·1416 工程科学学报，第41卷，第11期 3 矿井突水水源模型建立及应用 荷PC1和PC2的解释方差，结果如表2所示.综合 成分指标可以通过主成分元素数值与对应主成分 3.1不同水样的信息分析 解释方差百分数的乘积之和计算获得27，水样的 表1所示为文献26]中在三山岛金矿开展的 主成分经过计算的综合成分指标分布结果如图1 矿山深部巷道水样采集分析数据，按照图1下方 所示 公式对表1中的水样进行主要成分综合分析 从图中可以看出Ⅲ类水样的矿化度(TDS)较 (PCA),经过抽样适当性检验，可以得出主成分载 高，与其他水样相比，含有较高浓度的Na、Mg+阳 2.5 离子和C1、S042-阴离子，与I类海水水样同属 2.0 Na-C类型水样.I类水样和Ⅱ类水样矿化程度类 1.5 似，属于中等矿化度.Ⅳ类淡水矿化程度最低山 1.0- 根据表1所示三山岛金矿所取水样的样本信 0.5 息绘制的PIPER三线图如图2所示，图中所示为 0 0.5 主要阳离子(Mg2、Na+K、Ca2)和主要阴离子 -1.0 (CT、HCO3、SO,2)的质量浓度分布散点图 -1.5- 分析图2可得，选取的水样除了淡水水样外， -2.0 其他水样均表现出明显的Na+Mg2+C1-+SO42-类 型，水质较为稳定，I类水样、Ⅱ类水样和Ⅲ类水 主成分1综合指标 PC1(Principal Component1)=-0.004[O]-0.034FH]+0.208[TDS]+ 样各含水层之间的水质区别不明显，存在明显的 0.209[C1]+0.141[S04]+0.047HC03]+0.193Na+0.140Ca]+ 0.205Mgl 表2主成分载荷解释方差 PC2(Principal Component2)=0.306[1%O]+0.034[H]+0.015[TDS]+ Table 2 Interpretation variance of principal component load 0.034[C]+0.155S0]+0.239[HC0]+0.035Na+0.251[Ca]+ 主成分载荷 特征值 解释方差% 累计解释方差% 0.042Mg] 图1水样主成分分析结果 PC1 4.952 72.694 75.627 PC2 1.338 17.354 80.735 Fig.1 Principal component analysis of water samples Cr+SO,2的质量浓度mgL) 'A0 "y 00 Mg2的质量浓度(mgL-) 8 *+K的质量浓度mg HCO,的质量浓度(mgL) 20 40 60 SO,的质量浓度1mg 0 20 80 00 0 100 60 40 0 0 20 40 60 80 100 Ca的质量浓度/(mgL-) C的质量浓度(mgL 图2 三山岛金矿水样的PIPER图 Fig.2 PIPER diagram of water samples from Sanshandao gold mine3    矿井突水水源模型建立及应用 3.1    不同水样的信息分析 表 1 所示为文献 [26] 中在三山岛金矿开展的 矿山深部巷道水样采集分析数据，按照图 1 下方 公式对 表 1 中的水样进行主要成分综合分 析 (PCA)，经过抽样适当性检验，可以得出主成分载 荷 PC1 和 PC2 的解释方差，结果如表 2 所示. 综合 成分指标可以通过主成分元素数值与对应主成分 解释方差百分数的乘积之和计算获得[27] ，水样的 主成分经过计算的综合成分指标分布结果如图 1 所示. 从图中可以看出Ⅲ类水样的矿化度 (TDS) 较 高，与其他水样相比，含有较高浓度的 Na+、Mg2+阳 离子和 Cl－、SO4 2－阴离子，与Ⅰ类海水水样同属 Na-Cl 类型水样. Ⅰ类水样和Ⅱ类水样矿化程度类 似，属于中等矿化度. Ⅳ类淡水矿化程度最低[1] . 根据表 1 所示三山岛金矿所取水样的样本信 息绘制的 PIPER 三线图如图 2 所示，图中所示为 主要阳离子（Mg2+、Na++K+、Ca2+）和主要阴离子 （Cl−、HCO3 −、SO4 2−）的质量浓度分布散点图. 分析图 2 可得，选取的水样除了淡水水样外， 其他水样均表现出明显的 Na++Mg2++Cl－+SO4 2－类 型，水质较为稳定，Ⅰ类水样、Ⅱ类水样和Ⅲ类水 样各含水层之间的水质区别不明显，存在明显的 表 2    主成分载荷解释方差 Table 2    Interpretation variance of principal component load 主成分载荷 特征值 解释方差/% 累计解释方差/% PC1 4.952 72.694 75.627 PC2 1.338 17.354 80.735 −6 −4 −2 0 2 4 −2.0 −1.5 −1.0 −0.5 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 主成分2综合指标 主成分1综合指标 Ⅳ Ⅱ Ⅲ Ⅰ PC1(Principal Component1) = −0.004[18O] -0.034[2H] + 0.208[TDS] + 0.209[Cl] + 0.141[SO4 ] + 0.047[HCO3 ] + 0.193[Na] + 0.140[Ca] + 0.205[Mg] PC2(Principal Component2) = 0.306[18O] + 0.034[2H] + 0.015[TDS] + 0.034[Cl] + 0.155[SO4 ] + 0.239[HCO3 ] + 0.035[Na] + 0.251[Ca] + 0.042[Mg] 图 1    水样主成分分析结果 Fig.1    Principal component analysis of water samples 100 80 60 40 20 0 100 80 60 40 20 0 Cl −+SO4 2−的质量浓度/(mg·L −1 ) Ca 2++Mg 2+的质量浓度/(mg·L −1 ) 100 80 60 40 20 0 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Mg 2+的质量浓度/(mg·L −1 ) Na ++K 的质量浓度 + /(mg·L −1 ) Ca2+的质量浓度/(mg·L−1) 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 0 100 20 40 60 80 100 SO4 2−的质量浓度/(mg·L −1 ) HCO3 −的质量浓度/(mg·L −1 ) Cl−的质量浓度/(mg·L−1) 图 2    三山岛金矿水样的 PIPER 图 Fig.2    PIPER diagram of water samples from Sanshandao gold mine · 1416 · 工程科学学报，第 41 卷，第 11 期