區(qū)域地下水系統(tǒng)防污性能評價方法探討與驗證
——以魯北平原為例

劉春華, 張光輝, 王 威, 孟素花, 楊麗芝, 紀汶龍, 劉治政

1)中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所, 河北石家莊 050061; 2)山東省地質(zhì)調(diào)查院, 山東濟南 250013; 3)山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院, 山東濟南 250014

區(qū)域地下水系統(tǒng)防污性能評價方法探討與驗證
——以魯北平原為例

劉春華1, 2), 張光輝1)*, 王 威3), 孟素花1), 楊麗芝2), 紀汶龍2), 劉治政2)

1)中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所, 河北石家莊 050061; 2)山東省地質(zhì)調(diào)查院, 山東濟南 250013; 3)山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院, 山東濟南 250014

區(qū)域地下水系統(tǒng)防污性能評價, 面臨影響因子多又復(fù)雜、評價指標難以客觀性選定和權(quán)重不易確定等難題, 以至嚴重影響評價結(jié)果的可信性。本文以魯北平原為例, 在以往地下水脆弱性評價常用的DRASTIC模型基礎(chǔ)上, 采用創(chuàng)新的迭置指數(shù)方法, 改進為“DRITCS法”, 選擇地下水位埋深、包氣帶綜合巖性、地表2 m內(nèi)單層厚度大于0.5 m的粘土層厚、含水砂層厚度及其滲透系數(shù)、和地下水凈補給量等因子, 組成區(qū)域地下水系統(tǒng)防污性能評價模型。合理地確定了區(qū)域地下水系統(tǒng)防污性能評價中關(guān)鍵指標——包氣帶粘性土層變化影響, 并在魯北平原示范性應(yīng)用和通過以面源污染為主的三氮污染現(xiàn)狀驗證的結(jié)果表明: 本文提出的方法能夠客觀地反映流域性相變造成的地下水系統(tǒng)防污性能空間差異性和區(qū)位分布特征, 具有較強的實用性。

區(qū)域地下水; 防污性能; 包氣帶; 粘性土層; 評價與驗證

自 Margat(1968)提出“地下水脆弱性(Groundwater vulnerability)”以來, 國內(nèi)外水文地質(zhì)學(xué)家和有關(guān)研究部門都在試圖客觀表達“地下水脆弱性”(又名“防污性能”), 以便更好地利用和保護地下水。美國環(huán)保署(USEPA)和國際水文地質(zhì)協(xié)會(IAH)提出, 地下水系統(tǒng)對人類活動或自然變化的有效敏感性具有固有脆弱性和特殊脆弱性之分, 前者表征地下水系統(tǒng)對污染和人類活動影響的內(nèi)在固有敏感性,后者表征地下水對某一特定污染源或人類活動影響的脆弱性(張麗君, 2006)。

由于各個地區(qū)水文地質(zhì)條件不同, 所以, 涌現(xiàn)出許多種地下水脆弱性評價方法。Foster方法(GOD 法)以地下水露頭、包氣帶地層巖性和地下水位埋深作為主要評價指標, 在英國應(yīng)用于水源地污染風(fēng)險的地下水脆弱性評價中。Aller等(1987)提出的DRASTIC方法, 以地下水位埋深(D)、地下水凈補給量(R)、含水層巖性(A)、土壤巖性(S)、地形坡度(T)、包氣帶影響(I)和含水層滲透系數(shù)(C)等作為主要評價指標, 在美國、加拿大、南非和歐共體等國家較廣泛采用。但是, 該方法應(yīng)用中各指標之間存在較多的重復(fù)性, 對評價結(jié)果具有一定的不確定性影響。

國內(nèi)的地下水脆弱性研究始于 1996年, 歐盟與中國合作將DRASTIC方法推薦我國應(yīng)用。我國學(xué)者曾從不同的角度, 探討了“地下水脆弱性”各種方法(楊慶等, 1999; 鐘佐燊等, 2005; 馬榮等, 2011; 張翼龍等, 2012; 鄒勝章等, 2014), 也發(fā)現(xiàn)了在平原區(qū)區(qū)域地下水脆弱性評價中, DRASTIC方法存在上述不足帶來的明顯影響。楊慶等(1999)直接利用DRASTIC法評價了大連市地下水易污性。雷靜等(2003)在DRASTIC法的基礎(chǔ)上, 增加了土壤有機質(zhì)含量和地下水開采量等指標, 去掉了包氣帶巖性等3項指標, 在唐山平原區(qū)應(yīng)用。范琦等(2007) 將DRASTIC法改進為DRUA模型, 在河北欒城地區(qū)進行了地下水脆弱性評價。嚴明疆等(2009)在研究了人類活動影響下地下水脆弱性演變特征基礎(chǔ)上,完成了太行山前滹沱河流域平原區(qū)地下水脆弱性評價。孟素花等(2010)根據(jù)華北平原地下水脆弱性評價的需要, 將DRASTIC法精簡為5項指標體系, 較成功地實現(xiàn)華北平原全區(qū)的地下水脆弱性評價。

但是, 如何合理確定包氣帶中粘性土層及其多層或厚度變化的影響, 以及如何確定各項指標權(quán)重等問題, 對區(qū)域地下水脆弱性評價具有不可忽視的影響。

從倡導(dǎo)地下水資源保護的出發(fā)點和易理解的角度, 本文將Groundwater vulnerability引申為“地下水系統(tǒng)防污性能”這一概念, 等同于 USEPA和IAH提出的地下水的固有脆弱性, 可以理解為土壤-巖石-地下水系統(tǒng)抵御污染物污染地下水的能力,不考慮人類活動和污染源的影響, 而只考慮水文地質(zhì)內(nèi)部因素, 突出“地下水系統(tǒng)防污性能”的表達,進一步完善了評價指標的選定和處理方法, 更為客觀地反映了區(qū)域地下水系統(tǒng)抵御來自地表的污染物影響能力的空間分布狀況。

示范研究區(qū)——魯北平原, 位于華北平原東南緣, 地貌單元較為復(fù)雜, 自西南向東北依次為黃河沖積平原、沖積-海積平原、黃河三角洲和濱海平原等地貌單元(圖 1), 包括黃河以北的全部山東省行政區(qū)域, 面積 3.2×104km2。多年平均降水量563.8 mm, 多年平均蒸發(fā)量1785.1 mm。區(qū)內(nèi)地下水補給源, 主要為大氣降水、地表水和灌溉水; 地下水的主要排泄途徑為蒸發(fā)和開采, 蒸發(fā)量和開采量占到地下水總排泄量的 99%。包氣帶巖性, 多為結(jié)構(gòu)松散、滲透性良好的粉土。淺層地下水含水巖組以第四系松散巖類的細砂、粉細砂等為主, 地下水水位埋深0.5～25 m, 地下水流向自西南向東北流動(楊麗芝等, 2011, 2013)。

圖1 研究區(qū)地貌簡圖Fig. 1 Landscape characteristics of the study area

1 區(qū)域地下水系統(tǒng)防污性能評價方法

根據(jù)區(qū)域地下水流和污染質(zhì)運移參數(shù)的影響因子空間變化特征, 提出迭置指數(shù)方法, 改進DRASITC評價模型為DRITCS法, 如式(1)所示:

即, 對每個評價因子進行評分(Fj)后, 分別加權(quán)(權(quán)重Fjw)求和, 由此獲得地下水防污性的評價指數(shù)(DDRITCS)。

式(1)中, 各項評價因子的意義如下:

D為地下水位埋深: 是指地表至潛水面的深度,它決定污染物到達含水層的時間以及污染在到達含水層前與周圍物質(zhì)接觸發(fā)生各種反應(yīng)的時間。地下水水位埋深愈大, 污染物達到地下水中所需時間愈長, 降解、吸附等作用愈充分, 地下水防污性能愈好。

R為地下水凈補給量: 是指地下水總補給量減去潛水蒸發(fā)量、開采、越流及側(cè)向流出量, 它是污染物進入地下水的載體和動力, 補給量愈大, 能夠溶解帶入地下水的污染物愈多, 地下水受污染的可能性就愈大, 地下水防污性能愈差。

I為包氣帶綜合巖性: 它是地表污染物通過包氣帶進入地下水中能力的重要影響因素。粘性土層愈多或愈厚, 入滲系數(shù)越小, 地下水防污性能愈強。本研究中采用, 由式(2)處理包氣帶巖性狀況。

式中, A為包氣帶巖性加權(quán)平均評分值; Ai為計算層段內(nèi)不同巖層的評分; Hi為計算層段內(nèi)各巖層厚度, 計算層段為地面至地下水面。

T為含水層中砂卵礫層的累積厚度: 主要反映地下水儲存空間的大小。厚度愈大, 儲水空間愈大,稀釋能力愈強, 地下水防污性能愈高。

C為含水層滲透系數(shù): 主要影響地下水流動速度。滲透系數(shù)愈大, 在含水層中污染物傳播速度愈快, 地下水防污性能愈差。

S為地表以下2 m內(nèi)、單層厚度大于0.5 m的粘土層總厚度: Stephen(1995)研究表明, 地表以下土壤因為有較高的粘土礦物和有機質(zhì)因此利于污染物的衰減和消除, 故而對來自地表的污染物具有很好的阻隔作用; 研究區(qū)土壤層厚度 1.5～2 m, 研究區(qū)包氣帶綜合巖性(評價指標I)以粉土為主, 因此增加地表以下2 m內(nèi)、單層厚度大于0.5 m的粘土層總厚度正好彌補用包氣帶綜合巖性代表包氣帶影響因子的缺陷。

應(yīng)用上述方法, 在魯北平原開展區(qū)域地下水防污性能評價中, 以淺層地下水為主體, 含水層底板埋深不大于80 m。地下水位埋深(D)、地下水凈補給量(R)、含水層砂卵礫累積厚度(T)與滲透系數(shù)(C)評分分級與標準, 如表 1所示。包氣帶綜合巖性(I)評分分級與標準, 如表2所示。地表以下2 m內(nèi)、單層厚度大于0.5 m的粘土層總厚度(S)評分分級與標準, 如表3所示。

應(yīng)用基于層次分析的迭置指數(shù)方法, 確定計算各個評價單元的各項評價因子的權(quán)重, 結(jié)果如表 4所示。

DRITCS評價模型針對平原區(qū)地下水系統(tǒng)特點, 與DRASTIC評價模型從評價指標、評分、權(quán)重上均進行了改進(表5)。

表1 DRITCS法評價指標評分表Table 1 Ranges of ratings for DRITCS factors

表2 包氣帶綜合巖性評分表Table 2 Ranges of ratings for lithology of the vadose zone

表3 粘土層厚度評分表Table 3 Ranges of ratings for thickness of clay

表4 層次分析法計算各指標權(quán)重結(jié)果Table 4 Weight of evaluations from AHP results

研究區(qū)地勢平坦, 地形坡度差異小; 含水層只有第四系細砂和粉細砂; 地下水位埋藏淺, 土壤類型與包氣帶綜合巖性近似, 因此評價指標去除了地形影響、用含水砂層厚度代替含水層的巖性、用粘土層厚度代替土壤類型; 其次是各項評價指標的權(quán)重通過層次分析法確定, 而 DRASTIC模型各項評價指標的權(quán)重是固定不變的。

在區(qū)域地下水防污性能評價中, 由式(1)獲得的DDRITCS值愈大, 表明被評價單元的地下水防污性能愈差; DDRITCS值愈小, 表明被評價單元的地下水防污性愈好, 愈不容易受到來自地表污染物的影響。根據(jù) DDRITCS值的大小和野外效驗結(jié)果, 將地下水防污性能評價結(jié)果劃分為5個級別: 防污性能好、防污性能較好、防污性能中等、防污性能較差和防污性能差。

表5 DRASTIC模型和DRITCS模型的差異Table 5 Difference between DRASTIC model and DRITCS model

2 DRITCS法應(yīng)用評價結(jié)果與驗證

2.1 評價結(jié)果

根據(jù)上述評價方法、評價指標體系、評價結(jié)果分級標準和應(yīng)用計算結(jié)果, 得到魯北平原區(qū)域地下水防污性能特征分布圖(圖2)。從圖2可見, 全區(qū)地下水防污性能主要為較差和中等, 2類分布面積占總面積的 86%, 其中防污性能較差區(qū)面積占總面積的 58%; 其次是防污性能較好區(qū), 分布面積占總面積的 10%; 地下水防污性能好和地下水防污性能差分布面積分別占總面積的2%。

圖2 基于DRITCS方法的區(qū)域地下水防污性能狀況分布圖Fig. 2 Distribution of regional groundwater vulnerability based on DRITCS method

研究區(qū)地下水的防污性能受淺層地下水埋深和包氣帶綜合巖性影響最大, 其次是凈補給量。整體趨勢上從南部黃河沿線往西北地下水防污性能逐漸由差、較差過渡到中等、較好, “防污性能差”區(qū)主要分布在黃河沿岸包氣帶綜合巖性為粉土、淺層地下水埋深小于 4.6 m、同時凈補給量大于235 mm/a的區(qū)域; “防污性能較差”區(qū)主要分布在包氣帶綜合巖性為粉土同時淺層地下水埋深小于4.6 m區(qū)域。防污性能好的區(qū)域地下水位埋深基本上大于4.6 m, 局部地區(qū)超過22 m, 如冠縣漏斗和寧津漏斗; 局部地區(qū)是地下水位埋深小于4.6 m, 但區(qū)域包氣帶綜合巖性為粉質(zhì)粘土的區(qū)域。

2.2 評價結(jié)果驗證與分析

為檢驗DRITCS方法評價結(jié)果的可信性, 利用野外調(diào)查和地下水采樣, 了解地下水污染現(xiàn)狀, 對評價結(jié)果進行驗證。2006—2009年, 在區(qū)內(nèi)調(diào)查并采集淺層地下水無機和有機分析樣品1084組(點)。分析結(jié)果顯示, 魯北平原淺層地下水呈現(xiàn)三氮、重金屬(劉春華等, 2013)的人為污染特征, 個別地方檢出有機物污染物。三氮污染呈現(xiàn)面源污染狀態(tài), 污染源荷載相對均勻; 重金屬和有機物污染呈點狀分布特征, 污染源荷載表現(xiàn)出極不均勻的特征。因此,采用已形成面源污染的三氮污染評價結(jié)果, 作為區(qū)域地下水防污性能評價結(jié)果的驗證標識。

在研究區(qū)內(nèi), 三氮污染點 539組, 占樣品總數(shù)的 49.7%。氨氮(NH3-N)污染點占 8%, 亞硝酸鹽氮(NO2-N)污染點占30%, 硝酸鹽氮(NO3-N為)污染點占25%。

利用MapGIS點對區(qū)相交分析, 將淺層地下水的三氮污染情況和地下水系統(tǒng)防污性能評價結(jié)果進行空間疊加, 得到表 6所示結(jié)果。從表 6可見, 魯北平原淺層地下水防污性能“好”和“較好”的區(qū)域, 地下水中三氮污染點數(shù)分別占總樣品數(shù)的 30% 和 35.2%, 明顯低于防污性能“中等”、“較差”和“差”的區(qū)域, 這些區(qū)域的地下水中三氮污染點數(shù)分別占總樣品數(shù)的55%、51.6%和48%。

由于地下水的污染尤其是三氮污染不是長時間累積造成, 而本次魯北平原地下水系統(tǒng)防污性能評價所采用的評價數(shù)據(jù)如地下水位埋深均采用的現(xiàn)狀數(shù)據(jù), 所以也出現(xiàn)了現(xiàn)狀條件地下水位埋深超過22 m、地下水防污性能好和較好的地區(qū)出現(xiàn)仍然出現(xiàn)三氮污染點。盡管如此, 防污性能不同三氮污染點比例不同的對比效果仍然比較明顯。

在不同等級的地下水系統(tǒng)防污性能分區(qū)內(nèi), 三氮污染點檢出率明顯不同。隨著地下水防污性能等級的提高, 地下水三氮污染檢出點所占比率明顯增大的事實表明, 利用DRITCS方法評價區(qū)域地下水防污性能具有較高的可信性和客觀真實性。這也表明, 本文提出的評價方法和評價指標處理方法, 適宜平原區(qū)區(qū)域地下水系統(tǒng)防污性能評價。

表6 地下水防污性能分級與三氮污染比例對比Ta ble 6 Groundwater vulnerability grading in comparison with scale of nitrogen pollution

3 結(jié)語

從魯北平原地下水防污性能評價結(jié)果和三氮污染評價結(jié)果對比看出, 利用DRITCS模型評價魯北平原地下水防污性能效果較好, 評價因子選擇和權(quán)重分配合理, 地下水防污性能好的區(qū)域地下水三氮污染比例小, 地下水防污性能中等到差的區(qū)域地下水三氮污染比例高。污染源荷載相近條件下地下水防污性能好的區(qū)域地下水三氮污染比例是地下水防污性能中等到差區(qū)域的54%～62%。影響魯北平原地下水防污性能好壞的因子從影響程度從大到小依次為地下水位埋深、包氣帶綜合巖性、凈補給量、滲透系數(shù)、含水砂層厚度、2 m 內(nèi)單層厚度大于0.5 m的粘土層總厚度。

DRITCS模型評價方法各指標容易獲取, 評價結(jié)果得到了污染現(xiàn)狀較好的驗證, 對于平原區(qū)開展地下水系統(tǒng)防污性能評價具有示范意義。

范琦, 王貴玲, 藺文靜, 陳浩. 2007. 地下水脆弱性評價方法的探討及實例[J]. 水利學(xué)報, 38(5): 601-605.

雷靜, 張思聰. 2003. 唐山市平原區(qū)地下水脆弱性評價研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 23(1): 94-99.

劉春華, 張光輝, 楊麗芝, 衛(wèi)政潤, 劉中業(yè), 陳相霖, 張卓. 2013.黃河下游魯北平原地下水砷濃度空間變異特征與成因[J].地球?qū)W報, 34(4): 470-476.

馬榮, 石建省. 2011. 模糊因子分析在地下水污染評估中的應(yīng)用——以河南省洛陽市為例[J]. 地球?qū)W報, 32(5): 611-622.

孟素花, 費宇紅, 張兆吉, 錢勇, 李亞松. 2011. 華北平原地下水脆弱性評價[J]. 中國地質(zhì), 38(6): 1607-1613.

嚴明疆, 申建梅, 張光輝, 王金哲, 聶振龍. 2009. 人類活動影響下的地下水脆弱性演變特征及其演變機理[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境, 23(2): 1-5.

楊麗芝, 劉春華, 劉中業(yè). 2011. 山東地下水污染調(diào)查評價(華北平原)報告[R]. 山東: 山東省地質(zhì)調(diào)查院

楊麗芝, 曲萬龍, 張勇, 劉春華. 2013. 基于水化學(xué)組分和環(huán)境同位素信息探討山東德州深層承壓地下水起源[J]. 地球?qū)W報, 34(4): 463-469.

楊慶, 欒茂田, 崇金著, 王國利, 周慧成, 周集體, 王棟. 1999. DRASTIC指標體系法在大連市地下水易污性評價中的應(yīng)用[J]. 大連理工大學(xué)學(xué)報, 39(5): 684-688．

張麗君. 2006. 地下水脆弱性和風(fēng)險性評價研究進展綜述[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì), 6: 113-119.

張翼龍, 陳宗宇, 曹文庚, 李政紅, 王文中, 王麗娟, 于娟, 劉君. 2012. DRASTIC與同位素方法在內(nèi)蒙古呼和浩特市地下水防污性評價中的應(yīng)用[J]. 地球?qū)W報, 33(5): 819-825.

鐘佐 燊. 2005. 地下水防污性能評價方法探討[J]. 地學(xué)前緣, 12(S1): 3-11.

鄒勝章, 李錄娟, 盧海平, 劉芹芹, 蘇春田, 朱丹尼. 2014. 巖溶地下水系統(tǒng)防污性能評價方法[J]. 地球?qū)W報, 35(2): 262-268.

References:

FAN Qi, WANG Gui-ling, LIN Wen-jing, CHEN Hao. 2007. New Method for evaluating the vulnerability of groundwater[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 38(5): 601-605(in Chinese with English abstract).

LEI Jing, ZHANG Si-cong. 2003. Study on the groundwater vulnerability assessment in Tangshan plain area[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 23(1): 94-99(in Chinese with English abstract).

LIU Chun-hua, ZHANG Guang-hui, YANG Li-zhi, WEI Zheng-run, LIU Zhong-ye, CHEN Xiang-lin, ZHANG Zhuo. 2013. Variation Characteristics and Causes of Arsenic Concentration in Shallow Groundwater of Northern Shandong Plain in the Lower Reaches of the Yellow River[J]. Acta Geoscientica Sinica, 34(4): 470-476(in Chinese with English abstract).

MA Rong, SHI Jian-shen. 2011. Assessing Groundwater Pollution Using Fuzzy Factor Analysis Method: A Case Study of Luoyang City in Henan Province[J]. Acta Geoscientica Sinica, 32(5): 611-622(in Chinese with English abstract).

MENG Su-hua, FEI Yu-hong, ZHANG Zhao-ji, QIAN Yong, LI Ya-song. 2011. Groundwater vulnerability assessment of North China Plain[J]. Geology in China, 38(6): 1607-1613(in Chinese with English abstract).

STEPHEN F. 1995. Groundwater pollution risk assessment-a methodology using available data[R]. Peru, Lima: Pan Ameracan Centre for Sanitary Engineering and Environmental Sciences.

YAN Min-jiang, SHEN Jian-mei, ZHANG Guang-hui, WANG Jin-zhe, NIE Zhen-long. 2009. Impact of Human Activities on the Groundwater Sentivity and Transmuting Characters in Hutuohe River Area[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment, 23(2): 1-5(in Chinese with English abstract).

YANG Li-zhi, LIU Chun-hua, LIU Zhong-ye. 2011. Investigation and assessment of Groundwater Pollution in Shandong Plain(in the North Plain)[R]. Jinan: Shandong Geological Survey Institute: 18-23(in Chinese).

YANG Li-zhi, QU Wan-long, ZHANG Yong, LIU Chun-hua. 2013. A Discussion on Deep Groundwater Origin of Dezhou in Shandong Province Based on Water Chemical Composition and Environmental Isotopic Information[J]. Acta Geoscientica Sinica, 34(4): 463-469(in Chinese with English abstract).

YANG Qing, LUAN Mao-tian, CHONG Jin-zhu, WANG Guo-li, ZHOU Hui-cheng, ZHOU Ji-ti, WANG Dong. 1999. Study of application of DRASTIC index to assessment of groundwate r vulnerability to pollution of Dalian city[J]. Journal of Dalian University of Technology, 39(5): 684-688(in Chinese with English abstract)．

ZHANG Li-jun. 2006. Review on groundwater vulnerability and risk assessment[J]. Hydrogeology & Engineering Geology, 6: 113-119(in Chinese with English abstract)

ZHANG Yi-long, CHEN Zong-yu, CAO Wen-geng, LI Zheng-hong, WANG Wen-zhong, WANG Li-juan, YU Juan, LIU Jun. 2012. The Application of DRASTIC and Isotope Method to theEvaluation of Groundwater Vulnerability in Hohhot, Inner Mongolia[J]. Acta Geoscientica Sinica, 33(5): 819-825(in Chinese with English abstract).

ZHONG Zuo-shen. 2005. A discussion of groundwater vulnerability assessment methods[J]. Earth Science Frontiers, 12(S1): 3-11(in Chinese with English abstract).

ZOU Sheng-zhang, LI Lu-juan, LU Hai-ping, LIU Qin-qin, SU Chun-tian, ZHU Dan-ni. 2014. The Vulnerability Assessment Method of Karst Groundwater[J]. Acta Geoscientica Sinica, 35(2): 262-268(in Chinese with English abstract).

The Method for Regional Groundwater Vulnerability Assessment and the Verification of the Assessment Results: A Case Study of the Northern Shandong Plain

LIU Chun-hua1, 2), ZHANG Guang-hui1)*, WANG Wei3), MENG Su-hua1), YANG Li-zhi2), JI Wen-long2), LIU Zhi-zheng2)
1) Institute of Hydrogeology and Environmental Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Shijiazhuang, Hebei 050061; 2) Shandong Institute of Geological Survey, Jinan, Shandong 250013; 3) No. 1 Institute of Geology and Mineral Resource Exploration of Shandong Province, Jinan, Shandong 250014

In regional groundwater vulnerability assessment, the impact factors are multiple and complex, and hence it is difficult to determine the evaluation system and the weights of factors objectively. This problem has affected the credibility of the assessment results. Selecting the Northern Shandong Plain as the study area, the authors used innovative overlay and index method. The conventional DRASTIC model was improved and converted into DRITCS model to evaluate groundwater vulnerability. The evaluation factors of DRITCS model included the groundwater depth, integrated lithology of the aeration zone, thickness of clay layer with the thickness of a single layer over 0.5 m within 2 m of land surface, aquifer thickness, permeability coefficient, and net recharge. A key factor in groundwater vulnerability assessment was determined reasonably, which represented the changes of the clay layer in the aeration zone. The DRITCS model was used to evaluate the groundwater vulnerability in northern Shandong plain as an example and was verified by nitrogen pollution statusof the study area. The verification of groundwater vulnerability assessment results of northern Shandong plain indicates that the proposed method can reflect objectively the spatial differences and regional distribution characteristics of groundwater vulnerability caused by phase transition of the basin. It is proved that the DRITCS Model has good practicability.

regional groundwater; vulnerability; aeration zone; clay layer; assessment and verification

X523; X820.6

A

10.3975/cagsb.2014.02.14

本文由國家自然科學(xué)基金項目(編號: 41172214)和中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目(編號: 1212010634603)聯(lián)合資助。

2013-09-25; 改回日期: 2013-11-06。責(zé)任編輯: 張改俠。

劉春華, 女, 1981年生。工程師, 博士研究生。主要從事水循環(huán)與水土保持研究工作。通訊地址: 250013, 山東省濟南市歷下區(qū)建新南路35號。電話: 0531-86559973。E-mail: chunhua_liu321@126.com。

*通訊作者: 張光輝, 男, 1959年生。研究員, 博士生導(dǎo)師。主要從事水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究。通訊地址: 050061, 石家莊市中華北大街268號。E-mail: huanjing59@163.com。