張 玲

(甘肅省地礦局水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，甘肅 張掖 734000)

武威市涼州區(qū)地下水污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)探析

張 玲

(甘肅省地礦局水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，甘肅 張掖 734000)

武威市涼州區(qū)地處我國(guó)西北干旱區(qū)，是以地下水為主要供水水源的農(nóng)業(yè)城市。自上世紀(jì)90年代以來(lái)，伴隨區(qū)內(nèi)工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，淺層地下水已受到不同程度的影響。為查明該區(qū)域地下水污染現(xiàn)狀，采用參數(shù)分級(jí)評(píng)分疊加指數(shù)法對(duì)該區(qū)地下水現(xiàn)狀污染進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析，結(jié)果表明：評(píng)價(jià)區(qū)90.32%的采樣點(diǎn)地下水受到了不同程度的污染，以嚴(yán)重污染和輕污染為主，北部淺埋區(qū)較南部深埋區(qū)污染嚴(yán)重。

涼州區(qū)；污染；參數(shù)分級(jí)評(píng)分疊加指數(shù)法；地下水

武威市涼州區(qū)地處我國(guó)西北干旱區(qū)，是一個(gè)以地下水為主要供水水源的農(nóng)業(yè)城市，部分居民生活用水及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水主要依賴(lài)地下水。自上世紀(jì)90年代開(kāi)始，伴隨區(qū)內(nèi)工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展(灌溉面積擴(kuò)大、人口增長(zhǎng)、工業(yè)產(chǎn)值增加等)以及城市規(guī)模的擴(kuò)張，地下水用水量不斷增加，固體廢物垃圾與污水排放量也隨之劇增，在地下水淺埋區(qū)域，淺層地下水已不同程度的受到了影響，因此，急需查明區(qū)內(nèi)地下水污染情況，以確保該區(qū)地下水資源的可持續(xù)利用。

1 評(píng)價(jià)區(qū)概況

評(píng)價(jià)區(qū)位于甘肅省河西走廊東端、石羊河流域中部，屬于石羊河流域祁連山山前沖洪積傾斜平原區(qū)，總體上為一地勢(shì)開(kāi)闊平坦、略向北東傾斜的第四系沖洪積平原。

武威市涼州區(qū)屬河西冷溫帶干旱區(qū)，具典型內(nèi)陸干旱氣候特征，冬季寒冷干燥，降水稀少；夏季降水集中，日照長(zhǎng)，太陽(yáng)輻射強(qiáng)，蒸發(fā)量大，晝夜溫差大。區(qū)內(nèi)多年平均氣溫7.9℃，多年平均降水量165.4 mm，蒸發(fā)量為2 100 mm，是降水量的十幾倍。武威市涼州區(qū)主要河流自東向西有黃羊河、雜木河、金塔河和西營(yíng)河,均屬內(nèi)陸河流域石羊河水系，其補(bǔ)給來(lái)源主要為降水(65%)、地下水(30%)和冰川融水(5%)。各河流年內(nèi)來(lái)水量不均勻，6～9月徑流量占年徑流量的67%～74%，4月占13%～18%，10～12月占8%～9%，1～3月占3%～14%，與降水量同步變化。河流出山后在戈壁帶全部滲失，評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)無(wú)常年有水河流。至洪積扇緣又以泉的形式溢出并匯集成石羊河，向北流入民勤盆地。

評(píng)價(jià)區(qū)地下水為第四系松散巖類(lèi)孔隙水，含水層主要為第四系中上更新統(tǒng)單一大厚度的砂礫卵石層，厚度由南西向北東逐漸變薄，大致以城區(qū)為界，城區(qū)以北地區(qū)含水層厚度50～100 m，城區(qū)及南部地區(qū)含水層厚度大于100 m。地下水水位埋深亦呈現(xiàn)由南西向北東逐漸變淺的規(guī)律，評(píng)價(jià)區(qū)西南部地下水水位埋深大于50 m，城區(qū)地下水水位埋深10～50 m，向北東逐漸過(guò)渡至10 m，城區(qū)北部金羊鄉(xiāng)及新城楊家壩河兩岸一帶地下水水位埋深小于10 m，楊家壩河及城區(qū)西北方向的石羊河河谷中有地下水滲出。地下水的補(bǔ)給主要來(lái)源于南部地下徑流側(cè)向流入，其次為極少量的田間灌溉水、大氣降水的垂直入滲補(bǔ)給。地下水自南西向北東方向運(yùn)移，水力坡度2.03‰～5.48‰，南部及東南部較大，北部較小。地下水大部分以側(cè)向徑流的方式流出區(qū)外，評(píng)價(jià)區(qū)大量的人工開(kāi)采也是地下水的主要排泄方式。另外，受地形控制，河谷地段有地下水溢出地表轉(zhuǎn)化為河水，這也是地下水排泄的一種方式。

2 評(píng)價(jià)因子

本次地下水污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)主要進(jìn)行無(wú)機(jī)組分評(píng)價(jià)，是在分析評(píng)價(jià)區(qū)污染源和水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，以采取的31個(gè)地下水樣分析結(jié)果為依據(jù)，選取評(píng)價(jià)因子進(jìn)行評(píng)價(jià)。

根據(jù)《地下水污染地質(zhì)調(diào)查評(píng)價(jià)規(guī)范》(DD2008-01)要求結(jié)合本次水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果及水質(zhì)長(zhǎng)觀孔監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，污染評(píng)價(jià)因子選取總硬度、溶解性總固體、SO42-、Cl-、HCO3-、鈉鉀、NO3-、NO2-、NH4+、F-10項(xiàng)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)因子和鐵、錳、鋅、碘、汞、砷、硒、鎘、六價(jià)鉻、鉛、鋁11項(xiàng)微量元素共計(jì)21項(xiàng)。

3 背景值的選取

背景值的選取原則上依據(jù)最早的分析資料，且選取點(diǎn)周邊無(wú)明顯的污染源。區(qū)內(nèi)地下水質(zhì)監(jiān)測(cè)始于1989年，我國(guó)在上世紀(jì)末提出加快城市化進(jìn)程，城市化進(jìn)程的加快，勢(shì)必對(duì)地下水水質(zhì)產(chǎn)生影響，因此10項(xiàng)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)因子背景值的選取依據(jù)水質(zhì)長(zhǎng)觀孔上世紀(jì)80-90年代10年(每年一次共10次)監(jiān)測(cè)結(jié)果，采用公式1進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)確定；11項(xiàng)微量元素大于90%的點(diǎn)均為最低檢測(cè)值，因此11項(xiàng)微量元素背景值為最低檢測(cè)值。

(1)

現(xiàn)狀評(píng)價(jià)區(qū)地下水質(zhì)量基本以城區(qū)北部為界分為兩個(gè)區(qū)，地下水質(zhì)水質(zhì)相差較大，背景值的選取應(yīng)分區(qū)進(jìn)行。北部地下水質(zhì)較差區(qū)824號(hào)水質(zhì)長(zhǎng)觀點(diǎn)位于海藏寺寺廟內(nèi)，周邊基本不具備工業(yè)、農(nóng)業(yè)及城市生活污染的條件，因此該區(qū)背景值為824號(hào)長(zhǎng)觀點(diǎn)80-90年代10年監(jiān)測(cè)值分析計(jì)算結(jié)果(見(jiàn)表1)。南部水質(zhì)較好區(qū)761號(hào)水質(zhì)長(zhǎng)觀點(diǎn)位于高壩鎮(zhèn)牛家花園，牛家花園1987年被武威市人民政府公布為市級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)單位，周邊不存在污染條件，且地下水水位埋深大于60 m，因此該區(qū)背景值為761號(hào)長(zhǎng)觀點(diǎn)80-90年代10年監(jiān)測(cè)值分析計(jì)算結(jié)果(見(jiàn)表1)。

表1 地下水污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)無(wú)機(jī)組分長(zhǎng)觀因子背景值計(jì)算表

圖1 地下水污染因子污染率柱狀圖

4 評(píng)價(jià)方法

國(guó)內(nèi)外地下水污染評(píng)價(jià)方法較多，主要有單因子污染指數(shù)法、綜合污染指數(shù)法、層次分析評(píng)價(jià)法、統(tǒng)計(jì)分析方法、灰色系統(tǒng)和模糊數(shù)學(xué)方法、參數(shù)分級(jí)評(píng)分疊加指數(shù)法等。單因子污染指數(shù)法方法簡(jiǎn)單，但由于評(píng)價(jià)指標(biāo)之間背景值差異較大，污染指數(shù)在評(píng)價(jià)指標(biāo)之間無(wú)法對(duì)比，不能整體反映地下水污染狀況，該方法通常結(jié)合其他方法共同使用；綜合污染指數(shù)法主要包括代數(shù)疊加法、幾何均數(shù)法、內(nèi)梅羅污染指數(shù)法和均方根法4種，這些評(píng)價(jià)方法得到的評(píng)價(jià)結(jié)果會(huì)出現(xiàn)失真或物理意義不明確等情況，對(duì)單一污染源地區(qū)較適用；層次分析評(píng)價(jià)方法適用于評(píng)價(jià)指標(biāo)較少的污染評(píng)價(jià)，且受人為因素影響較大；參數(shù)分級(jí)評(píng)分疊加指數(shù)法適用于污染組分的背景值差異較小的情況。

評(píng)價(jià)區(qū)背景值差異不大，不存在明顯的污染源，根據(jù)評(píng)價(jià)區(qū)實(shí)際情況，結(jié)合各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性，確定采用參數(shù)分級(jí)評(píng)分疊加指數(shù)法進(jìn)行地下水現(xiàn)狀污染綜合評(píng)價(jià)。

參數(shù)分級(jí)評(píng)分疊加指數(shù)法的基本步驟為：

(1)按式2計(jì)算單因子污染指數(shù)；

(2)

式中：I為單因子污染指數(shù)，無(wú)量綱；Ci為某項(xiàng)評(píng)價(jià)因子的實(shí)測(cè)值，mg/L，小于最低檢測(cè)值按最低檢測(cè)值計(jì)；Coi為某項(xiàng)評(píng)價(jià)因子的背景值，mg/L。

(2)根據(jù)單因子評(píng)價(jià)中計(jì)算的I值按表2進(jìn)行評(píng)分；

(3)根據(jù)式3計(jì)算PI值。

(3)

式中：PI為疊加指數(shù)；Fi為單點(diǎn)評(píng)價(jià)因子i的評(píng)分；N為評(píng)價(jià)因子數(shù)。

(4)依據(jù)PI值對(duì)地下水污染程度進(jìn)行分級(jí)(見(jiàn)表3)。

表2 參數(shù)分級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

表3 綜合污染評(píng)價(jià)分級(jí)表

5 評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)單因子污染指數(shù)計(jì)算結(jié)果(見(jiàn)表4)，污染因子污染率達(dá)到40%以上的為NO3-(見(jiàn)圖1)，多為輕污染，最大污染指數(shù)4.10；污染因子污染率30%～40%的為SO42-、鈉鉀和NO2-，輕污染和嚴(yán)重污染相當(dāng)，SO42-最大污染指數(shù)7.52，鈉鉀最大污染指數(shù)8.17，NO2-最大污染指數(shù)達(dá)到298.68；污染因子污染率20%～30%的為溶解性總固體、Cl-和鐵，多為輕污染，溶解性總固體最大污染指數(shù)2.55，Cl-最大污染指數(shù)3.59，鐵最大污染指數(shù)達(dá)到8.75；污染因子污染率10%～20%的為F-，均為輕污染，最大污染指數(shù)1.53；其余污染率小于10%的污染因子為總硬度、NH4+、錳、鋅、碘、硒、鎘、六價(jià)鉻，除NH4+和錳為嚴(yán)重污染，其余因子均為輕—中污染；HCO3-、汞、砷、鉛、鋁五項(xiàng)均未污染。

根據(jù)參數(shù)分級(jí)評(píng)分疊加指數(shù)計(jì)算結(jié)果(見(jiàn)表5)，評(píng)價(jià)區(qū)90.32%的采樣點(diǎn)地下水受到了不同程度的污染，以嚴(yán)重污染和輕污染為主，各占總采樣點(diǎn)數(shù)的41.93%，重污染和中污染各僅一個(gè)點(diǎn)，占總點(diǎn)數(shù)的3.23%(見(jiàn)圖2)。

表5 地下水污染綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

6 地下水污染等級(jí)分區(qū)結(jié)果

根據(jù)疊加指數(shù)PI計(jì)算結(jié)果及污染點(diǎn)分布特征，將評(píng)價(jià)區(qū)分為3個(gè)區(qū)：嚴(yán)重污染區(qū)、輕污染區(qū)及未污染區(qū)。

(1)嚴(yán)重污染區(qū)：位于評(píng)價(jià)區(qū)西北部臧家大莊至陳家莊一帶、新城以北地段，在工業(yè)園區(qū)呈點(diǎn)狀分布(高壩鎮(zhèn)政府廣場(chǎng)水井和甘肅赫原生物制品有限公司水井)，總面積35.92 km2，占評(píng)價(jià)區(qū)總面積的24.94%。污染物主要有SO42-、鈉鉀和NO2-、TDS、NO3-等。

圖2 地下水污染等級(jí)分布圖

(2)輕污染區(qū)：位于評(píng)價(jià)區(qū)除嚴(yán)重污染區(qū)及未污染區(qū)的地段，面積79.97 km2，占評(píng)價(jià)區(qū)總面積的55.54%。污染物主要為NO3-、NO2-等。

(3)未污染區(qū)：位于評(píng)價(jià)區(qū)南部，面積28.11 km2，占評(píng)價(jià)區(qū)總面積的19.52%。該區(qū)地下水位埋深較大，地下水不易受到污染。

[1]馬振民，石冰，等. 泰安市地下水污染現(xiàn)狀與成因分析. 山東地質(zhì).2002.(18)，2：24-28.

[2]李金海，周紅艷. 關(guān)于城市地下水污染評(píng)價(jià)方法的探討. 黑龍江水利科技.2005.(33)，5：15-16.

[3]甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院. 武威市涼州區(qū)城區(qū)及外圍地下水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告. 2016.5(內(nèi)部資料).

[4]王淑萍，韓萬(wàn)海. 涼州區(qū)地下水開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀分析與保護(hù)研究 水利規(guī)劃與設(shè)計(jì).2011.(5)：15-16，79.

2017-03-09

張玲(1985-)，女，陜西蒲城人，工程師，主要從事水文地質(zhì)勘察、水資源調(diào)查評(píng)價(jià)工作。

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1004-1184(2017)04-0090-03