楊國民,祁福利

(1.遼寧省地勘局 第四地質(zhì)大隊(duì),遼寧 阜新 123000;2.黑龍江省904水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院,雙城 150100)

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于遼寧省西北部。地處遼西山地丘陵之東緣。屬于阜新——義縣盆地一部分。盆地北起阜新市新邱區(qū),西南至清河門。形成以細(xì)河河谷為主體由北東——南西向延伸的舟型地帶,面積約為1200 km2。行政區(qū)劃隸屬于阜新市及阜新蒙古族自治縣部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

2 地下水脆弱性評價(jià)方法

地下水脆弱性是指由于自然條件變化或人類活動影響,地下水遭受易污性破壞的取向和可能性,它反映了地下水對自然和(或)人為活動影響的應(yīng)付能力。

DRASTIC模型是1985年美國水井協(xié)會(NWWA)和美國環(huán)保局(EPA)合作開發(fā)的用于地下水脆弱性評價(jià)的一種方法,集中綜合了40多位水文地質(zhì)專家的經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于地下水脆弱性評價(jià)中[1]。

2.1 DRAST IC方法簡介

DRASTIC法提出一種分級標(biāo)準(zhǔn),主要考慮影響地下水脆弱性的7項(xiàng)參數(shù)。并根據(jù)每個參數(shù)對地下水脆弱性影響的相對重要程度給予一個固定權(quán)重值,又根據(jù)每個參數(shù)變化范圍或內(nèi)在屬性劃分若干范圍,每個范圍給予一定評分標(biāo)準(zhǔn),各參數(shù)評分加權(quán)和即為地下水脆弱性指數(shù)。地下水脆弱性指數(shù)由下式確定:

式中Di為DRASTIC指數(shù),7項(xiàng)指標(biāo)的加權(quán)總和;Wj為因子j的權(quán)重;Rj為因子評分。

2.2 DRASTIC指標(biāo)體系法

2.2.1 評價(jià)因子選擇

地下水系統(tǒng)防護(hù)性能主要受地下水埋深(D)、地下水凈補(bǔ)給量(R)、含水層介質(zhì)(A)、土壤介質(zhì)(S)、地形坡度(T)、包氣帶介質(zhì)(I)、含水層滲透系數(shù)(C)因素的影響,可選擇7項(xiàng)評價(jià)因子對地下水防護(hù)性能進(jìn)行評價(jià),并可根據(jù)評價(jià)區(qū)水文地質(zhì)條件不同進(jìn)行取舍[2-3]。

2.2.2 評價(jià)因子的分級

按以往的研究成果,將此7項(xiàng)評價(jià)因子劃分為10級,分別評分,分值為1～10,由此得出地下水脆弱性指標(biāo)評分標(biāo)準(zhǔn),其總的原則:水位埋深大,評分值小;凈補(bǔ)給量小,評分值小;含水層巖性松散,評分值大;土壤介質(zhì)顆粒細(xì),評分值小;包氣帶介質(zhì)松散,評分值小;地形坡度緩,評分值大;含水層滲透系數(shù)小,評分值小[4]。

2.2.3 評價(jià)因子的權(quán)重

評價(jià)因子權(quán)重采用專家打分的方法確定,各項(xiàng)因子的權(quán)重為1～5,對地下水系統(tǒng)影響最重要的評價(jià)因子權(quán)重值為5,影響最小的評價(jià)因子為1(表1)。

表1 評價(jià)因子的權(quán)重Table1 Weight distribution of evaluation factors

2.2.4 DRASTIC指標(biāo)計(jì)算

DRASTIC=5D+4R+3A+2S+T+5I+3C

在正常情況下,地下水脆弱性指數(shù)為23～226,DRASTIC指數(shù)越大,則該區(qū)域的地下水就易于被污染,相應(yīng)區(qū)域的相對地下水脆弱性就越高[5]。為了計(jì)算方便將最大值226折算為100,最小值約為10。地下水系統(tǒng)綜合指數(shù)劃分成5個級別(表2)。

表2 地下水脆弱性評價(jià)程度劃分Table2 Groundwater vulnerability assessment division

3 評價(jià)因子參數(shù)確定

1)地下水埋深D(m):根據(jù)研究區(qū)地下水1 a以上的水位動態(tài)監(jiān)測資料確定地下水位平均埋深值。

2)地下水凈補(bǔ)給量R(mm/a):凈補(bǔ)給量等于降雨入滲補(bǔ)給量和灌溉入滲補(bǔ)給量之和,降雨入滲量等于降雨量乘以降雨入滲系數(shù)。

3)含水層介質(zhì)A:應(yīng)選擇一個典型的具有代表性含水層進(jìn)行評價(jià)。

4)土壤介質(zhì)S:對于多層土壤,選擇占有優(yōu)勢的具有代表性土壤層作為土壤介質(zhì);選擇最不利的具有較高污染敏感性的介質(zhì);選擇污染敏感中等的介質(zhì);當(dāng)土壤很薄或者缺失時;砂＜25 cm。

5)地形坡度 T(%):即兩點(diǎn)的高程差與其水平距離的百分比。坡度大小決定地下水流向和流速。

6)包氣帶介質(zhì) I:對潛水含水層多層介質(zhì)存在時選擇巖性厚度最大一組;對地下水污染敏感小的層位,如黏土層。

7)含水層滲透系數(shù)C(m/d):反映含水介質(zhì)的水力傳輸性能,由含水層內(nèi)空隙的大小和連通程度所決定[6];系數(shù)越大污染敏感性越高,可根據(jù)該區(qū)水文地質(zhì)資料獲得。

4 評價(jià)結(jié)果

4.1 評價(jià)區(qū)特征

根據(jù)地形地貌、地質(zhì)及水文地質(zhì)條件將工作區(qū)地下水防護(hù)性能作出3種分區(qū):細(xì)河河谷漫灘區(qū);階地平原區(qū);盆地緩丘區(qū)。

4.1.1 細(xì)河河谷漫灘區(qū)

上游寬度約為100～200 m,下游寬約500～800 m;水位埋深為0.85～1.5 m,上覆層為砂,滲流區(qū)介質(zhì)為砂礫,含水層以砂礫石層為主,滲透性良好,滲透系數(shù)為80～120 m/d。

4.1.2 階地平原區(qū)

水位埋深為2.0～7.0 m,上覆土層以亞砂土、亞黏土為主,含水層主要以中粗砂為主,局部含有少量礫石層。滲透系數(shù)為60～80 m/d。滲流區(qū)介質(zhì)以粉砂為主。

4.1.3 盆地緩丘區(qū)

水位埋深為8.8～15.0 m,上覆土層以黃土狀亞黏土為主,含水層主要以中生代白堊侏羅系阜新組、沙海組、九佛堂砂礫巖、砂巖為主,含水性較弱,滲透系數(shù)為0.01～0.04 m/d,滲流區(qū)介質(zhì)主要為亞黏土。

4.2 評價(jià)結(jié)果

DRASTIC評價(jià)因子較多,評價(jià)結(jié)果較全面,具體研究區(qū)地下水脆弱性評價(jià)見(表3)。

表3 研究區(qū)地下水脆弱性評價(jià)(DRASTIC)綜合成果Table3 Comprehensive results of groundwater vulnerability assessment

由表3計(jì)算結(jié)果可知,研究區(qū)細(xì)河漫灘區(qū)、階地平原區(qū)地下水防護(hù)性能屬較差——極差區(qū),地下水極易——最易受到污染。而盆地緩丘區(qū)計(jì)算結(jié)果為37.17,可劃入地下水脆弱性較弱區(qū)。

4.3 評價(jià)結(jié)果分析

根據(jù)阜新盆地地下水脆弱性7項(xiàng)參數(shù)的評分標(biāo)準(zhǔn),利用GIS地理分析系統(tǒng)分別作出單個評價(jià)因子評分圖,然后按各個因子的相對權(quán)重值進(jìn)行圖層疊加得到地下水脆弱性分區(qū)圖(圖1),對照表3可知,研究區(qū)地下水脆弱性沿細(xì)河河谷及漫灘區(qū),地下水最易受污染,盆地兩側(cè)緩丘區(qū)不易受到污染,與地下水動態(tài)監(jiān)測水質(zhì)評價(jià)結(jié)果基本吻合。該方法評價(jià)地下水脆弱性,能夠較好地反映該區(qū)實(shí)際情況[7]。

圖1 地下水脆弱性分區(qū)圖Fig.1 Groundwater vulnerability assessment map

5 結(jié) 語

1)根據(jù)該區(qū)地形地貌、地質(zhì)巖性、水文地質(zhì)條件特征,研究區(qū)地下水脆弱性作出3種分區(qū):最易污染區(qū)細(xì)河河谷漫灘區(qū);極易污染區(qū)階地平原區(qū);不易污染區(qū)盆地緩丘區(qū)。

2)從本文實(shí)例可以看出,進(jìn)行地下水脆弱性評價(jià)和分區(qū),區(qū)別不同地區(qū)地下水脆弱性程度,評價(jià)地下水易污染性,圈定地下水脆弱性范圍,可以幫助決策者制定地下水管理機(jī)制,把有限的資金和人力投入到容易污染的地區(qū),最大限度地保護(hù)好地下水資源。

[1]李紹飛,孫書洪,王 勇.基于DRASTIC的含水層脆弱性模糊評價(jià)方法與應(yīng)用[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),2008,(3):112-117.

[2]孫才志,潘 俊.地下水脆弱性的概念、評價(jià)方法與研究前景[J].水科學(xué)進(jìn)展,1999,33(4):444-449.

[3]付 強(qiáng),劉仁濤,蓋兆梅.三江平原地下水脆弱性評價(jià)模型比較分析[J].黑龍江水專學(xué)報(bào),2008,35(3):1-4.

[4]鐘佐桑.地下水防污性能評價(jià)方法探討[J].地學(xué)前緣,2005,(4):3-11.

[5]楊 慶,奕茂田.地下水易污性評價(jià)方法:DRASTIC指標(biāo)體系[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),1999,(2):4-9.

[6]張保祥,萬 力,JADE Julawong.DRASTIC地下水脆弱性評價(jià)方法及其應(yīng)用—以泰國清邁盆地為例[J].水資源保護(hù),2007,23(2):38-42.

[7]姜志群,朱元甡.地下水污染敏感性評價(jià)中DRAST IC法的應(yīng)用[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2001,29(2):100-103.