四川省淺層地下水脆弱性評價

王冉冉 王正勇

摘要：參照DRASTIC以及改進(jìn)的EPIK法，根據(jù)研究區(qū)特征以及相關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量對評價指標(biāo)和權(quán)重進(jìn)行調(diào)整，對四川省淺層地下水中脆弱性進(jìn)行評價。結(jié)果顯示：孔隙水脆弱性高區(qū)主要分布在成都平原以及大江大河的近河地段，裂隙水脆弱性高和較高區(qū)域主要分布于川西南山地西昌、喜德東側(cè)的可溶性溶孔（洞）裂隙含水巖組區(qū)域以及東部盆地廣大地區(qū)的局部區(qū)域，巖溶水脆弱性高和較高區(qū)域主要分布于盆地外緣山地區(qū)域以及盆東條形褶皺帶各背斜核部。

關(guān)鍵詞：脆弱性；孔隙水；裂隙水；巖溶水；權(quán)重

地下水脆弱性[1]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，為地下水的合理利用提供有效方案。

1.研究區(qū)背景

四川省位于我國西南部，西北依托于青藏高原，南接云貴高原，北越秦嶺與黃土高原相接，東連長江中下游平原。東西長1075km，南北寬91km，幅員面積48.5萬km2。四川省地下水類型按含水介質(zhì)性質(zhì)，可劃分為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類巖溶水及基巖裂隙水三大類。

2.脆弱性評價

2.1評價方法

2.1.1孔隙、裂隙水評價方法

DRASTIC評價方法[2]是美國環(huán)境保護(hù)局（USEPA）和美國水井協(xié)會（NWWA）綜合了40多位水文地質(zhì)學(xué)專家的經(jīng)驗，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，包括地下水埋深（D）、凈補(bǔ)給（R）、含水層介質(zhì)（A）、土壤介質(zhì)（S）、地面坡度（T）、包氣帶介質(zhì)（I）、水力傳導(dǎo)系數(shù)（C），來定量分析各單元的脆弱性高低。對每一個DRASTIC參數(shù)給定了一個相對權(quán)重值[3]，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)的權(quán)重為5，影響程度最小的參數(shù)的權(quán)重為1。權(quán)重為不可改變的定值。

DRASTIC地下水脆弱性指數(shù)由下式確定：

DI=D_W×D_R+R_W×R_R+A_W×A_R+S_W×S_R+T_W×T_R+I_W×I_R+C_W×C_R

式中，下標(biāo)R表示指標(biāo)值，W表示指標(biāo)的權(quán)重。

一旦確定了DRASTIC脆弱性指數(shù)（DI），就可確定哪些區(qū)域的地下水相對易于污染。具有較高的脆弱性指標(biāo)的區(qū)域，則該區(qū)域的地下水就易于被污染。

與DRASTIC方法相同，孔隙水脆弱性評價的思路是：根據(jù)每個評價指標(biāo)的變化范圍或其內(nèi)在屬性劃分為若干的范圍，構(gòu)建評分評價體系；根據(jù)每個評價指標(biāo)對地下水脆弱性影響的相對重要程度給予一個合理的權(quán)重，構(gòu)成權(quán)重評判體系；各指標(biāo)評分的加權(quán)和為地下水脆弱性綜合指數(shù)。綜合指數(shù)越大，相應(yīng)區(qū)域的地下水脆弱性越高[4]。

裂隙水脆弱性評價思路與孔隙水相同。

2.1.2巖溶水評價方法

通過對EPIK方法[5]的改進(jìn)，選取包氣帶巖性（I），包氣帶厚度（H），表層巖溶帶發(fā)育程度（E），降水條件（P），巖溶管道網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)育程度作（K）為四川巖溶水脆弱性評價指標(biāo)體系。

四川巖溶水脆弱性指數(shù)的計算公式為：

DI= Iw×IR +Hw×HR+Ew×ER+ Pw×PR+ Kw×KR

式中，下標(biāo)R表示指標(biāo)值，W表示指標(biāo)的權(quán)重，PR=rd se 10

rd為>80mm/d每年平均天數(shù)評分，se為20-80mm/d每年平均天數(shù)

2.2指標(biāo)體系及權(quán)重

結(jié)合四川省實際情況，確定淺層地下水脆弱性的評價指標(biāo)如表2-1所示。

表2-1 孔隙水脆弱性評價指標(biāo)體系

孔隙水 裂隙水 巖溶水

評價指標(biāo) 權(quán)重 評價指標(biāo) 權(quán)重 評價指標(biāo) 權(quán)重

凈補(bǔ)給量（R） 3 地形坡度（T） 5 包氣帶巖性（I） 3

地下水位埋深（D） 5 凈補(bǔ)給量（R） 4 表層巖溶帶發(fā)育程度（E） 5

包氣帶巖性（I） 4 地下水位埋深（D） 6 巖溶管道發(fā)育程度（K） 6

含水層厚度（H） 3 含水層富水性（A） 5 包氣帶厚度（H） 3

含水層滲透系數(shù)（C） 5 降水條件（P） 3

2.3指標(biāo)等級劃分及賦值

四川省淺層地下水特點(diǎn)，對每個評價指標(biāo)進(jìn)行全面了解和研究，參考相關(guān)資料文獻(xiàn)進(jìn)而對評價指標(biāo)等級進(jìn)行評分。

2.4評價標(biāo)準(zhǔn)

地下水脆弱性級別與綜合指數(shù)對應(yīng)關(guān)系如表2-2所示：

表2-2 孔隙水脆弱性評價標(biāo)準(zhǔn)

地下水脆弱性級別 低 較低 中等 較高 高

孔隙水脆弱性綜合指數(shù)值 [20，70] （70，100] （100，120] （120，150] （150，200]

裂隙水脆弱性綜合指數(shù)值 [18，70] （70，100] （100，120] （120，150] （150，197]

巖溶水脆弱性綜合指數(shù)值 [20，70] （70，100] （100，120] （120，150] （150，200]

2.5評價結(jié)果

從評價結(jié)果可以看出，孔隙水脆弱性高區(qū)主要分布在成都平原以及大江大河的近河地段。脆弱性較高的區(qū)域則主要分布在四川省盆地邊緣南部峨眉山、夾江、洪雅、滎經(jīng)沿線的河谷階地區(qū)附近。孔隙水脆弱性中等區(qū)主要分布在成都平原的邊緣地段，及部分河谷區(qū)的二級階地。脆弱性等級較低和低的區(qū)域則主要分布在安寧河谷平原和若爾蓋草原平壩區(qū)周邊地段。

裂隙水脆弱性高和較高區(qū)域主要分布于川西南山地西昌、喜德東側(cè)的可溶性溶孔（洞）裂隙含水巖組區(qū)域以及東部盆地廣大地區(qū)的局部區(qū)域。脆弱性中等區(qū)域主要分布于盆地西南邊緣部分區(qū)域以及平原東部盆地廣大地區(qū)的東側(cè)、南側(cè)部分區(qū)域，包括儀隴、平昌、宣漢的北部以及大竹、鄰水、長寧、高縣、興文的部分區(qū)域。受裂隙水獨(dú)特的水文地質(zhì)條件控制，四川省淺層地下水中裂隙水的脆弱性等級多為低和較低。其中脆弱性較低的區(qū)域多分布于四川西部的基巖山區(qū)。而脆弱性低的區(qū)域多分布于盆地東部的紅層丘陵區(qū)。

巖溶水脆弱性高和較高區(qū)域主要分布于盆地外緣山地區(qū)域以及盆東條形褶皺帶各背斜核部。脆弱性等級中等區(qū)域占整個巖溶水分布區(qū)的主要區(qū)域，包括盆地外緣山地區(qū)以及西南山地區(qū)。脆弱性等級低和較低區(qū)域主要分布于西部高原高山區(qū)部分巖溶微弱發(fā)育和不發(fā)育地區(qū)。除此外，還有包括木里、九龍、理塘、巴塘、白玉富水性一般為貧乏—中等區(qū)域。

2.6結(jié)果驗證

采用淺層地下水硝酸鹽濃度作為驗證依據(jù)，因為地下水中硝酸鹽濃度背景值一般低于2mg/L，明顯高于這個值的一般意味著人為污染。硝酸鹽濃度選取評價水平年的豐水期的濃度值。一般情況下，地下水脆弱性高的地區(qū)，硝酸鹽濃度值相對較高。

根據(jù)水質(zhì)報告的硝酸鹽濃度及其分布情況來看，成都平原的部分區(qū)域以及川南、川東的小部分區(qū)域的地下水水樣檢測報告中顯示硝酸鹽濃度值略高，這與評價結(jié)果是一致的。其他區(qū)域硝酸鹽濃度值相對濃度要低，相對應(yīng)的其他地區(qū)的脆弱性也要低。這也印證了在本研究中對于脆弱性的評價是合理的，宏觀上的脆弱性分布是合理的。

3.結(jié)論

地下水脆弱性是地下水系統(tǒng)在自然條件或（和）人為活動的影響下，產(chǎn)生潛在不良后果的可能性（傾向性）。地下水脆弱性是一個相對的而不是絕對的屬性量。也就是說，并不是脆弱地區(qū)，其地下水環(huán)境就一定產(chǎn)生不良后果（脆弱）；同樣，即使是不脆弱地區(qū)，當(dāng)有足夠的污染源或人為活動破壞，地下水系統(tǒng)也將遭受破壞而變得脆弱。因此，我們再日常的人類活動過程中需通過量化人類活動強(qiáng)度以及評價地下水環(huán)境的變化程度，來指導(dǎo)今后的我們的活動，并對地下水的保護(hù)采取合理的措施。為地下水管理提供可靠依據(jù)，為地下水合理利用提供建議，實現(xiàn)地下水可持續(xù)利。

參考文獻(xiàn)：

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[5]彭穩(wěn)，裴建國.巖溶含水層脆弱性評價方法探討[J].水資源保護(hù)，2010，26（6）：9-15.