張　川,唐　蘊(yùn),唐克旺

(1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院水資源研究所,北京　100038; 2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)水資源與環(huán)境學(xué)院,北京　100083)

呼倫貝爾高平原地區(qū)淺層地下水脆弱性評(píng)價(jià)

張川1,2,唐蘊(yùn)1,唐克旺1

(1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院水資源研究所,北京100038; 2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)水資源與環(huán)境學(xué)院,北京100083)

摘要：在充分考慮呼倫貝爾高平原地區(qū)水文地質(zhì)條件的情況下,提出了基于DRASTIC模型的DRASL評(píng)價(jià)方法,利用層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重,結(jié)合ArcGIS平臺(tái)對(duì)呼倫貝爾高平原地區(qū)淺層地下水進(jìn)行脆弱性分區(qū),并對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的合理性做了相關(guān)的敏感性分析。結(jié)果表明,高脆弱性地區(qū)主要分布在海拉爾區(qū)周邊和滿(mǎn)洲里市東郊,土地利用和地下水位埋深是影響呼倫貝爾高平原地區(qū)地下水脆弱性的關(guān)鍵因素。

關(guān)鍵詞：呼倫貝爾高平原;地下水脆弱性;層次分析法;DRASTIC模型;敏感性分析;ArcGIS平臺(tái)

國(guó)外地下水脆弱性評(píng)價(jià)研究工作開(kāi)始較早,1987年,Aller等[1]提出了地下水脆弱性評(píng)價(jià)DRASTIC模型方法,先后應(yīng)用于美國(guó)Columbia、Wyoming等10個(gè)縣區(qū)的地下水脆弱性評(píng)價(jià)工作中,并被加拿大、南非等國(guó)采用[2-4]。1991年,DRASTIC模型方法被Lobo-Ferreira博士引入歐共體,并先后在多個(gè)國(guó)家使用,歐盟委員會(huì)(EEC)地下水工作組采用了該評(píng)價(jià)模型方法作為歐盟各國(guó)家統(tǒng)一的地下水脆弱性評(píng)價(jià)方法。目前該評(píng)價(jià)方法也是國(guó)際應(yīng)用最為廣泛的地下水脆弱性評(píng)價(jià)方法。

國(guó)內(nèi)地下水脆弱性評(píng)價(jià)工作約在1995年起步[5-7],自我國(guó)跟歐盟1996年合作引進(jìn)了DRASTIC模型方法后,楊慶等[8-9]在大連、廣州等地區(qū)采用DRASTIC模型方法進(jìn)行了地下水脆弱性評(píng)價(jià)研究,中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局在2004年把DRASTIC方法列入GWI-D3《地下水脆弱性評(píng)價(jià)技術(shù)要求》,將其作為地下水脆弱性評(píng)價(jià)的推薦方法[10]。

呼倫貝爾高平原地區(qū)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)研究區(qū))由于工礦企業(yè)和農(nóng)牧業(yè)比較發(fā)達(dá),且地下水開(kāi)采布局不合理,分布不均,加之不規(guī)范的地下水開(kāi)發(fā)利用,導(dǎo)致區(qū)內(nèi)地下水受到污染的可能性較大,同時(shí)對(duì)境內(nèi)自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成潛在威脅。因此,對(duì)研究區(qū)開(kāi)展地下水脆弱性評(píng)價(jià)工作具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文基于DRASTIC模型提出了DRASL評(píng)價(jià)方法,利用層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重,結(jié)合ArcGIS平臺(tái)對(duì)研究區(qū)淺層孔隙水脆弱性進(jìn)行評(píng)價(jià)分析,為該地區(qū)地下水資源的保護(hù)和可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)境內(nèi)東北部,北緯47°38′～49°58′、東經(jīng)116°10′～120°11′之間,北以額爾古納河為界與俄羅斯接壤,南抵蒙古,西鄰呼倫湖,東連鄂溫克自治旗。面積約3.72萬(wàn)km2,占自治區(qū)總土地面積的3.14%,行政區(qū)劃包括海拉爾區(qū)、鄂溫克自治旗、陳巴爾虎旗、新巴爾虎右旗、新巴爾虎左旗及滿(mǎn)洲里市。區(qū)內(nèi)大部分地區(qū)仍保留著完整的天然草原景觀,是東北地區(qū)現(xiàn)存最大的草原畜牧業(yè)基地。

研究區(qū)深居內(nèi)陸,緯度偏高,遠(yuǎn)離海洋,屬中溫帶大陸季風(fēng)和半干旱草原氣候。多年平均氣溫0～3℃,多年平均降水量250～400 mm,多年平均蒸發(fā)量在1 000～2 000 mm間變化。降水量自東向西遞減,同降水量分配相反,蒸發(fā)量自東向西逐漸增大。區(qū)內(nèi)主要流經(jīng)的河流有海拉爾河、額爾古納河、烏爾遜河、克魯倫河、輝河和伊敏河等,與研究區(qū)毗鄰的兩大湖泊為呼倫湖和貝爾湖,形成了廣袤的沖積平原、沙質(zhì)波狀高平原、湖濱平原、沼澤濕地以及沙地。區(qū)內(nèi)現(xiàn)有輝河和呼倫湖兩大國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū),在保護(hù)珍稀鳥(niǎo)類(lèi)、濕地、草原和森林生態(tài)系統(tǒng)方面有著重要的生態(tài)價(jià)值。2012年,呼倫貝爾市水資源總量為272.94億m3,人均占有量約為1.07萬(wàn)m3,水資源人均占有量比較豐富。

區(qū)內(nèi)第四系地層分布廣泛,全新統(tǒng)至下更新統(tǒng)地層均有分布,由于所處的地貌位置、地層結(jié)構(gòu)和沉積厚度的不同,地下水的賦存條件差異也很大,據(jù)此將研究區(qū)內(nèi)地下水劃分為兩個(gè)基本類(lèi)型:松散巖類(lèi)孔隙水、基巖裂隙水,其中,松散巖類(lèi)孔隙水含水層是該區(qū)的主要含水層,主要分布在河谷平原、波狀高平原及沼澤濕地中。含水層主要由砂、砂礫石、含黏土砂礫石組成,因?yàn)樗幍牡孛参恢靡约昂畬咏Y(jié)構(gòu)、巖性、補(bǔ)徑排條件的差異,其富水性也有明顯的不同。研究區(qū)內(nèi)孔隙潛水的主要補(bǔ)給來(lái)源是大氣降水,南部的孔隙水也接受貝爾湖和哈拉哈河地表水的側(cè)向補(bǔ)給。研究區(qū)內(nèi)潛水水化學(xué)特征有著一定的水平分帶性,與區(qū)域內(nèi)地下水的補(bǔ)給區(qū)、徑流區(qū)和排泄區(qū)的分布情況是一致的,在高平原大部分區(qū)域內(nèi),由于地下水受地形起伏的控制,徑流情況較差,地下水中各離子含量較高,一般為重碳酸硫酸氯化物或重碳酸氯化物型水,礦化度為1～3 g/L,且部分離子含量超標(biāo),受人為因素影響較大。

2研究區(qū)水資源及開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

2012年研究區(qū)縣級(jí)行政區(qū)總供水量為4.75億m3,地表水供水量約為1.92億 m3,地下水供水量約為2.83億 m3,各縣級(jí)行政區(qū)供水量情況見(jiàn)表1。

表1　2012年研究區(qū)各縣級(jí)行政區(qū)供水量　萬(wàn)m3

2012年研究區(qū)縣級(jí)行政區(qū)總用水量為4.79億m3,地下水用水量約為2.83億 m3,占總用水量的59.08%。其中,農(nóng)業(yè)灌溉用水3 035萬(wàn) m3,林牧漁業(yè)用水7 399萬(wàn) m3,工業(yè)用水2.03億 m3,城鎮(zhèn)公共用水923萬(wàn) m3,居民生活用水2 567萬(wàn) m3,生態(tài)用水1.36億 m3。

3研究區(qū)淺層地下水脆弱性評(píng)價(jià)

由于研究區(qū)內(nèi)含水層水力傳導(dǎo)系數(shù)和包氣帶介質(zhì)數(shù)據(jù)難以獲取,可采用已有的含水層介質(zhì)和土壤介質(zhì)類(lèi)型數(shù)據(jù)代替其進(jìn)行評(píng)價(jià);該區(qū)地形坡度基本上在2%以?xún)?nèi),地形起伏不大,對(duì)污染物的運(yùn)移變化影響不大,故不用考慮地形坡度的影響;土地利用類(lèi)型是反映人類(lèi)活動(dòng)行為對(duì)地下水以及污染物運(yùn)移影響比較重要的因子,在評(píng)價(jià)過(guò)程中可以考慮選取該評(píng)價(jià)因子。據(jù)此,結(jié)合研究區(qū)實(shí)際水文地質(zhì)條件,本文選擇了影響地下水脆弱性的地下水位埋深(D)、含水層凈補(bǔ)給量(R) 、土壤介質(zhì)(S)、含水層組巖性(A) 和土地利用類(lèi)型(L)5 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),建立基于DRASTIC模型的DRASL評(píng)價(jià)指標(biāo)體系對(duì)研究區(qū)淺層地下水脆弱性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.1指標(biāo)數(shù)據(jù)的選取

a. 地下水位埋深。地下水位埋深是地下潛水水面到地表之間的距離,表征了水從地表入滲進(jìn)入到含水層所經(jīng)歷的路程長(zhǎng)短,據(jù)此可以確定污染物與周?chē)橘|(zhì)的接觸時(shí)間,是評(píng)價(jià)模型當(dāng)中最重要的影響因子。一般來(lái)說(shuō),地下水位埋深越大,污染物在遷移時(shí)被稀釋或降解的可能性就越大,地下水脆弱性就越低;反之,地下水位埋深越小,地下水脆弱性也就越高。研究區(qū)的地下水位埋深多在0～50 m之間,差異較大,本文收集到的地下水位埋深數(shù)據(jù)來(lái)自于當(dāng)?shù)厮块T(mén)調(diào)查的研究區(qū)138眼地下水監(jiān)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù),在ArcGIS平臺(tái)中處理后可得到研究區(qū)地下水位埋深分布圖,等級(jí)評(píng)分見(jiàn)表2。

表2　DRASL評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)劃分和賦值

b. 含水層凈補(bǔ)給量。含水層的凈補(bǔ)給量是地表水入滲進(jìn)入地下并最終進(jìn)入到含水層的水量,可以通過(guò)年降水量減去年蒸發(fā)量、地表徑流量及植物和土壤蓄水量來(lái)獲取含水層的凈補(bǔ)給量數(shù)據(jù)。一般來(lái)說(shuō),含水層凈補(bǔ)給量越多,污染物隨著地表水入滲遷移進(jìn)入到含水層的量也就越大,地下水脆弱性越高;反之,含水層凈補(bǔ)給量越少,地下水脆弱性也就越低。但隨著凈補(bǔ)給量的增加,污染物被稀釋、降解以及發(fā)生氧化還原反應(yīng)的可能性也就越高,反而地下水脆弱性會(huì)降低。研究區(qū)含水層的補(bǔ)給項(xiàng)主要包括降雨入滲和灌溉入滲,本文收集到的含水層凈補(bǔ)給量數(shù)據(jù)來(lái)源于當(dāng)?shù)厮块T(mén)水資源調(diào)查評(píng)價(jià)成果,是2014年以縣為單位統(tǒng)計(jì)的補(bǔ)給量的平均值,包括降雨入滲補(bǔ)給量和灌溉入滲補(bǔ)給量,在ArcGIS平臺(tái)中處理后可得到研究區(qū)含水層凈補(bǔ)給量分布圖,等級(jí)評(píng)分見(jiàn)表2。

c. 含水層介質(zhì)。含水層是能夠給出或透過(guò)一定水量的巖層和土層。含水層中地下水的流動(dòng)受含水層介質(zhì)的制約,相應(yīng)的污染物隨水流遷移也受地下水流和含水層介質(zhì)的影響。一般來(lái)說(shuō),含水層介質(zhì)顆粒越大,滲透系數(shù)越大,含水層介質(zhì)的稀釋能力越小,地下水脆弱性越高;反之,含水層介質(zhì)顆粒越小,滲透系數(shù)越小,地下水脆弱性越低。研究區(qū)內(nèi)地下水含水層主要為松散巖類(lèi)孔隙含水層,本文收集到的含水層介質(zhì)類(lèi)型數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局全國(guó)地質(zhì)資料館紙質(zhì)報(bào)告,掃描并在ArcGIS平臺(tái)中處理后可得到研究區(qū)含水層介質(zhì)類(lèi)型分布圖,等級(jí)評(píng)分見(jiàn)表2。

d. 土壤介質(zhì)。土壤介質(zhì)是非飽和帶上部具有生物活動(dòng)的部分,通常為平均厚度2 m或小于2 m的地表風(fēng)化層。土壤介質(zhì)對(duì)滲入到含水層的地下水補(bǔ)給量有一定的影響,因而污染物在隨水流入滲到含水層的過(guò)程中也會(huì)受到影響。一般來(lái)說(shuō),土壤介質(zhì)顆粒大小、有機(jī)質(zhì)含量、黏土礦物含量、黏土的脹縮性能、含水量等對(duì)地下水脆弱性有著很大影響,土壤介質(zhì)顆粒越小、黏土礦物含量越高、土壤的脹縮性越小、有機(jī)質(zhì)含量越高、含水量越高,地下水脆弱性越低;反之地下水脆弱性越高。研究區(qū)的土壤介質(zhì)大部分為砂土以及砂質(zhì)壤土,對(duì)當(dāng)?shù)氐牡叵滤嗳跣杂绊戄^大,本文收集到的土壤介質(zhì)類(lèi)型數(shù)據(jù)來(lái)源于“中國(guó)土壤科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)2011版”(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所數(shù)字土壤實(shí)驗(yàn)室制作),經(jīng)ArcGIS平臺(tái)處理后可得到研究區(qū)土壤介質(zhì)類(lèi)型分布圖,等級(jí)評(píng)分見(jiàn)表2。

e. 土地利用類(lèi)型。土地利用類(lèi)型是人類(lèi)在改造利用土地進(jìn)行生產(chǎn)和建設(shè)的過(guò)程中所形成的各種具有不同利用方向和特點(diǎn)的土地利用類(lèi)別。人類(lèi)活動(dòng)的不斷加劇是導(dǎo)致地下水環(huán)境受到破壞的主要原因之一,而土地利用類(lèi)型的變化則是人類(lèi)活動(dòng)的真實(shí)寫(xiě)照,主要表現(xiàn)在不同的地表覆蓋物對(duì)降水入滲和蒸發(fā)的影響,從而影響到地下水的補(bǔ)給和排泄,進(jìn)而污染物的運(yùn)移也會(huì)受到相應(yīng)的影響,可以通過(guò)對(duì)土地利用類(lèi)型變化的研究來(lái)分析其對(duì)地下水脆弱性高低的影響。本文收集到的是土地利用類(lèi)型數(shù)據(jù)來(lái)源于研究區(qū)2014年5—9月的TM遙感影像,分辨率30 m,通過(guò)遙感解譯并根據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況將土地利用類(lèi)型分為耕地、草地、林地、未利用土地、水域以及城鄉(xiāng)、工礦和居民用地等6種類(lèi)型,在ArcGIS平臺(tái)中處理后可得到研究區(qū)土地利用類(lèi)型分布圖,等級(jí)評(píng)分見(jiàn)表2。

3.2評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

本文基于層次分析法(AHP)[11]確定DRASL評(píng)價(jià)方法中各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重大小,盡量避免傳統(tǒng)模型中權(quán)重賦值過(guò)程中人為因素的干擾,針對(duì)目標(biāo)層,對(duì)準(zhǔn)則層的5個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)采用1～9標(biāo)度法比較:地下水位埋深不僅影響含水層補(bǔ)給量的大小,而且也影響污染物進(jìn)入到含水層的能力,是5個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)中最重要的因子;而土地利用類(lèi)型決定了含水層凈補(bǔ)給量的大小以及地形的起伏,影響力比地下水位埋深稍弱;其次是含水層凈補(bǔ)給量,該因子的大小直接決定了進(jìn)入到含水層污染物的數(shù)量,比之土地利用類(lèi)型影響力稍弱;對(duì)研究區(qū)來(lái)說(shuō),其含水層組巖性主要是砂、砂礫石以及砂礫巖等,土壤介質(zhì)類(lèi)型主要為砂土以及砂質(zhì)壤土,對(duì)地下水脆弱性的影響區(qū)別不大,但污染物遷移最終進(jìn)入含水層,兩者中含水層介質(zhì)又稍顯重要。

根據(jù)以上分析,在參考研究區(qū)實(shí)際水文地質(zhì)條件基礎(chǔ)上,考慮到5個(gè)指標(biāo)對(duì)地下水脆弱性影響程度不同,可將土壤介質(zhì)取標(biāo)度2,含水層介質(zhì)取標(biāo)度3,含水層凈補(bǔ)給量取標(biāo)度4,土地利用類(lèi)型取標(biāo)度5,地下水位埋深取標(biāo)度6。采用層次分析法計(jì)算并經(jīng)一致性檢驗(yàn)后獲得地下水位埋深、土地利用類(lèi)型、含水層凈補(bǔ)給量、含水層介質(zhì)、土壤介質(zhì)這5個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重依次為0.30、0.25、0.20、0.15、0.10。

4評(píng)價(jià)結(jié)果及分析

4.1評(píng)價(jià)結(jié)果

在ArcGIS軟件中選取柵格為基本的評(píng)價(jià)單元,柵格大小100 m×100 m,柵格數(shù)3 027×2 644個(gè),將5個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)按劃分的權(quán)重進(jìn)行空間疊加,可以得到研究區(qū)淺層地下水脆弱性分區(qū)結(jié)果如圖1所示。

按照自然間斷點(diǎn)分級(jí)法將研究區(qū)脆弱性指數(shù)分為5個(gè)區(qū)間:低脆弱性[1.50，2.79),較低脆弱性[2.79，3.34),中等脆弱性[3.34，3.90),較高脆弱性[3.90，4.63),高脆弱性[4.63，7.48]。

4.2結(jié)果分析

a. 低脆弱性及較低脆弱性區(qū)。主要位于高平原區(qū)新巴爾虎左旗境內(nèi)西北部、西南新巴爾虎右旗境內(nèi)以及海拉爾河以北低山丘陵、額爾古納河?xùn)|南沖積平原一帶,分布面積2.07萬(wàn)km2,占高平原區(qū)總面積的55.6%。該區(qū)地下水位埋深較大,多在23～50 m范圍內(nèi),含水層自?xún)裟芰^強(qiáng),土壤類(lèi)型以黏土和黏壤土為主,大部分為牧區(qū),土地利用方式以草地為主,除北部海拉爾河一帶降水補(bǔ)給較多外,其他大部分地區(qū)降水補(bǔ)給少,且該地區(qū)人口不密集,耕地、城鎮(zhèn)稀少,對(duì)地下水的開(kāi)發(fā)利用很少,地下水脆弱性相對(duì)較低。

b. 中等脆弱性地區(qū)。主要位于高平原區(qū)南部烏爾遜河以東沖積平原、東部伊敏河以西一帶、輝河以南沖積平原一帶以及海拉爾河中下游一帶,分布面積1.10萬(wàn)km2,占高平原區(qū)總面積的29.6%。該區(qū)地下水位埋深在10～20 m之間,主要接受大氣降水入滲補(bǔ)給,部分地區(qū)接受河流側(cè)向補(bǔ)給,含水層巖性以細(xì)砂、砂巖、砂礫巖為主,含水層具有一定的自?xún)裟芰?會(huì)有少許污染物隨水流進(jìn)入到含水層,土壤以砂土、砂質(zhì)壤土為主,土地利用以草地為主,有少部分未利用土地,含水層凈補(bǔ)給量在100 mm/a以下,地下水脆弱性中等。

c. 較高脆弱性及高脆弱性區(qū)。主要位于高平原區(qū)東北海拉爾區(qū)、陳巴爾虎旗和鄂溫克族自治旗兩旗政府駐地周邊、滿(mǎn)洲里市東郊、輝河以北沖積平原以及新巴爾虎左旗阿木古郎鎮(zhèn)周邊,分布面積0.55萬(wàn)km2,占總面積的14.8%。該區(qū)地下水類(lèi)型主要為松散巖類(lèi)孔隙水,地下水位埋深淺,多在0～10 m之間,污染物易進(jìn)入含水層,含水層自?xún)裟芰^差,含水層凈補(bǔ)給量在150～200 mm/a之間,土地利用以耕地及城鄉(xiāng)、工礦和居民用地為主,其次為草地。該區(qū)人口密集,人類(lèi)活動(dòng)頻繁,農(nóng)牧業(yè)及工礦業(yè)較發(fā)達(dá),地下水開(kāi)采量大,水位水質(zhì)易受影響,地下水脆弱性高。

根據(jù)研究區(qū)地下水脆弱性評(píng)價(jià)分區(qū)結(jié)果,提出地下水污染預(yù)防對(duì)策:①對(duì)研究區(qū)內(nèi)地下水脆弱性高的地區(qū),例如海拉爾區(qū)、陳巴爾虎旗和鄂溫克族自治旗兩旗政府駐地周邊、滿(mǎn)洲里市東郊以及輝河以北沖積平原,應(yīng)頒布相關(guān)管理?xiàng)l例,規(guī)范地下水開(kāi)采行為和農(nóng)藥化肥的使用情況;對(duì)地下水脆弱性低的地區(qū),例如廣大草原牧區(qū),應(yīng)加強(qiáng)地下水監(jiān)測(cè)和管理,防止人為污染;②對(duì)一些地下水脆弱性高且以開(kāi)采地下水為主的地區(qū),例如滿(mǎn)洲里市鐵路水源地一帶和城鎮(zhèn)人口聚集區(qū),應(yīng)盡快建立水源地保護(hù)區(qū),采取有效保護(hù)隔離措施,避免地下水遭到污染而無(wú)法保障供水安全;③在已受到污染的含水層地帶,應(yīng)該開(kāi)展地下水修復(fù)及土壤修復(fù)工作。

4.3敏感性分析

由于水文地質(zhì)條件不同,相同的地下水脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)在不同的研究區(qū)影響程度是不一樣的,例如在華北平原地下水位埋深是很重要的影響因子,對(duì)地下水脆弱性有著很大的影響;而在地下水位埋深差異小的地區(qū),影響則不是那么明顯。

對(duì)影響研究區(qū)地下水脆弱性的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行敏感性分析,討論每個(gè)指標(biāo)參與評(píng)價(jià)的必要性,分析判斷對(duì)該區(qū)地下水脆弱性影響最高和最低的指標(biāo),也是對(duì)地下水脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)選取合理性的一個(gè)驗(yàn)證。敏感性高的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)地下水脆弱性影響較大,在野外調(diào)查和室內(nèi)數(shù)據(jù)資料收集時(shí)應(yīng)著重考慮,增加采樣密度,提高數(shù)據(jù)精度;敏感性低的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)地下水脆弱性影響較低,可以適當(dāng)放寬其數(shù)據(jù)要求;敏感性最低的指標(biāo),在需要調(diào)整地下水脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)可以考慮去掉。

目前地下水脆弱性評(píng)價(jià)中有兩種敏感性分析方法,分別是由Napolitano等[12]提出的單參數(shù)敏感分析法和Lodwick等[13]提出的地圖移除參數(shù)分析法,本文采用單參數(shù)敏感分析法對(duì)研究區(qū)脆弱性評(píng)價(jià)參數(shù)進(jìn)行指標(biāo)敏感性分析。單參數(shù)敏感分析法用于評(píng)價(jià)每個(gè)指標(biāo)對(duì)地下水脆弱性的影響,通過(guò)計(jì)算每個(gè)指標(biāo)的有效權(quán)重進(jìn)行分析。有效權(quán)重是每個(gè)指標(biāo)評(píng)分和對(duì)應(yīng)權(quán)重的乘積占研究區(qū)地下水脆弱性指數(shù)的百分比,計(jì)算公式為

(1)

式中:W為單指標(biāo)有效權(quán)重;Pr為指標(biāo)評(píng)分;WP為指標(biāo)對(duì)應(yīng)權(quán)重;I為地下水脆弱性指數(shù)。

表2　研究區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)有效權(quán)重分布

計(jì)算結(jié)果(表2)表明,有效權(quán)重平均值從大到小依次為地下水位埋深(34.50%)、土地利用類(lèi)型(27.60%)、含水層凈補(bǔ)給量(14.41%)、土壤介質(zhì)(12.65%)和含水層介質(zhì)(10.84%),其中,地下水位埋深和土地利用類(lèi)型是影響研究區(qū)地下水脆弱性最重要的兩個(gè)指標(biāo),敏感性較高;含水層凈補(bǔ)給量、土壤介質(zhì)和含水層介質(zhì)敏感性稍低,三者對(duì)研究區(qū)地下水脆弱性影響程度基本一致?？傮w來(lái)看,不存在敏感性特別低的評(píng)價(jià)指標(biāo),選取指標(biāo)較為合理。本文基于層次分析法確定的評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值(地下水位埋深0.30、土地利用類(lèi)型0.25、含水層凈補(bǔ)給量0.20、含水層介質(zhì)0.15和土壤介質(zhì)0.10),與敏感性分析得到的有效權(quán)重相比,差異較小,指標(biāo)權(quán)重確定較為合理。

5結(jié)論

a. 研究區(qū)地下水脆弱性整體上處于較低水平,地下水防污性能良好,較高脆弱性及高脆弱性地區(qū)分布面積為0.55萬(wàn)km2,僅占研究區(qū)總面積的14.8%,這些地區(qū)人口密集,存在著農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活污染源,易隨水流遷移進(jìn)入含水層污染地下水。

b. 通過(guò)敏感性分析與層次分析法相互驗(yàn)證,可知選取的5個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)以及權(quán)重分配較為合理,其中,地下水位埋深和土地利用類(lèi)型是影響研究區(qū)地下水脆弱性的最重要因素,如何搜集這兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)更為準(zhǔn)確和具有代表性的數(shù)據(jù)是該地區(qū)地下水脆弱性評(píng)價(jià)工作的關(guān)鍵。

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Assessment of shallow groundwater vulnerability in Hulunbeir high plain

ZHANG Chuan1,2,TANG Yun1，TANG Kewang1

(1.DepartmentofWaterResources,ChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearch，Beijing100038,China；2.SchoolofWaterResourcesandEnvironment,ChinaUniversityofGeosciences(Beijing)，Beijing100083,China)

Abstract：After fully considering the hydrogeology condition of the Hulunbeir high plain, the DRASL assessment method based on the DRASTIC model was established. The index weight was determined using the analytic hierarchy process (AHP), the partition based on the vulnerability of shallow groundwater in the Hulunbeir high plain was conducted combining with the ArcGIS platform, and the sensitivity analysis of the assessment index rationality was performed. Results show that the regions with high vulnerability mainly distribute in the Hailar District and the east part of Manzhouli City. The land use and groundwater depth are key factors affecting the vulnerability of groundwater in the Hulunbeir high plain.

Key words：Hulunbeir high plain; vulnerability of groundwater; analytic hierarchy process; DRASTIC model; sensitivity analysis; ArcGIS platform

DOI：10.3880/j.issn.1004-6933.2016.03.004

基金項(xiàng)目：科技基礎(chǔ)性工作專(zhuān)項(xiàng)(2012FY130400);國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專(zhuān)項(xiàng)(2012ZX07201006)

作者簡(jiǎn)介:張川(1989—),男,碩士研究生,研究方向?yàn)樗h(huán)境遙感。E-mail:zhangchuan0803@163.com 通信作者:唐蘊(yùn),教授級(jí)高級(jí)工程師,博士。E-mail:tangyun@iwhr.com

中圖分類(lèi)號(hào)：P641.8

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1004-6933(2016)03-0019-05

(收稿日期：2015-04-01編輯：熊水斌)