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物探与化探  2018, Vol. 42 Issue (4): 738-744    DOI: 10.11720/wtyht.2018.1566
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系统聚类法在划分岩溶地下水化学类型中的应用
杨艳林1, 邵长生1, 靖晶2
1. 武汉地质调查中心,湖北 武汉 430205
2. 中国地质大学(武汉) 环境学院,湖北 武汉 430074
The application of systematic clustering method to the classification of chemical types of karst groundwater
Yan-Lin YANG1, Chang-Sheng SHAO1, Jing JING2
1. Wuhan Center, China Geological Survey, Wuhan 430205, China
2. School of Environmental Studies, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China
全文: PDF(9390 KB)   HTML
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摘要 

基于前人的研究及咸宁岩溶地区地下水化学类型判别,知舒卡列夫分类法存在一些不足,提出了系统聚类分析法。文中对系统聚类法的4个过程(矩阵构造、相似程度表征、消除量纲差异和样本系统聚类)进行了详细讨论,编制了相应的程序,并将其应用于咸宁岩溶地区采集的水样,取阈值3.2时可分为10类,最后对每种水化学类型与舒卡列夫分类进行了对比分析,效果较好。

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杨艳林
邵长生
靖晶
关键词 系统聚类分析岩溶地区地下水化学类型    
Abstract

The previous methods for the discrimination of groundwater hydrochemical types in karst areas of Xianning, such as the ShuKaliefu's classification, have some shortcomings. In view of such a situation, this paper proposes the systematic cluster analysis method. The four processes of the system clustering method, i.e., matrix construction, similarity degree representation, elimination of dimensional difference and sample system clustering, were discussed in this paper. The corresponding programs were compiled for the systematic cluster method, and the groundwater from the karst area of Xianning was taken as an example. When the threshold is 3.2, the hydrochemical type can be divided into 10 categories. Finally, a comparative analysis of each classification was carried out with Shug Kalev classification, and it is proved that the systematic cluster analysis method is effective.

Key wordssystematic cluster analysis    karst area    groundwater    hydrochemical type
收稿日期: 2017-12-15      出版日期: 2018-08-03
:  P632  
基金资助:中国地质调查局“长江中游城市群咸宁—岳阳和南昌—怀化段高铁沿线1:5万环境地质调查”项目(DD20160248)
作者简介: 杨艳林(1984-),男,博士,主要从事水工环地质调查工作。Email:yangyanlinjida@gmail.com
引用本文:   
杨艳林, 邵长生, 靖晶. 系统聚类法在划分岩溶地下水化学类型中的应用[J]. 物探与化探, 2018, 42(4): 738-744.
Yan-Lin YANG, Chang-Sheng SHAO, Jing JING. The application of systematic clustering method to the classification of chemical types of karst groundwater. Geophysical and Geochemical Exploration, 2018, 42(4): 738-744.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2018.1566      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2018/V42/I4/738
  咸宁岩溶地区含水岩组分布
  咸宁岩溶地区地下水采样点分布
离子 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13
HCO3- 77.9 86.3 59.8 76.0 79.7 68.6 88.6 73.4 91.6 94.6 86.7 69.3 80.6
Cl- 5.7 3.8 14.9 13.1 8.7 10.4 1.2 5.9 1.4 0.6 3.7 11.9 3.7
SO42- 16.4 9.9 25.3 10.9 11.5 21.0 10.2 20.6 7.1 4.8 9.6 18.8 15.7
Na++K+ 9.6 10.2 25.5 17.8 10.7 8.0 2.3 14.5 7.6 1.6 8.3 16.7 8.5
Ca2+ 73.3 73.1 62.1 73.9 79.9 75.6 88.0 74.9 78.4 70.5 78.8 66.4 79.1
Mg2+ 17.2 16.7 12.4 8.3 9.5 16.5 9.7 10.6 14.0 27.9 12.9 17.0 12.4
离子 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26
HCO3- 76.5 75.6 88.4 68.5 77.2 84.8 72.0 69.1 84.6 90.5 23.7 77.1 75.3
Cl- 4.8 8.2 2.9 17.2 4.9 3.5 19.4 16.8 4.6 1.3 71.0 8.4 10.6
SO42- 18.7 16.3 8.7 14.3 17.9 11.8 8.7 14.2 10.8 8.2 5.3 14.5 14.1
Na++K+ 9.7 6.7 4.0 19.1 10.0 13.1 19.7 14.7 6.1 3.6 60.5 4.7 5.8
Ca2+ 78.9 81.5 85.6 65.8 77.8 73.8 73.6 70.1 84.9 92.9 34.9 87.6 84.9
Mg2+ 11.4 11.8 10.4 15.1 12.2 13.1 6.7 15.2 9.1 3.4 4.6 7.7 9.3
离子 P27 K01 K02 K03 K04 K05 K06 K07 K08 K09 K10 K11 K12
HCO3- 62.9 68.3 93.8 84.1 93.5 95.1 89.5 94.4 93.8 74.5 92.3 93.2 97.6
Cl- 21.6 23.3 0.8 0.7 0.9 0.6 0.8 1.1 0.5 6.6 0.7 0.7 0.5
SO42- 15.6 8.5 5.4 15.2 5.6 4.3 9.6 4.6 5.7 18.9 7.0 6.1 1.9
Na++K+ 11.9 23.9 1.5 1.7 1.5 1.1 1.1 1.9 1.5 15.8 2.0 2.1 2.2
Ca2+ 77.3 55.6 91.8 93.4 93.4 95.7 93.5 89.9 95.5 75.2 93.3 91.1 59.1
Mg2+ 10.8 20.6 6.7 4.9 5.2 3.2 5.4 8.2 3.1 9.0 4.6 6.8 38.7
离子 K13 K14 K15 K16 K17 K18 K19 K20 K21 K22 K23 K24 K25
HCO3- 95.6 96.7 95.5 92.1 80.4 82.5 87.5 89.8 83.5 88.2 91.5 67.4 81.8
Cl- 0.5 0.3 0.1 1.7 4.0 4.1 2.3 3.2 6.8 4.8 5.3 2.2 5.3
SO42- 3.9 3.0 4.4 6.2 15.6 13.4 10.2 7.0 9.8 7.1 3.1 30.4 12.9
Na++K+ 1.0 1.4 1.9 2.6 8.8 10.1 3.2 3.8 9.7 4.8 3.3 7.6 7.3
Ca2+ 79.4 95.0 94.5 89.8 79.5 81.6 82.0 90.8 80.9 86.7 89.6 70.3 79.6
Mg2+ 19.6 3.6 3.7 7.6 11.7 8.3 14.8 5.4 9.4 8.5 7.1 22.2 13.1
离子 K26 K27 K28 K29 K30 K31 W01 W02 W03
HCO3- 75.7 90.0 93.6 94.2 85.2 60.3 62.0 84.0 83.2
Cl- 14.8 5.7 2.3 1.7 9.9 7.6 3.8 3.0 1.0
SO42- 9.5 4.4 4.1 4.1 4.9 32.1 34.2 13.1 15.8
Na++K+ 13.5 6.5 3.1 2.4 10.3 32.2 8.5 10.8 4.0
Ca2+ 80.2 82.4 82.4 94.8 86.0 65.0 76.5 68.1 83.1
Mg2+ 6.3 11.1 14.5 2.8 3.8 2.9 15.0 21.1 12.9
  咸宁岩溶地区地下水采样点测试数据mg/L
  咸宁岩溶地区地下水采样点水化学类型舒卡列夫分类
  咸宁岩溶地区地下水采样点谱系
  咸宁岩溶地区系统聚类法岩溶地下水分类
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