基于GIS下的南票地區(qū)地下水脆弱性評(píng)價(jià)

殷福嘉，韋 南

(遼寧水利土木工程咨詢有限公司，沈陽(yáng) 110000)

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基于GIS下的南票地區(qū)地下水脆弱性評(píng)價(jià)

殷福嘉，韋 南

(遼寧水利土木工程咨詢有限公司，沈陽(yáng) 110000)

評(píng)價(jià)地下水質(zhì)量的重要方法之一就是探究地下水的脆弱性，探究地下水脆弱性不僅對(duì)地下水的開發(fā)、利用、保護(hù)具有重大作用，而且也對(duì)防止水文地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象的發(fā)生有必要的研究意義。將GIS軟件作為研究基礎(chǔ)，充分考慮影響南票地區(qū)地下水脆弱性的各種因素，構(gòu)建了南票地區(qū)地下水脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，利用GIS分析技術(shù)，對(duì)南票對(duì)區(qū)地下水敏感性作出評(píng)價(jià)并為南票地區(qū)的地下水開發(fā)與利用提出建議。

地下水脆弱性；GIS軟件；南票地區(qū)；評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

國(guó)外學(xué)者在很早針對(duì)地下水脆弱性展開了各種研究工作，法國(guó)學(xué)者M(jìn)argat第一次提出“地下水脆弱性”這一科學(xué)術(shù)語。雖然地下水脆弱性還沒有準(zhǔn)確的定義，但現(xiàn)在大家較為認(rèn)可的定義：地下水受到污染物損害的可能性與傾向性。我國(guó)雖涉及該領(lǐng)域較晚，但也取得一定研究成果：鄭西來等[1]以山東青島市大沽河地下水庫(kù)為研究視角，以MapInfo為研究工具，探討研究了該水庫(kù)的水資源脆弱性；張保祥等[2]以泰國(guó)清邁盆地為研究區(qū)域，充分將DRASTIC研究方法與ArcViewGIS軟件相結(jié)合，評(píng)估了該盆地的地下水脆弱性并對(duì)地下水脆弱性分區(qū)進(jìn)行了準(zhǔn)確描繪；卞建民等[3]結(jié)合吉林西部通榆縣的地下水現(xiàn)狀，運(yùn)用GIS技術(shù)，將該地區(qū)的地下水脆弱性分區(qū)進(jìn)行了詳細(xì)繪制脆弱性分區(qū)圖。

南票地區(qū)地下水不僅供給南票居民作為生活用水，而且對(duì)該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境起著相當(dāng)重要的作用。近幾年，由于該地區(qū)工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展及人口數(shù)量的猛增，人們對(duì)地下水的需求量不斷加大。但是由于過度開采水資源，造成了地下水發(fā)生了水位下降、水量減小、小方面塌陷沉降等現(xiàn)象；并且由于人類一系列負(fù)面活動(dòng)，導(dǎo)致地下水水質(zhì)遭受污染，嚴(yán)重制約該地區(qū)的人民的生活和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。所以，將GIS軟件作為研究基礎(chǔ)，充分考慮影響南票地區(qū)地下水脆弱性的各種因素，構(gòu)建了南票地區(qū)地下水脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，利用GIS分析技術(shù)，對(duì)南票對(duì)區(qū)地下水敏感性作出評(píng)價(jià)是十分必要的。

1 研究區(qū)域概況

1.1 自然概況

研究區(qū)坐落于遼寧葫蘆島市，在其市區(qū)的最北端，位于東經(jīng)120°16′-120°58′和北緯40°56′-41°58′之間，與朝陽(yáng)、錦州等城市相鄰，整個(gè)區(qū)域面積達(dá)到518km2，人口數(shù)為28萬人(如圖1)。南票區(qū)山嶺、丘陵連綿，地勢(shì)西高東低，河流大多為順北南流。該地區(qū)處于溫帶半干旱季風(fēng)氣候帶，全年多風(fēng)少雨且降水量分配不均，6-9月份為汛期，多年平均降水量為525mm，年均氣溫為9.0℃。

1.2 水文地質(zhì)概況

研究區(qū)位于遼寧女兒河的中游地區(qū)的漫灘上，地面高程約為57.5-65.2m，地形平坦。南票區(qū)的地層主要是第四系的松散沖積層，巖性為卵石、圓礫、礫砂、粗砂、黏土等(滲透系數(shù)如表1所示)，堆積的厚度從北到南，逐漸增大。南票區(qū)地下水豐富，各個(gè)勘察點(diǎn)均能勘測(cè)到地下水，地下水類型為第四系孔隙潛水，賦存中礫砂、圓礫、卵石層中，與河水等地表水連為一體。該勘探得該地區(qū)的地下水對(duì)混凝土沒有腐蝕作用。地下水來源為女兒河水側(cè)向徑流及降水兩個(gè)方面，以側(cè)向徑流及蒸發(fā)形式排泄。

圖1 南票地區(qū)地理位置圖

巖土名稱滲透系數(shù)/cm·s-1水平Kh垂直Kv參透性等級(jí)礫砂①1.7×10-2中等透水圓礫②1.8×10-1強(qiáng)透水黏土②16.7×10-75.1×10-7極微透水粗砂②21.0×10-2中等透水卵石③2.1×10-1強(qiáng)透水

2 基于GIS的地下水脆弱性綜合評(píng)價(jià)

2.1 構(gòu)建地下水脆弱性評(píng)價(jià)體系

構(gòu)建評(píng)價(jià)體系在充分考慮影響南票地區(qū)地下水脆弱性的各種因素基礎(chǔ)上，把南票地區(qū)地下水脆弱性內(nèi)涵作為根據(jù)，結(jié)合南票地區(qū)當(dāng)?shù)貙?shí)際的地質(zhì)條件和生產(chǎn)發(fā)展，以獨(dú)立性、公平性、可獲取性為構(gòu)建原則，利用GIS軟件，成功構(gòu)建南票地區(qū)地下水脆弱性指標(biāo)評(píng)價(jià)體系[4〗。

圖2 南票地區(qū)地下水脆弱性指標(biāo)評(píng)價(jià)體系圖

將地下水埋深(D)、含水層滲透系數(shù)(P)、水網(wǎng)密度指數(shù)(W)、耕地比(X)、地下水開采量(G)、施肥量(F)等6個(gè)因素作為本次南票地區(qū)地下水脆弱性評(píng)價(jià)體系包括了6個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)[5]。指標(biāo)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

2.2 客觀權(quán)重賦值

原來的評(píng)價(jià)體系中太多數(shù)的學(xué)者選用專家經(jīng)驗(yàn)打分定權(quán)，本次評(píng)價(jià)將ApH作為賦值的方法，采用評(píng)價(jià)者的客觀判斷和數(shù)學(xué)計(jì)算相配合的方式，客觀準(zhǔn)確的對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重賦值工作。

本來權(quán)重賦值方法步驟如下：①同時(shí)構(gòu)建6個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的對(duì)比矩陣[6]；②分別計(jì)算各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重?cái)?shù)值；③檢查各個(gè)權(quán)重?cái)?shù)值的賦值一致性，得到的權(quán)重結(jié)果見表3。

表2 南票地區(qū)地下水脆弱性評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表

表3 南票地區(qū)地下水脆弱性指標(biāo)權(quán)重表

2.3 評(píng)價(jià)過程

本次評(píng)價(jià)充分利用指數(shù)評(píng)價(jià)法與GIS相結(jié)合的技術(shù)手段對(duì)南票地區(qū)地下水脆弱性進(jìn)行評(píng)價(jià)分析[7]。

2.4 評(píng)價(jià)結(jié)果及分析

1)南票地區(qū)北部及西南部區(qū)域?yàn)楦叽嗳跣缘貐^(qū)，高脆弱性地區(qū)面積大約是整個(gè)南票地區(qū)的26.02%，為134.78km2。這個(gè)地區(qū)礦業(yè)開發(fā)工廠比較集中，雖然降水量多，地下水資源比較豐富，但是過多的人口、發(fā)達(dá)的工業(yè)造成該地區(qū)地下水污染嚴(yán)重且地下水的需求量較大，地下水資源保護(hù)力度低，為高脆弱性地下水區(qū)域。

2) 南票地區(qū)主要的中心城市區(qū)域?yàn)楸敬窝芯康闹写嗳跣缘貐^(qū)，占地面積大約為291.76km2，占整個(gè)南票地區(qū)的56.32%。該地區(qū)的地下水潛水的埋藏深度約為14m，包氣帶的整體厚度不厚且以大約2-5m厚的沙質(zhì)土壤、黏土為主要巖性[8]。該地區(qū)為南票地區(qū)居民生活用水、工業(yè)用水的供給集中地，該地區(qū)城市化較高，有限的植被不能較好的保護(hù)地下水資源且該地區(qū)地下水自然補(bǔ)給功能較弱，造成地下水極易受到破壞威脅。

3)本次評(píng)價(jià)結(jié)果為低脆弱性地區(qū)為鄰近女兒河上游的漫灘地區(qū)和部分平原地區(qū)，整個(gè)區(qū)域面積為91.46km2，約占南票地區(qū)面積的17.66%。該地區(qū)長(zhǎng)年降水量多，地下水資源較為充沛。區(qū)域內(nèi)植被數(shù)量較多，可有效保護(hù)地下水資源。含水層厚度約為23米左右，地下水自我凈化能力強(qiáng)。該區(qū)域人口密度小，人類的開發(fā)生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)該區(qū)地下水資源系統(tǒng)基本沒有影響[9]。

3 建 議

在開發(fā)和使用南票地區(qū)地下水資源時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注高脆弱性地下水地區(qū)，科學(xué)制定開發(fā)計(jì)劃和方案，最終達(dá)到人類生活、工業(yè)發(fā)展、地下水利用相互平衡的目標(biāo)。針對(duì)南票地區(qū)的地下水開發(fā)與利用提出以下建議：

1)重點(diǎn)關(guān)注高、中脆弱性區(qū)域的地下水資源，合理科學(xué)的制定開采方案和開采位置，及時(shí)監(jiān)測(cè)地下水位變化，防止出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。

2)對(duì)于地勢(shì)平坦的低丘陵地區(qū)，興建水利工程，涵養(yǎng)水源，調(diào)節(jié)地下水含量。大力進(jìn)行生態(tài)環(huán)境建設(shè)工作，以免水土流失現(xiàn)象的發(fā)生。

3)調(diào)整了南票地區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)推廣低污染、高效益的高新產(chǎn)業(yè)，大力推廣清潔工藝，減少工業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水的污染[10]。

4 結(jié) 語

考慮影響南票地區(qū)地下水脆弱性的各種因素，綜合構(gòu)建了南票地區(qū)地下水脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，本次評(píng)價(jià)將ApH作為賦值的方法，采用評(píng)價(jià)者的客觀判斷和數(shù)學(xué)計(jì)算相配合的方式，客觀準(zhǔn)確的對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重賦值工作，該評(píng)價(jià)體系具有強(qiáng)烈的主導(dǎo)性、獨(dú)立性、客觀性。利用GIS的分析技術(shù)，對(duì)南票地區(qū)地下水脆弱性做了客觀全面的評(píng)價(jià)，設(shè)計(jì)高脆弱性、中脆弱性、低脆弱性3個(gè)指標(biāo)區(qū)域，基本符合現(xiàn)實(shí)中的自然地質(zhì)條件，并為南票地區(qū)的地下水開發(fā)與利用具有指導(dǎo)作用。

[1]鄭西來，李濤，賈麗華.基于MapInfo的大沽河地下水庫(kù)脆弱性評(píng)價(jià)[J].中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，36(06)：1023-1028.

[2]張保祥，萬力，JADEJ.DRASTIC地下水脆弱性評(píng)價(jià)方法及其應(yīng)用——以泰國(guó)清邁盆地為例[J].水資源保護(hù)，2007，23(02)：38-42.

[3]卞建民，李立軍，楊坡.吉林省通榆縣地下水脆弱性研究[J].水資源保護(hù)，2008，24(03)：4-7.

[4]姜桂華，王文科，喬小英，等.關(guān)中盆地地下水特殊脆弱性及其評(píng)價(jià)[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版，2009，39(06)：1106-1111.

[5]吳登定，謝振華，林健，等.地下水污染脆弱性評(píng)價(jià)方法[J].地質(zhì)通報(bào)，2005，24(10-11)：1043-1047.

[6]姚文峰，張思聰，唐莉華，等.海河流域平原區(qū)地下水脆弱性評(píng)價(jià)[J].水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2009，28(01)：113- 118.

[7]王麗紅，王開章，李曉，等.地下水水源地脆弱性評(píng)價(jià)研究[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2008(11)：22- 25.

[8]李紹飛，王勇，毛慧慧，等.地下水脆弱性模糊評(píng)價(jià)方法的探討與應(yīng)用[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2008(04)：17-20.

[9]高素麗.遼河流域河道生態(tài)工程建設(shè)方案[J].水土保持應(yīng)用技術(shù)，2011(06)：35-38.

[10]李學(xué)森.凌河流域水資源現(xiàn)狀及保護(hù)措施[J].水土保持應(yīng)用技術(shù)，2015(03)：36-37.

1007-7596(2017)02-0033-03

2017-02-17

殷福嘉(1983-)，男，遼寧阜新人，助理工程師，研究方向?yàn)樗姽こ蹋豁f南(1983-)，女，遼寧阜新人，工程師，研究方向?yàn)樗姽こ獭?/p>

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