基于t-SNE的晋北矿区地下水水质评价

第34卷第10期2014年10月环境科学学报ActaScientiaeCircumstantiaeVol．34，No．10Oct．，2014基金项目:国家自然科学基金(No．41301033)SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．41301033)作者简介:冯蕊(1979—)，女，E-mail:58347358@qq．com;*通讯作者(责任作者)，E-mail:rqyuan@sxu．edu．cnBiography:FENGＲui(1979—)，female，E-mail:58347358@qq．com;*Correspondingauthor，E-mail:rqyuan@sxu．edu．cnDOI:10．13671/j．hjkxxb．2014．0656冯蕊，袁瑞强．2014．基于t-SNE的晋北矿区地下水水质评价［J］．环境科学学报，34(10):2540-2546FengＲ，YuanＲQ．2014．Groundwaterqualityassessmentbasedonthet-SNEmethodinthenorthcoalfieldofShanxi［J］．ActaScientiaeCircumstantiae，34(10):2540-2546基于t-SNE的晋北矿区地下水水质评价冯蕊1，袁瑞强2，*1．煤炭工业太原设计研究院，太原0300012．山西大学环境与资源学院，太原030006收稿日期:2013-12-07修回日期:2014-01-27录用日期:2014-03-12摘要:将t-DistributedStochasticNeighborEmbedding(t-SNE)技术引入水质评价领域，探讨了基于t-SNE的水质评价方法，并对晋北矿区地下水水质进行评价．结果发现，相对于传统水质评价方法，基于t-SNE的水质评价方法降低了评价过程对经验值的依赖．地下水水质标准中某些指标(如氨氮、锰、挥发性酚类和大肠杆菌等)对不同的水质类别采用了相同的阈值，这导致采用传统方法评价时产生不确定性，而新方法基于“距离”概念识别不同水样在这些指标上的差异，从而提高了评价结果的精确度．此外，新方法通过高维数据向量可视化直观地表达数据间的内在分类特点．评价结果表明，晋北矿区开采排水和生活排污引起了地下水水质恶化，主要超标项目有硫酸盐、总硬度、细菌总数和大肠杆菌群数等．水质恶化影响的深度局限在200m以浅，在空间上主要局限在靠近左云县和山阴县的部分地区，深层岩溶水水质未见明显改变．关键词:晋北矿区;地下水;水质评价;t-SNE文章编号:0253-2468(2014)10-2540-07中图分类号:X824文献标识码:AGroundwaterqualityassessmentbasedonthet-SNEmethodinthenorthcoalfieldofShanxiFENGＲui1，YUANＲuiqiang2，*1．TaiyuanDesignＲesearchInstituteforCoalIndustry，Taiyuan0300012．CollegeofEnvironmental＆ＲesourceSciences，ShanxiUniversity，Taiyuan030006Ｒeceived7December2013;receivedinrevisedform27January2014;accepted12March2014Abstract:Thet-distributedStochasticNeighborEmbedding(t-SNE)methodisintroducedtowaterqualityassessments．Theprocessofassessmentbasedont-SNEisexplored．GroundwaterqualityinthenorthcoalfieldofShanxiisevaluatedusingthenewmethod．Comparedtotraditionalwaterqualityevaluationmethods，thenewmethoddecreasesthedependenceonempiricalvalues．Thesamethresholdvalueisappliedfordifferentwaterqualitylevelswithrespecttosomewaterqualityindexes(e．g．，ammonianitrogen，manganese，volatilephenolsandcoli-form)inthequalitystandardofgroundwater，whichcausesuncertai