分點口對應(yīng)的濃給度值）的囑比值可以饒看出整個與數(shù)據(jù)集呈劍強烈的右賄偏分布。陳取水質(zhì)變地量（除符pH鍬值外，已哪經(jīng)作過對更數(shù)處理）丑的對數(shù)值猶，可以消坊除這種偏漢態(tài)分布。蘆表警11癥993~忙1995月年共度3914粒次觀測收殲集到的地僻下水分析禾指標的濃核度數(shù)據(jù)加分析鼠指標亂單位膽平均值墾最小值課百分位數(shù)姐最大值梯第戲10淺個不第島25蝶個郵第晚50們個庸第搜75磁個既第閉100許個占pH孕值款

隔4.6川3業(yè)4.4晝4.9典5.5折6.5蕉8遷12.8兼TDS尖mg/L浮126.崖6崗23融23債33薄60池128吵265沾1785蠅Al嘗mg/L噸2.6螞0.00堅4銳0.02衛(wèi)0.03瀉0.09下0.38儉2.1撒155統(tǒng)Ca援mg/L亦13獸0.01虛0.62悔1.32肯3.83攜13.6褲34思482乞Cl式mg/L彼3.3撤0.25爆1.62原2.03祥2.55踐3.47式5.5拋44.6瓣Fe遲mg/L躍0.5良0.00朱4超0.00鴨5慮0.01獸0.04棗0.17銹0.7撒48.1浪K輛mg/L恭2.1胃0.04漫9狹0.5腸0.5蹤0.83倍1.55英3.3法145鼻Mg暮mg/L腎1.4究0.00碑2咳0.26貢0.4軟0.66敵1.22籌2.7應(yīng)40橫Na你mg/L末14.4挪0.49藝5立1.82腥2.57宿4.66加12.8皇34.2劇360幻Si磚mg/L驗13.3尺0.15刮2孕6.06乒7.37前9.38傷13.6緊26.2宰158朝SO意4否mg/L賽5.6昨0.09癢4皮1送1蹦1.67異5.47以10.6貨440惕PCE盟2抹g/L茶26.9勸0.03企1撲1碌1均2.5謹5摸1970利0腰氚蠅pCi/興mL降1800論0.00饑2央0.7盒1.63掩11.4泛263知3600惑2860判00釣數(shù)據(jù)的空炸間范圍隨六著每個季景度取樣井膨的變化而可變化。本廣次研究包販含了扶1993錯年第一季向度坡744床個取樣井鐮所有倍13錦個水質(zhì)指帆標的檢測盾數(shù)據(jù)。這秒些井位于攤GSA中（摧400鞭次觀測）層和膝A/M圍區(qū)（洗275殿次觀測）怒。在剩下煙幾個季度根中，主要芬在述GSA梢進行了氚欺的檢測，凝在沖A/M導(dǎo)區(qū)沒有檢害測氚；本臺次研究選內(nèi)擇的所有年觀測，大潔約典90%跑都位于緒GSA勁附近。因致此，斬A/M梯區(qū)的分析啄和繪圖主舒要依賴于生1993油年第一季態(tài)度的數(shù)據(jù)塵和總數(shù)據(jù)胖集。洪利用赤SRS鮮每季度取劉樣的地下剪水監(jiān)測計他劃所收集含的大量數(shù)留據(jù)，建立硬了分析指貪標濃度的襖繪圖方法磚。在足ArcV全iew坐GIS磚中建立腳醬本（講scri垮pts野）和幻shap及e宜文件，編椅制典SRS1證999今年的氚和喬TCE息的濃度圖齊。這些圖絲顯示倘SRS制大部分的儉污染物都噴位于生產(chǎn)雙設(shè)施附近書，而在遠擋離污染源至的那些地尺方，地下求水中幾乎蓬不含氚和甘TCE遞。塞這些基礎(chǔ)崗圖件顯示翁了暑SRS曉不同地區(qū)既的污染物蕉水平、規(guī)倚模和空間煉范圍，很遇好地傳達尺出有關(guān)污李染物的信桂息。這些傘圖件將作隱為顯示其慘它時期分番析指標濃按度的底圖濕，隨后還足將用來顯夏示含水層饒水質(zhì)分析襪的結(jié)果。除3霉、主成分鼠分析燥（狐PC痕A布）巡六個季度喊的觀測產(chǎn)端生了大量棟數(shù)據(jù)，足趙以用來建貿(mào)立水質(zhì)指亮標之間的氧相關(guān)矩陣怖以進行主灘成分分析隸。數(shù)據(jù)采若集時間從脂1993悲年初到映1995粘年初，每渡種分析指貓標的觀測回次數(shù)在箭343~牢744鋼次之間。宗將觀測的指水質(zhì)參數(shù)尸（隊pH騾值除外）登進行對數(shù)論變換，獲劑得相關(guān)矩螞陣。不使婦用有任何摸數(shù)據(jù)缺失次的紀錄。網(wǎng)作為時間矛平均化的材含水層水局質(zhì)條件的棄一個概括傾，對所有勉監(jiān)測井觀怠測數(shù)據(jù)的借總集合（組包含所關(guān)茂注的框13繳種分析指熱標的測量葛值）也進施行了一次費主成分分績析。從思1992同年第四季舌度到宵1999檔年第四季民度的總數(shù)秤據(jù)集中確斑定出拒3914軟次可用的格觀測，來拜進行主成上分分析。堤所有水質(zhì)板數(shù)據(jù)均經(jīng)育過了對數(shù)挨變換（止pH獵值除外）臂。蒸利用渡SPSS尿因子分析偏模塊（亂SPSS渡公司，侵2005鍛）處理每桃個季度的柜數(shù)據(jù)，選舅擇方差最瞇大法進行惹因子旋轉(zhuǎn)波。方差最嘴大法旋轉(zhuǎn)攪是因子識淋別常用的償方法。經(jīng)勝過幾次試殃驗后發(fā)現(xiàn)嗓，在所分紛析的哈7轎個數(shù)據(jù)集割中有太6睬個數(shù)據(jù)集都，提取掛4謀個因子就宗足以說明干原數(shù)據(jù)至利少形2/3垮的變化。掙因此最終揀從所有每確個季度的張數(shù)據(jù)集中棒提取出膜4泄個因子，嚷利用合適烘的因子得黃分系數(shù)乘右以原始的漁觀測值，劃得到惠4懸個對應(yīng)的炕因子得分春組。聾將每個季昌度的圓4鼓個因子得革分作為兼4評個變量，絲用于隨后煮的聚類分午析和丙ArcV急iew眾的插值。葉做出顯示皮每個變量費和因子之練間相關(guān)強歷度的因子嘗載荷表。冠檢驗了幾介個季度的桂PCA刪結(jié)果，發(fā)磚現(xiàn)具有較前高因子載控荷的是相向同的一些甩變量。但杏是，由于做旋轉(zhuǎn)和方余差貢獻率壞的不同，坐這些變量燭組的主成馬分的位置則在每個季蒙度中是不扎同的。伯為了更清借楚地刻畫間不同季度恰的類型，趙基于鳥3星個季度有比相似的圣PCA免結(jié)果，將璃每個編碼拆的主成分且（侍1-4辭）分別用累字母手A-D槽來表示。矮在這三個榜季度中，塘將第一主弱成分中因醫(yī)子載荷絕度對值大于蜓0.4發(fā)的變量歸趣到勞A邁組，將第謀二主成分雖中因子載演荷絕對值牛大于綱0.4殊的變量歸湖到嶺B謎組，依此難類推。使屑用這種命駱名法確定長出分析指郊標的子集煤。保存包傘含污染物輩分析指標是（即氚和孔PCE早）的子集維，進行隨逃后的編圖叢?？?坦、聚類分初析夠為了根據(jù)授地球化學返分區(qū)（即件在一個季蝕度中分析召指標有相法似的變化猛）將監(jiān)測啊井分組，未對前面保毛存的主成誰分做聚類脆分析。選艇擇第SPSS縱中普的緞“兔hier造arch每ical苗clu假ster體ana懂lysi四s汪（層次聚松類分析鞏）慮”給選項，處潑理已保存候的每個數(shù)求據(jù)集的低4弱個因子得疏分變量。謀PCA訓(xùn)識別出的疾每個主成進分都對應(yīng)友有一個因移子得分變桿量。利用抖井名標注增因子得分浮，選擇計做算歐氏距悉離平方雁的瓶“闖War悉d家’涉sme臂thod暢（離差平加方和法慕）臭”寇進行聚類稱分析。裹在多數(shù)情備況下，先警用歐氏距便離（定義侄為方差總飄和的平方賊根）確定城觀測間的瞎距離，然洋后再用鍬Ward何方法進行困聚類。慮Ward援方法是一受種回歸方胖法，它使躺每個層次凝中任意匪2駛個類的離肥差平方和襪最小（公Stat倦soft紐公司，什2002襯）。尖3牙個聚類構(gòu)傘成了一個不樹形圖，膏這是一種朝非常有用嘗的圖示工薯具，可用傘于確定足顫夠用來描伸述潛在作棟用的類數(shù)刪量，識別為性質(zhì)相同地的組。保漏存每次觀禾測稅的沒“猜clus獵ter束memb亂ersh感ip鋒（類成員囑）抗”架，然后繪滅圖來顯示基這些同性允質(zhì)的組的脅空間變化抬。保存每閱個井的類棋成員構(gòu)成芬。不可能舊對所有季趕度中這么慨多數(shù)量的哭觀測進行午聚類分析蹦，因為每短個井都包捉含多次觀雜測。愉確定一系斥列類（塊3~10梅）的類成辜員。為了五確定區(qū)別挎不同含水央層分區(qū)所匯必需的類庭數(shù)量，將巧每個數(shù)據(jù)權(quán)集導(dǎo)入睡SAS侍統(tǒng)計包（脫美國蘭SAS夾軟件研究咱所，太2005環(huán)）中得到驅(qū)樹形圖。你保存的一捆系列類的攏類成員為妨分辨鞏GIS駝圖中監(jiān)測擱井之間含寨水層水質(zhì)君行為的差位別，在隨扁后識別應(yīng)烏用限制中拿給予了靈腹活性。關(guān)5資、猾GI希S醫(yī)插值和制蘭圖仙表淡2壩說明了穗GIS遵制圖的步久驟。反距洽離權(quán)重（催IDW嚇）是一種服空間插值蝶方法。在弟ArcV臺iew株3.2賣中進行反臂距離權(quán)重駛插值。反增距離權(quán)重撥法中的每拼一個估值甲都是其周硬圍取樣點青的加權(quán)平轉(zhuǎn)均值。利坦用觀測點繡與被估點初的距離的案倒數(shù)來計豆算權(quán)重（寺Burr嘴ough弊和享McDo裳nnel服l爭，恢1998灑）。可以拼將反距離遭加冪（如貸線性、平燙方和立方頸）以模擬業(yè)不同的幾馳何形狀（屆如線、面品積和體積瓜）（造Guan雨等，油1999范）。搞Burr那ough漸和蟻McDo嗽nnel謀l疫（怪1998貌）比較了比幾種不同語的確定性群插值方法牽，發(fā)現(xiàn)使伙用距離平蛇方的桌IDW絹方法能夠霉產(chǎn)生與原茄始值最一割致的結(jié)果辛。泛表昂2旗含水層水遺質(zhì)信號繪禽圖的步驟膽步驟物活動寶1僚SRS叨監(jiān)測井計工劃提供地畏下水樣品胞和隨后的根實驗室分疼析鳳2拴檢測值保貓存在地球令化學管理昂系統(tǒng)（印GIMS案）數(shù)據(jù)庫闖中臂3夢利用析ArcV出iew蜓界面查詢孟GIMS據(jù)，創(chuàng)建單孩個分析指扁標的丹dBas肺e養(yǎng)文件厘4鑒基于可用伶性和表達賠天然含水騙層水質(zhì)的落可能性來廟選擇分析狼指標文件嚴（浙11蜓個）。選姥擇污染物扇（翅2蔬個）助5距編寫份ArcV櫻iew槐腳本，計禽算每季度棟（鬧3頸個月）檢貨測值的平謝均值，分櫻別創(chuàng)建胳13彩種分析指句標的新文毒件凱6轎將文件導(dǎo)稅入皇Micr挺osof勇tAc室cess籍表中，根烈據(jù)共同的立井位置和砍分析指標狗將檢測值袖鏈接起來漸7損將鏈接好俱的檢測值添導(dǎo)入啦Micr膚osof晨tEx穗cel拾中，對其堵進行分類判，剔除單足變量離群染數(shù)據(jù)普8職選出具有覽足夠觀測狀次數(shù)（硬n>10衡0匆）的季度皂中的數(shù)據(jù)寶9合將每個文姻件導(dǎo)入持SPSS煙中，計算揭歐氏距離喇得分，剔澤除多變量關(guān)離群數(shù)據(jù)池10扶執(zhí)行最大感方差法旋己轉(zhuǎn)主成分棒分析，保比存因子得薦分恰11靠對因子得雕分進行聚下類分析，各確定水質(zhì)盆行為相似闖的井煩12齒在抬ArcV辟iew棗中，對包塊含污染物流變量的蓮2挑個痕PCA綢的因子得逆分進行插屬值和繪圖渴13瘋將聚類分赤析得出的嶼不同顏色墾標注的井暑疊加到因撇子得分的鐘污染圖上店利用反距愁離權(quán)重插吐值法對與辱污染物變飾量、氚和益PCE每相關(guān)的因副子得分進栽行插值。厭根據(jù)每個茂井周圍最患近的燦12朽個井的因斬子得分，器利用徑向校插值方法僵在該井周記圍鑄500m黑的范圍內(nèi)湖創(chuàng)建一個說連續(xù)面。務(wù)井周圍修500m辱之外的地丹方不進行挽插值。插薄值面反映繩了井的影蒜響范圍；頭圖中污染喉可能性很景大的地區(qū)播經(jīng)常會突討然終止。墨在柵格圖想層中，將魄插值過的矩因子得分飛用漸變色毒劃分為宰9暴級。用漸疊變的橘色陽代表炊PCE坦的污染，卵漸變的紅設(shè)色代表氚悉的污染。摟顏色越淺他，污染可貿(mào)能性就越奧低，反之蛋亦然，顏紡色居中表裁示污染的薄可能性為黃50%飛。從汪50%摔的污染可課能性到最像高的污染覽可能性，該因子得分炭跨入正值紛的范圍。旨正的因子途得分表明包它們各自決的污染組環(huán)成呈正相惑關(guān)。爭氚的網(wǎng)格停用淺粉到獨深紅筑9記種顏色填繩充。網(wǎng)格首中的因子坐得分低，趴就表示被丈氚污染的腐可能性小駱，用粉紅殼色填充，叮而因子得覆分高則表漠示被污染終的可能性僑大，用深油紅色來填坊充。條PCE換的表示方共法類似，港用橘色系集來填充。該將聚類分踩析結(jié)果和殲1999澤年原始的浮污染物濃面度疊加，擋就得到上連述概2旅種污染物午的潛在污喂染圖。是在前文討掙論的衰shap誓e午文件中，新根據(jù)監(jiān)測發(fā)井所屬的占類，也用稈顏色來標般注。根據(jù)閘聚類圖的法結(jié)果，選者擇了丈5紛個層次來盡描繪地球崇化學分區(qū)早，并相應(yīng)劉地對井進欄行標注。脈該圖層放繡在每個季站度氚和駱PCE介潛在污染濱圖的上部類。為了便鐘于比較，疤將含1999漸年的總污蒸染物濃度洲疊加到其老它潛在污代染圖的上惹面。擠GIS目插值方法禁可詳見恢Math伯es茂（攝2002烤）。體三、閥結(jié)透背稍果汽1健、主成分盯分析叢從每個季折度相關(guān)矩注陣中提取浩的職4儲個因子的貢累計方差穿貢獻率至哥少是襖2/3匆。以孔1993興年第四季晨度為例，俗從觀測數(shù)陵據(jù)中提取鬧出的前失4知個因子的散累計方差詞貢獻率在慕70%樂以上，因晶子載荷圖毯顯示：鞏Al潛，剩Mg培，竊Na淋，流pH串值，景TDS忠和氚與第炎一個因子丟強烈相關(guān)構(gòu)，勺Ca脹，辨K貪，語pH押值，洽Si玩，亂SO盡4倘和廚TDS獵與第二個鏟因子強烈做相關(guān)，基Al震，蕩Fe倦和統(tǒng)SO翼4票與第三個馳因子強烈導(dǎo)相關(guān)，與管第厭4酬個因子相貍關(guān)最好的例是括Cl源和式PCE要。值得注再意的是喝pH叼值的因子牽載荷是負吧值，在更牧堿性的條做件下，才咐會出現(xiàn)正蜓值；舒SO各4小與第二個積因子和第能三個因子鈴都相關(guān)。顆表馬3歡總結(jié)了每叨個季度中胳每個因子志的相對方望差貢獻率待。表中的壓主成分用花字母來表短示，對應(yīng)市于根據(jù)每污個季度和額總數(shù)據(jù)集幻的因子載挎荷得到的遷變量組。柔表字3氧六個季度流和總數(shù)據(jù)塞集的主成罵分組的排熔名災(zāi)主成分索分析指標輝總數(shù)據(jù)筒1993盲Q1毀1993封Q2罷1993喜Q3社1993授Q4珍1994聲Q1橡1995綠Q1盯A劫Al,澆Mg,栗Na,永氚眼,TDS舅,pH勒1暗2接1蝕1貨1烏1狂1鏟B鹿Ca,每K,p昆H,S城i,SO繩4鼓,TD艙S增2杯1壘2此2風2榮2今2坊C濟Al,術(shù)Fe,共SO觸4冤4嫁3謝3升4頌3蹈3撲3慈D朽Cl,榨PCE稠3獅4朋4范3心4懇4糞4娃這種變量慶分組的類找型在對其碧它季度和銜總數(shù)據(jù)集賭（即表移3礙中的所有騾季度）進智行主成分奔分析時反齒復(fù)出現(xiàn)。頃通過對所救有主成分業(yè)分析中因扯子得分的囑絕對值大蘇于煮0.4律的主成分吩組成的總祖結(jié)，發(fā)現(xiàn)持反復(fù)出現(xiàn)紐的主成分鼻變量組呈笛現(xiàn)出明顯越的季度性遺。這些主廣成分分析棟表明對來蝶自于不同拆水文地質(zhì)典的監(jiān)測井姻樣品而言戶，氚的濃貴度與陽離蘿子捎Al址、絲Mg阻和板Na師的濃度以御及嗓TDS脹的變化相偉似。經(jīng)PCE嶼的濃度與轎陰離子尖Cl瞎的變化相收似。逢利用每個角井杏13煎個原始指附標的檢測透值計算因蹦子得分。伶每個主成務(wù)分分析會刃產(chǎn)生翻4躺組因子得央分，與同PCA貿(mào)的嗎4衡個主成分巾相對應(yīng)。弄保存這些固因子得分刻用于隨后胃的聚類分積析。將避A壟和蛙D嘆這致2命個包含氚班和柱PCE挎的主成分課變量組的非因子得分惡保存在培GIS嚷中，用于照隨后的插如值和制圖漿。嫁2友、聚類分臉析嶺利用初步得的聚類分釘析產(chǎn)生的逃樹形圖可兆以非常好知地將監(jiān)測自井分成偏5如大類。聚發(fā)類分析基層于含水層其水質(zhì)檢測劇，將監(jiān)測謙井劃分為畫這些不同惕的類別。革區(qū)分這重5嘗類的歐氏啊距離大于寺100殘。此外，挎對確定出挖的睜SRS徹含水層分貫區(qū)與聚類負結(jié)構(gòu)中的登不同層次慈（農(nóng)3~10姐）試探性那地進行了葛相關(guān)分析盜。觀測發(fā)識現(xiàn)含水層著分區(qū)和包棟含暮5蔥個類的聚轉(zhuǎn)類系統(tǒng)之妹間有最佳董的相關(guān)性觸。蠢3奴、池GI景S哈圖岡對孔1999豪年與最可的靠的檢測是指標、氚堪和近TCE侮相關(guān)的滲2孔個因子的該地下水濃怪度水平進鼠行繪圖，宰所繪圖件慨顯示了下SRS運污染在平益面上的近堅似范圍。釣這些圖的巷繪制使用斧的不是原判始的污染鎖物數(shù)據(jù)，癥而是因子蘭得分的插袋值，因此設(shè)實際上，收它們是將句污染物濃扔度與相關(guān)億的水質(zhì)變亞量所提供副的輔助信業(yè)息結(jié)合了朽起來。為酬了粗略估它計利用騰1993踢~19辮95山年的數(shù)據(jù)該得出的污驅(qū)染可能性渠的準確程忍度，將紡1999茶年所有四樹個季度的拉原始濃度研數(shù)據(jù)疊加收到繪制出鳥的潛在污貪染圖上。嫩SAS患的岡TCE響和漁PCE絹經(jīng)常在同膊一地點和埋時間排放跳，二者具謙有許多相亮同的化學豈特性，都記屬于重質(zhì)嶼非水相液轟體（報DNAP暖Ls伯）。盡管臟有醋5鼻年到戚6轉(zhuǎn)年的滯留川時間，但栗是受氚和鏟PCE剩污染可能怪性很高的沈地區(qū)與隨蒸后觀測到糧的氚和園TCE笨濃度相對臭較高的地盈區(qū)非常吻毛合。與任專意污染物漆均不相關(guān)諒的主成分運的因子得癢分的插值希與亞1999購年氚和過TCE代濃度增高私的位置不局能吻合。視潛在污染板區(qū)的結(jié)構(gòu)外和范圍隨吸季節(jié)發(fā)生村輕微的變按化。除了就分析指標底的天然變燭化外，監(jiān)珠測井的數(shù)悄量也隨時腳間而變化藥。從幅1993蔥年第一季炒度之后，粱監(jiān)測井活燦動減少；敢A/M病區(qū)和餐GSA討外圍地區(qū)糊的井在每有個取樣季罰度中沒有符進行監(jiān)測鞠，因此改烏變了插值脖的范圍。艷整體而言怨，從淚1993菌年第一季踐度之后，示監(jiān)測井的沿數(shù)量減少蓮了。在本辜次研究中喪，季節(jié)的始變化對也PCA吉的主成分皇結(jié)構(gòu)沒有客強烈的影怎響，數(shù)據(jù)候點的減少喜反映在圖術(shù)中潛在污咽染區(qū)的位芹置和范圍風的變化上部。中本研究也松繪制了監(jiān)哪測井所在津位置的地扭下水水質(zhì)若分區(qū)圖。慕這些分區(qū)撞是通過對惜每個德PCA礦產(chǎn)生的因伶子得分進脂行聚類分沖析而得到蛾的。初步斗工作已經(jīng)弱證實，對往因子得分吊進行聚類店分析可以挽幫助描繪昂具有不同匠含水層水方質(zhì)信號的另地球化學參相（俘Suk賤和過Lee洽，習1999麗）。痰GSA乓和啄A/M裳區(qū)的聚類肝分析繪圖亦共產(chǎn)生了揉5挪個類別。聽這些類別告表明這辮2尾個地區(qū)有破5卷個不同的符地下水水到質(zhì)區(qū)。在粱GSA房的部分地竹區(qū)，井組坑在隨后幾俱個季度中竟反復(fù)具有探相同的類腦成員。必從貨1993夸年第一季宣度的筆GSA籮氚的潛在已污染圖和迅A/M頑區(qū)慶PCE開的潛在污運染圖中，猛可以觀察位到不同的棕空間類型線。禾GSA墻的監(jiān)測井志歸到了槍5掩個類別中醋的積4姑個，稱為兼井的地下銳水水質(zhì)分床區(qū)。在拘GSA職沒有出現(xiàn)慨的那類井誤在斤A/M邀區(qū)相當普掌遍，而屬湖于殺GSA當?shù)囊活惥闆]有出現(xiàn)粥在融A/M奏區(qū)。這些泰差別說明褲A/M爛區(qū)和蜘GSM召的含水層扒具有不同妨的地球化綿學類型。期在隨后的申季度中，寬僅使用了囑GSA某的數(shù)據(jù)進例行繪圖。察在冠GSA療出現(xiàn)的所卵有威5源個類別中草，有嬸3泳個主要類距別。在更撕小的尺度抵上，景2捕個地區(qū)中誦，濾管處馳在不同深眾度上的相起鄰的井往妄往屬于不惠同的類別為。稈總之，插夫值圖表明趁A/M幻區(qū)的部分振地區(qū)最可爸能受到銀PCE閱的污染，旗而悼GSA外的部分地鋸區(qū)被氚污腰染的可能榜性最大。段在更小的牽尺度上，體PCE犬和氚的插項值圖表明嘆滲漏池和呈其它垃圾加處理場附暮近的地區(qū)嘗更可能受耽到污染。設(shè)四、虎討雞秋狂論將本文主成恰分分析的警結(jié)果表明隸，測量優(yōu)數(shù)選出的較理少數(shù)量的沖地下水水歌質(zhì)變量，紙也能深入預(yù)認識含水伶層的水質(zhì)叛特性。毫淹無疑問，盼壓縮地球束化學變量壟的數(shù)量，碼可以應(yīng)用疏更多井的喊資料，產(chǎn)驅(qū)生范圍更感大、分辨半率更高的謠含水層信醫(yī)號和潛在究污染的空寫間圖。跪盡管監(jiān)測火活動存在學季節(jié)上的份空間差異索，但是不附同季度助PCA雹的變量組扶成結(jié)構(gòu)非急常相似。爭這種可比昏較的變量問的時間特頓性證實了必這樣的假便設(shè)，即含專水層水質(zhì)唇信號受某莖些基本過水程控制，和如水巖相踐互作用，夾補給和排政泄的關(guān)系材等。朝1999兇年測量的捧污染物濃紅度與繪制忠的很有可打能受到污能染的區(qū)域壓呈現(xiàn)出很逐好的對應(yīng)額關(guān)系，進淹一步證實解了上述假晨設(shè)。奶對因子得薄分進行插挎值時考慮睜了含水層澇作用，這膛種做法優(yōu)前于對污染名物濃度原疼始資料的并簡單解譯握。利用因艇子得分消倘除了濃度裳的尖銳變央化，確定廳了未來可本能受到污設(shè)染的地區(qū)斷。這種插珍值實現(xiàn)了莖潛在污染嗎區(qū)的可視孩化，但是俘沒有進行剪更遠距離泳的插值，偵因為在遠衰離底SRS堵的地方，鍛監(jiān)測井的約分布更加蹤稀疏。離勾大的監(jiān)測外井群越遠室，所預(yù)測康的潛在污掏染的可信潔度就越低胳，因為對晉這些井所頂在的地區(qū)念進行插值沾所利用到結(jié)的因子得走分非常少惕。弊確定了諒4帆個水質(zhì)因貪子，包括旗（彎1館）仗TDS玩、北Al采、汗Na炕、抬Mg笨和氚；（輪2庫）視TDS襪、乞Ca逗、潔K涼、豈Si獎、水SO蓮4以和堿性條午件；（隱3沿）訓(xùn)Al護、仆Fe粒和線SO奪4駐；（沖4棟）略Cl透和四氯乙構(gòu)烯。躲TDS早是對水中繁可溶性的束離子或者擺化學物質(zhì)孔的量度，眨只要主要畫陽離子或侵者陰離子視出現(xiàn)，都飛會增大嘩TDS窄，因此同包屬于前弟2集個因子?；迷谑砈RS羨，氚似乎脅與梨Na級、火Mg符、摘Al桶的存在相垃關(guān)。這可味能是由于擾這些化學因物的共同特釋放或者薪它們存在虧于氚釋放壓地附近的主淺層含水末層中。第抬三個因子撞包含了微指量陽離子苗和悉SO水4脊，而沒有潑TDS笨，這說明廚這些成分舌在整個水蛋化學組成雅中不占支襲配地位。廳第鋤4郵個因子與警四氯乙烯是和防Cl飯有關(guān)，這魔可能是降奏解、共同惡釋放或者乎釋放點附縱近的地下噴水類型導(dǎo)城致的。蠢用統(tǒng)計方盟法確定出相獨特的水終質(zhì)信號有春助于追蹤鋼污染羽的蜂遷移，因陣為當野外飲和實驗室覆誤差造成畫污染物自外身缺乏的壇時候，一談組相關(guān)的鐘水質(zhì)指標灰的出現(xiàn)可騎以幫助描校繪潛在污嬸染區(qū)。這帽種擴充后胖的水質(zhì)變霉量集合的巖使用可以勞幫助提高慶污染羽預(yù)鴿測的準確屯度。姥GIS劑制圖利用偵所有的水討質(zhì)數(shù)據(jù)，褲實現(xiàn)了對分觀測污染孤物的圖形繪表達。因統(tǒng)子載荷的博空間變化茫為目