岳華英

（1.太原理工大學(xué)，山西 太原 030001；2.山西省水資源研究所，山西 太原 030001）

基于DRASTIC法的平原區(qū)孔隙地下水脆弱性評價

岳華英

（1.太原理工大學(xué)，山西 太原 030001；2.山西省水資源研究所，山西 太原 030001）

在綜合概述地下水脆弱性評價研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，利用DRASTIC綜合評價法，選擇補(bǔ)給量、包氣帶巖性、土壤質(zhì)地、含水層滲透系數(shù)和含水層厚度等指標(biāo)進(jìn)行了山西省平原區(qū)孔隙地下水本質(zhì)脆弱性評價。通過評價表明，全省平原區(qū)孔隙地下水本質(zhì)脆弱性總體偏低，脆弱性指數(shù)在100以下，地下水不易遭受污染，僅在大同盆地脆弱性指數(shù)在存在較大的污染風(fēng)險。

孔隙水；地下水；脆弱性評價；平原區(qū)；山西省

山西是水資源嚴(yán)重短缺的省份，水資源總量為123.8億m3，人均占有量不足380m3，遠(yuǎn)低于國際公認(rèn)的嚴(yán)重缺水地區(qū)界限。全省多年平均地下水資源量（1956～2000年）為86.35億m3，可開采量為51.38億m3，現(xiàn)狀條件下已開發(fā)利用38億m3。長期大量地開采地下水，造成地下水開采井群在平面位置和空間層位上高度集中，致使山西腹部地區(qū)地下水大面積超量開采，地下水位大幅度下降，形成以城市供水水源地和井灌區(qū)為中心的大面積地下水降落漏斗，產(chǎn)生了地面沉降、泉水流量銳減、水質(zhì)惡化等一系列環(huán)境地質(zhì)問題。

地下水脆弱性評價是區(qū)域地下水資源保護(hù)的重要手段，通過地下水脆弱性研究，區(qū)別不同地區(qū)地下水的脆弱程度，識別出地下水易于污染的高風(fēng)險區(qū)，可以幫助決策者和管理者制定有效的地下水保護(hù)管理戰(zhàn)略和措施。地下水脆弱性評價是對地下水開發(fā)利用過程中是否易受污染的本地評價，通過評價提出不同地區(qū)地下水脆弱性程度，進(jìn)而為制定地下水保護(hù)方案提供基礎(chǔ)。

1 評價方法及步驟

1.1 評價方法

DRASTIC評價方法是美國環(huán)境保護(hù)局和美國水井協(xié)會綜合40多位水文地質(zhì)學(xué)家的經(jīng)驗(yàn)，于1985年合作開發(fā)的。該方法采用7個影響和控制地下水運(yùn)動的因素，地下水脆弱性指數(shù)的計算公示如下：

對每一個DRASTIC參數(shù)給定了一個相對權(quán)重值，其范圍為1～5，以反映各個參數(shù)的相對重要程度。對地下水污染最具影響的參數(shù)權(quán)重為5，影響程度最小的參數(shù)權(quán)重為1，權(quán)重為不可改變的定值，其中下標(biāo)R表示指標(biāo)值，W表示指標(biāo)的權(quán)重。

1.2 評價步驟

1.2.1 建立指標(biāo)體系

通過分析孔隙水脆弱性的影響因素，確定孔隙水脆弱性的評價指標(biāo)，如圖1所示。各地區(qū)可根據(jù)實(shí)際情況，建立適合本區(qū)的評價指標(biāo)體系。

圖1 脆弱性評價指標(biāo)體系

1.2.2 建立權(quán)重體系

對于權(quán)重，各地區(qū)可根據(jù)實(shí)際情況對指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，但要求指標(biāo)權(quán)重和等于20，以便進(jìn)行評價結(jié)果的對比，因此建立體系如表1所示。

1.2.3 評價標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)各指標(biāo)的評分和權(quán)重值，得到地下水脆弱性綜合指數(shù)取值。地下水脆弱性級別與綜合指數(shù)對應(yīng)關(guān)系如表1，表2所示。

表1 孔隙水脆弱性評價指標(biāo)權(quán)重體系

表2 孔隙水脆弱性評價標(biāo)準(zhǔn)

2 實(shí)例研究

2.1 評價指標(biāo)選取賦值

本次山西省平原區(qū)孔隙地下水評價主要采用指標(biāo)根據(jù)當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件和含水層要素確定，包括：包氣帶巖性、土壤特性、降雨入滲補(bǔ)給量、地下水埋深、河網(wǎng)密度、含水層厚度和滲透系數(shù)。

包氣帶巖性：利用平原區(qū)小于8m包氣帶巖性圖；降雨入滲補(bǔ)給量：2014年平原區(qū)降雨入滲補(bǔ)給量；土壤特性：利用山洪災(zāi)害下發(fā)的土壤質(zhì)地圖；地下水埋深：2014年年末地下水埋深數(shù)據(jù)；河網(wǎng)密度：利用山洪災(zāi)害下河流為河長，以縣為單位統(tǒng)計河網(wǎng)密度；

含水層厚度和滲透系數(shù)：采用山西省平原區(qū)水文地質(zhì)參數(shù)分區(qū)圖成果。

根據(jù)相關(guān)資料，參考DRASTIC方法指標(biāo)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，對每個評價指標(biāo)進(jìn)行全面了解和研究，進(jìn)而對孔隙水評價指標(biāo)等級進(jìn)行劃分。

2.2 評價結(jié)果

通過以上評價，得到山西省平原區(qū)孔隙地下水脆弱性評價結(jié)果。山西省平原區(qū)地下水脆弱性總體較低，脆弱性指數(shù)在100以下面積占到80%以上，其中在大同盆地西南部和太原盆地南部較高，存在地下水污染風(fēng)險。

2.3 成果驗(yàn)證

本次地下水脆弱性評價過程中收集了347個水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)進(jìn)行硝酸鹽濃度等值線圖繪制。

地下水中硝酸鹽濃度背景值一般低于2mg/L，如果明顯高于這個值意味著人為污染。在地下水脆弱性高的地區(qū)，硝酸鹽濃度值一般較高。通過平原區(qū)地下水水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制硝酸鹽濃度分區(qū)圖進(jìn)行脆弱性成果合理性校核。

在大同盆地、忻州西部區(qū)縣、臨汾盆地北部以及運(yùn)城沿黃一帶硝酸鹽濃度較高。對比全省地下水脆弱性評價結(jié)果看出，評價結(jié)果基本和地下水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果吻合，說明本次評價結(jié)果可靠。通過兩個脆弱性分區(qū)結(jié)果和硝酸鹽濃度分區(qū)結(jié)果吻合度進(jìn)行評價，吻合度在80%以上，說明本次脆弱性評價結(jié)果較合理。

3 結(jié)論及建議

3.1 結(jié)論

本次地下水脆弱性評價采用了DRASTIC方法對山西省平原區(qū)孔隙水地下水進(jìn)行了脆弱性評價，在孔隙水評價結(jié)果中采用指標(biāo)：土壤特性、包氣帶巖性、補(bǔ)給量、地下水埋深、含水層厚度和滲透系數(shù)，最終采用硝酸鹽濃度進(jìn)行評價結(jié)果校核。山西省平原區(qū)作為我省政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心，地下水作為最為重要的戰(zhàn)略支撐資源，地下水供水安全對本區(qū)的發(fā)展有著極為重要的意義。通過本次評價可知，山西省平原區(qū)地下水脆弱性總體較低，其中中等以下面積占到80%以上，其中在大同盆地和太原盆地較高。

在大同盆地、忻州西部區(qū)（縣）、臨汾盆地北部以及運(yùn)城沿黃一帶硝酸鹽濃度較高。對比全省地下水脆弱性評價結(jié)果看出，評價結(jié)果基本和地下水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果吻合，說明本次評價結(jié)果可靠。通過對脆弱性分區(qū)結(jié)果和硝酸鹽濃度分區(qū)結(jié)果對比分析可知，吻合度較高，說明本次脆弱性評價結(jié)果較為合理。

3.2 建議

第一，進(jìn)行分盆地降尺度平原區(qū)孔隙地下水脆弱性評價。本次評價過程中基于宏觀指導(dǎo)出發(fā)，并且全省所有平原區(qū)采用指標(biāo)相同，因而評價結(jié)果的合理性方面有待進(jìn)一步考證。因此在未來開展工作中建議對平原區(qū)逐一評價，針對每個盆地不同地下水特征，進(jìn)一步細(xì)化指標(biāo)的選擇，繪制大比例地圖，便于更好地指導(dǎo)實(shí)踐工作。

第二，本次初步對平原區(qū)孔隙地下水進(jìn)行了脆弱性評價，但對山西省而言，山丘區(qū)面積占絕大多數(shù)，并且全省巖溶山區(qū)面積大，巖溶水對全省的供水意義更加重大，因此建議開展對全省巖溶山區(qū)脆弱性進(jìn)行評價的工作。

第三，本次結(jié)果校核中水質(zhì)數(shù)據(jù)來源于各地收集，數(shù)據(jù)的時效性、可靠性方面有待商榷。建議對全省各縣水源地進(jìn)行取樣化驗(yàn)，確保硝酸鹽濃度可靠。

P641.136

C

1004-7042（2017）08-0008-02

岳華英（1976-），女，太原理工大學(xué)水資源管理專業(yè)研究生在讀。

2017-06-18；

2017-07-29