成都平原淺層地下水天然防污性能評價(jià)

劉兆鑫，崔英山，毛郁，朱占雄，鐘金先，章旭

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成都平原淺層地下水天然防污性能評價(jià)

劉兆鑫，崔英山，毛郁，朱占雄，鐘金先，章旭

（四川省地質(zhì)調(diào)查院，成都 610081）

在分析成都平原水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，采用DRASTIC評價(jià)方法對成都平原淺層地下水天然防污性能進(jìn)行評價(jià)。評價(jià)結(jié)果表明：地下水天然防污性能較差和差區(qū)主要位于山前沖洪積扇和河流一級階地、漫灘，占研究區(qū)面積的35.1%；地下水天然防污性能中等區(qū)面積占36.6%；地下水天然防污性能好和較好區(qū)面積占28.3%。評價(jià)結(jié)果可為地方政府制度土地利用規(guī)劃、地下水資源保護(hù)和制定地下水污染防治規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

地下水；天然防污性能；DRASTIC；成都平原

隨著《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》的發(fā)布，水環(huán)境污染成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一。成都平原是中國西南部最大的平原，是四川省主要的商品糧基地，也是四川省人口密度最大，工業(yè)企業(yè)最為集中的區(qū)域。隨著區(qū)內(nèi)工業(yè)化、城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，大量工業(yè)“三廢”的產(chǎn)生，城市生活污水、垃圾的不斷增加，以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，化肥、農(nóng)藥的大量使用，對成都平原地下水環(huán)境帶來了巨大的沖擊。地下水防污性能評價(jià)是國內(nèi)外水文地質(zhì)研究的熱點(diǎn)課題，而成都平原地區(qū)相關(guān)研究少，本文選用在國內(nèi)外得到廣泛認(rèn)可的DRASTIC評價(jià)方法，對成都平原區(qū)淺層地下水防污性能進(jìn)行評價(jià)，其研究成果可為地方政府制度土地利用規(guī)劃、地下水資源保護(hù)、地下水監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)和制定地下水污染防治規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然地理

成都平原位于四川盆地西部，東界為龍泉山西麓，西界為龍門山東麓，北起綿陽市安縣秀水，南至雅安名山，面積8 985km2。行政區(qū)劃主要屬于成都市和德陽市，并包括綿陽安縣和雅安名山轄區(qū)部分。

成都平原從地形上分為扇狀平原和周邊臺(tái)地兩部分。扇狀平原是成都平原的主體；臺(tái)地繞平原周邊斷續(xù)分布。研究區(qū)多年平均降水量為900～1 400mm，降雨量隨地理及季節(jié)分布不均，雅安—都江堰—安縣為研究區(qū)的多雨帶（年降雨量1 200～1 600mm），降雨量向南東方向遞減，金堂、成都、新津一帶為研究區(qū)的降雨低值帶（年降雨量900mm左右），總體上呈現(xiàn)出自西北向東南的一個(gè)明顯的降雨梯度。年內(nèi)降雨量受季節(jié)控制明顯，降雨量主要集中在夏、秋兩個(gè)季節(jié)，約占全年降雨量的80%以上。

1.2 水文地質(zhì)條件

成都平原地下水類型主要為松散巖類孔隙水，是以山前冰水-流水沖洪積扇結(jié)構(gòu)為特征，含水層巖性以砂礫卵石、含泥砂卵石為主，扇間含水層粒度變細(xì)，厚度變薄。山前沖洪積扇的互相疊加、交錯(cuò)構(gòu)成了成都平原較為復(fù)雜的含水層組。

山前沖洪積扇群砂礫卵石含水層：分布于綿遠(yuǎn)河、石亭江、湔江扇、岷江扇、西河扇區(qū)，扇頂?shù)叵滤宦癫囟啻笥?0m，含水層透水性強(qiáng)，厚度小，一般富水程度達(dá)到中等，扇中地下水位埋藏4～6m，含水層厚度在10m以上，富水性好；到扇緣區(qū)域地下水位在1～3m間，局部區(qū)域有泉水出露。

河流階地、漫灘砂礫卵石含水層：主要沿各江河兩岸一級階地及漫灘分布；其上部土層較薄，下部砂礫卵石結(jié)構(gòu)疏松，地下水埋藏深度1～3m，含水層厚數(shù)米至20m，滲透性好，單孔出水量1 000～3 000m3/d；在一級階地后緣，含水層變薄，出水量減少。

河間二級階地含泥砂礫卵石含水層：為河流分割的二級階地的冰水-流水扇狀平原，地下水埋藏深度一般2～5m，水位年變幅1～3m。該含水層組富水性與含水層厚度、巖性變化相關(guān)。含水層厚度一般10~25m，單孔出水量1 000～3 000m3/d。

臺(tái)地強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)礫卵石及溝谷泥質(zhì)砂礫卵石含水層：主要分布于成都東部、名山-邛崍之間、安縣秀水等周邊臺(tái)地及溝谷中，分布廣；邛崍-名山一帶厚40～50m，成都東部一帶厚10～30m。礫石層上部為棕黃色粘土，厚3～10m，最厚可達(dá)20m，下部為強(qiáng)風(fēng)化泥礫卵石層，礫石被粘土裹附，結(jié)構(gòu)較密實(shí)，滲透性差，富水性貧乏，一般單孔出水量小于100 m3/d；溝谷中分布坡洪積層，厚度一般小于10m，上覆粘土層厚3～5m，下部為泥質(zhì)砂礫石層，富水性略好，一般單孔出水量為100～500 m3/d。

表1 評價(jià)指標(biāo)權(quán)重

評價(jià)指標(biāo)權(quán)重 地下水埋深（D）5 凈補(bǔ)給量（R）4 含水層介質(zhì)（A）3 土壤介質(zhì)（S）2 地形坡度（T）1 包氣帶介質(zhì)（I）5 含水層水力傳導(dǎo)系數(shù)（C）3

2 評價(jià)方法

2.1 DRASTIC評價(jià)方法介紹

地下水防污性能與英文名“groundwater vulnerability”相對應(yīng)[1]，國內(nèi)文獻(xiàn)還將其翻譯成“地下水脆弱性”，“地下水污染敏感性”，“地下水易污性”[2～4]。地下水防污性能是指地下含水層抵御污染的能力。地下水防污性能可分為“天然防污性能”和“特殊防污性能”，天然防污性能是指在一定的地質(zhì)與水文地質(zhì)條件下人類活動(dòng)所產(chǎn)生的污染物進(jìn)入地下水的難易程度，它只與地質(zhì)、水文地質(zhì)條件的固有屬性有關(guān)，與污染物等外部因素?zé)o關(guān)[1]。

DRASTIC評價(jià)方法是美國環(huán)境保護(hù)署（EPA）于1987年提出的，并被加拿大、南非等國采用，由于該方法在美國獲得了成功的應(yīng)用并積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，于1991年引入歐盟國家，作為歐盟各國地下水防污性能評價(jià)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[4]。1996年歐盟與中國合作，在大連和廣州地區(qū)使用DRASTIC評價(jià)方法對地下水防污性能進(jìn)行評價(jià)，得到成功應(yīng)用[4，5]。此后，國內(nèi)學(xué)者采用DRASTIC評價(jià)方法在我國多地進(jìn)行了地下水防污性能評價(jià)研究[5-9]，并取得了很好的評價(jià)效果。本文將采用DRASTIC評價(jià)方法對成都平原淺層地下水的天然防污性能進(jìn)行評價(jià)。

2.2 評價(jià)指標(biāo)體系

DRASTIC評價(jià)方法采用七個(gè)影響和控制地下水防污性能的指標(biāo)，評價(jià)指標(biāo)包括：地下水埋深（D）、凈補(bǔ)給量（R）、含水層介質(zhì)（A）、土壤介質(zhì)（S）、地形坡度（T）、包氣帶介質(zhì)（I）、含水層水力傳導(dǎo)系數(shù)（C）。將每個(gè)評價(jià)指標(biāo)細(xì)分為不同的數(shù)值范圍（數(shù)值型參數(shù)，如地下水埋深）或介質(zhì)類型（非數(shù)值型參數(shù)，如包氣帶介質(zhì)），并使用評分值來量化其對地下水污染可能性的影響，從而定量分析地下水天然防污性能的強(qiáng)弱。并根據(jù)每個(gè)指標(biāo)對地下水污染可能的相對重要程度，對每個(gè)指標(biāo)賦予一個(gè)權(quán)重因子，其中對地下水污染最具影響的因素的權(quán)重為5，影響程度最小的因素的權(quán)重為1，各評價(jià)指標(biāo)權(quán)重見表1。最后用加權(quán)方式計(jì)算綜合指標(biāo)值[9，10]。

根據(jù)各評價(jià)指標(biāo)對地下水天然防污性能的影響方式和程度，結(jié)合成都平原地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，本文提出了適合研究區(qū)實(shí)際情況的各指標(biāo)評分值（表2）。

表2 評價(jià)指標(biāo)評分表

DRASTIC評價(jià)方法的地下水天然防污性能綜合評分值由下式確定：

DRASTIC綜合評分值＝5×D+4×R+3×A+2×S+1×T+5×I+3×C

DRASTIC綜合評分值理論范圍在23～230間，評分值越高，則地下水天然防污性能越差；反之則地下水天然防污性能越好。根據(jù)各地區(qū)水文地質(zhì)條件的不同，各地區(qū)的DRASTIC綜合評分值范圍會(huì)有所差異。

3 地下水天然防污性能評價(jià)結(jié)果

根據(jù)DRASTIC評價(jià)方法，對各評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分區(qū)，并進(jìn)行評分，賦給權(quán)重。利用MAPGIS 6.7軟件的空間分析功能，對各評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行疊加計(jì)算得出工作區(qū)地下水天然防污性能評分結(jié)果，成都平原地下水天然防污性能綜合評分值在57～196之間。

地下水天然防污性能的好與差為相對概念，因此，根據(jù)成都平原地下水天然防污性能綜合評分值范圍，采用等差法將成都平原區(qū)地下水天然防污性能劃分為五個(gè)等級。第Ⅰ級：評分值57～84，地下水天然防污性能好；第Ⅱ級：評分值85～112，地下水天然防污性能較好；第Ⅲ級：評分值113～140，地下水天然防污性能中等；第Ⅳ級：評分值141～168，地下水天然防污性能較差；第Ⅴ級：評分值169～196，地下水天然防污性能差。成都平原地下水天然防污性能評價(jià)結(jié)果見插圖。

成都平原地下水天然防污性能評價(jià)圖

地下水天然防污性能好區(qū)：主要分布于成都平原東部、南部的臺(tái)地區(qū)，面積1 395.0km2，占研究區(qū)面積的15.5%。區(qū)內(nèi)出露地層主要為第四系下-中更新統(tǒng)，其上部為厚度較大的粘土、亞粘土，下部為粘土礫石層、含泥砂卵石層。含水層巖性以粘土礫石層和含泥量大的砂卵石層為主。區(qū)內(nèi)地下水埋深大；包氣帶介質(zhì)以粘土、亞粘土為主，對污染的防護(hù)能力強(qiáng)；含水層介質(zhì)含泥質(zhì)多，污染物在含水層中的衰減能力高；含水層水力傳導(dǎo)系數(shù)多在10m/d以內(nèi)，水力傳導(dǎo)系數(shù)低；區(qū)內(nèi)降雨入滲系數(shù)小，地下水凈補(bǔ)給量小；土壤介質(zhì)主要為黃泥土、水稻土、紫土，對污染物具有較好的吸附能力；區(qū)內(nèi)地形坡度相對較大，地表污染物易被地表徑流帶走，從而降低地下水受污染的可能性。因此，該區(qū)地下水天然防污性能好。

地下水天然防污性能較好區(qū)：主要分布于成都平原周邊，為扇狀平原與臺(tái)地的過渡地帶，面積1 147.8km2，占研究區(qū)面積的12.8%。區(qū)內(nèi)出露地層主要為第四系下-中更新統(tǒng)和上更新統(tǒng)地層，其上部為粘土、亞粘土，下部為粘土礫石層、含泥砂卵石層。含水層巖性為含泥量較大的砂卵石層和下伏泥巖、砂巖。區(qū)內(nèi)地下水埋深較大；包氣帶介質(zhì)以粘土、亞粘土為主，對污染的防護(hù)能力強(qiáng)；含水層介質(zhì)為含泥質(zhì)較多砂卵石層或砂巖、泥巖，污染物在含水層中的衰減能力較高；含水層水力傳導(dǎo)系數(shù)多小于20m/d，水力傳導(dǎo)系數(shù)低；區(qū)內(nèi)降雨入滲系數(shù)較小，地下水凈補(bǔ)給量較小；土壤介質(zhì)主要為水稻土、紫土，對污染物具有較好的吸附能力；區(qū)內(nèi)地形坡度相對較大，地表污染物易被地表徑流帶走。因此，該區(qū)地下水天然防污性能較好。

地下水天然防污性能中等區(qū)：分布于平原腹地內(nèi)，主要為扇狀平原的河間二級階地區(qū)，面積3 289.2km2，占研究區(qū)面積的36.6%。區(qū)內(nèi)出露地層主要為第四系上更新統(tǒng)地層，其上部為亞粘土、亞砂土，下部為含泥砂卵石層。區(qū)內(nèi)地下水埋深較淺，多在2～8m；包氣帶介質(zhì)以亞粘土、亞砂土為主，對污染的防護(hù)能力較強(qiáng)；含水層介質(zhì)為含泥砂卵石層，污染物在含水層中的衰減能力中等；含水層水力傳導(dǎo)系數(shù)多在10～30m/d，水力傳導(dǎo)系數(shù)較低；區(qū)內(nèi)降雨入滲系數(shù)多在0.1～0.2之間，地下水凈補(bǔ)給量較大；土壤介質(zhì)主要為水稻土，對污染物具有較好的吸附能力；區(qū)內(nèi)地形平坦，地表污染物不易被地表徑流帶走。因此，該區(qū)地下水天然防污性能中等。

地下水天然防污性能較差區(qū)：主要分布于山前沖洪積扇中、扇緣和平原中部的河流一級階地區(qū)，面積1 727.0km2，占研究區(qū)面積的19.2%。區(qū)內(nèi)出露地層主要為第四系全新統(tǒng)地層，其上部為砂土、亞砂土，下部為砂卵石層。區(qū)內(nèi)地下水埋深淺，多在1～5m，局部沖洪積扇扇頂區(qū)域埋深相對較大；包氣帶介質(zhì)以砂土、亞砂土為主，對污染的防護(hù)能力弱；含水層介質(zhì)為砂卵石層，污染物在含水層中的衰減能力較弱；含水層水力傳導(dǎo)系數(shù)多在30～50m/d，水力傳導(dǎo)系數(shù)較大；區(qū)內(nèi)降雨入滲系數(shù)多在0.2～0.3之間，地下水凈補(bǔ)給量大；土壤介質(zhì)主要為水稻土；區(qū)內(nèi)地形平坦，地表污染物不易被地表徑流帶走。因此，該區(qū)地下水天然防污性能較差。

地下水天然防污性能差區(qū)：主要分布于山前沖洪積扇中、扇頂和各主干河流一級階地、漫灘區(qū)，面積1 426.0km2，占研究區(qū)面積的15.9%。區(qū)內(nèi)出露地層主要為第四系全新統(tǒng)地層，其上部為砂土、亞砂土，下部為砂卵石層。一級階地、漫灘區(qū)地下水埋深淺，多在1～3m，沖洪積扇扇頂區(qū)埋深相對較大，多為5～10m；包氣帶介質(zhì)以砂土、亞砂土為主，對污染的防護(hù)能力弱；含水層介質(zhì)為砂卵石層，污染物在含水層中的衰減能力弱；含水層水力傳導(dǎo)系數(shù)多在40～60m/d，水力傳導(dǎo)系數(shù)大；區(qū)內(nèi)降雨入滲系數(shù)多在0.2～0.35之間，地下水凈補(bǔ)給量大；土壤介質(zhì)主要為水稻土、砂泥土；區(qū)內(nèi)地形平坦，地表污染物不易被地表徑流帶走。因此，該區(qū)地下水天然防污性能差。

4 結(jié)論

成都平原地下水天然防污性能以防污性能中等區(qū)分布面積最大，占研究區(qū)面積的36.6%，地下水天然防污性能好和較好區(qū)面積占28.3%，地下水天然防污性能較差和差區(qū)面積占35.1%。

地下水天然防污性能較差和差區(qū)主要位于山前沖洪積扇和河流一級階地、漫灘。區(qū)內(nèi)地下水埋深淺，地下水凈補(bǔ)給量大，包氣帶介質(zhì)對污染物的防護(hù)能力差，地表污染物易進(jìn)入含水層，同時(shí)，區(qū)內(nèi)含水層對污染物的自凈能力差，污染物在含水層中易擴(kuò)散。建議在土地利用規(guī)劃中，盡量避免在地下水天然防污性能較差和差的區(qū)域設(shè)立污染企業(yè)，做好區(qū)內(nèi)污染源的管理工作，避免地下水資源受到污染。

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Evaluation of Native Vulnerability of Shallow Groundwater on the Chengdu Plain

LIU Zhao-xin CUI Ying-shan MAO Yu ZHU Zhan-xiong ZHONG Jin-xian ZHANG Xu

（Sichuan Institute of Geological Survey, Chengdu 610081）

This paper has discussion on hydrogeological conditions of Chengdu Plain and applies DRASTIC method to evaluation of native vulnerability of shallow groundwater on the Chengdu Plain. The results indicates that groundwater of poor native vulnerability is distributed over piedmont alluvial-pluvial fan, first river level terrace and flood plain, making up 35.1% of total area of the Chengdu Plain, groundwater of medium native vulnerability is distributed over an area making up 36.6% of the total area, and groundwater of good native vulnerability is distributed over an area making up 28.3% of the total area.

groundwater; native vulnerability; DRASTIC; Chengdu Plain

P641.69

A

1006-0995（2016）03-0440-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.03.021

2015-12-25

四川盆地地下水污染調(diào)查評價(jià)（12120115047501）。

劉兆鑫（1984- ），男，四川南充人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)研究。