山東省聊城市莘縣油田區(qū)淺層地下水防污性能評價(jià)

摘要：地下水天然防污性能評價(jià)是保護(hù)地下水資源的有效方法。文章在DRASTIC模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合莘縣油田區(qū)的實(shí)際情況，選取改進(jìn)的DRITC模型，結(jié)合GIS的矢量制圖功能對區(qū)內(nèi)淺層地下水防污性能進(jìn)行評價(jià)。評價(jià)結(jié)果顯示，研究區(qū)內(nèi)淺層地下水防污性能劃分以中等區(qū)為主，評價(jià)結(jié)果與區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件相吻合，地下水防污性能分區(qū)與地下水埋深條件（埋深與富水性）存在良好的空間一致性。

關(guān)鍵詞：地下水；防污性能評價(jià)；莘縣油田區(qū)

中圖分類號：X52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）07-0077-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.044

Evaluation of anti-fouling performance of shallow groundwater in Shenxian oilfield area in Liaocheng city， Shandong province

Wei Wei

（The First Institute of Geology and Mineral Exploration of Shandong Province， Jinan Shandong 250014， China）

Abstract： The evaluation of groundwaters natural anti-fouling performance is an effective method to protect groundwater resources. Based on the DRASTIC model and combining with the actual situation in the Shenxian oilfield area， the paper selects the improved DRITC model and combines the vector mapping function of GIS to evaluate the anti-fouling performance of the shallow groundwater in the area. The evaluation results show that the anti-fouling performance of shallow groundwater in the study area is mainly divided into medium-sized areas， and the evaluation results are consistent with the hydrogeological conditions in the area. There are good groundwater anti-fouling performance zoning and groundwater depth conditions （burial depth and water-richness）. The spatial consistency.

Key words： Groundwater； Antifouling performance evaluation； Shenxian oilfield area

莘縣油田區(qū)位于聊城市西南部，地下水是居民的主要供水水源，地下水環(huán)境的污染將嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活。區(qū)內(nèi)分布連續(xù)的淺層地下水與人類地面活動有密切關(guān)系，容易受到污染；同時(shí)，研究區(qū)石油開采及輸送過程中出現(xiàn)的原油灑落、管道穿孔漏油，區(qū)內(nèi)化工企業(yè)生產(chǎn)廢水、固體廢物的不合理排放，以及農(nóng)藥、化肥的大量使用，加劇了區(qū)內(nèi)淺層地下水污染進(jìn)程，因此在該區(qū)進(jìn)行淺層地下水防污性能評價(jià)，不僅可以識別出地下水系統(tǒng)中容易受到污染的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，也有助于預(yù)測和評價(jià)人類活動對地下水環(huán)境的影響程度[1]，同時(shí)也可以為當(dāng)?shù)卣毮懿块T對于該區(qū)生產(chǎn)建設(shè)選址和地下水保護(hù)規(guī)劃提供依據(jù)。

1 研究區(qū)背景

研究區(qū)位于魯西北平原松散巖類水文地質(zhì)區(qū)，沖積平原淡水水文地質(zhì)亞區(qū)，冠縣—莘縣古河道帶、間帶中—強(qiáng)富水地段[2]。第四系松散巖類孔隙含水層為區(qū)內(nèi)主要含水層。根據(jù)含水層埋藏深度自上而下又分為淺層、中深層、深層三個(gè)含水巖組。淺層含水巖組埋深在60m以內(nèi)，其含水層的發(fā)育、分布和埋藏嚴(yán)格受古河道的控制，并由此決定了含水層厚度及富水性[3-4]。該含水層底界面波狀起伏，不同地段含水層的厚度和富水性也有差異。由于該層水埋深較淺，又處于全淡區(qū)，因而是區(qū)內(nèi)生產(chǎn)生活用水的主要含水層。

2 模型的選取

DRASTIC方法作為典型的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停饕糜诖蟪叨群暧^性的地下水防污性能評價(jià)。基于研究區(qū)實(shí)際情況，本次選用改進(jìn)后的DRITC模型：

式中：D、R、I、T和C分別為地下水位埋深、凈補(bǔ)給量、包氣帶巖性、含水層砂卵礫累積厚度和滲透系數(shù)，w表示評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，r為評價(jià)指標(biāo)評分等級。各指標(biāo)含義及對地下水防污性的影響如下：

（1）地下水位埋深：地下水位埋深決定污染物到達(dá)水體的空間距離，污染物在這一過程中與空間物質(zhì)接觸，并因空間介質(zhì)的差異被不同程度的吸附，地下水埋深越大，污染物衰減的程度相對越大，地下水脆弱性越低。（2）凈補(bǔ)給量：凈補(bǔ)給作為污染物的動力與載體，補(bǔ)給量的大小決定著污染物多少，充足的補(bǔ)給量會使地下水受到污染的可能性變大，地下水脆弱性也越高。降雨補(bǔ)給、河流側(cè)向補(bǔ)給和灌溉補(bǔ)給為研究區(qū)凈補(bǔ)給量的三大來源，其中降雨補(bǔ)給為研究區(qū)最主要的補(bǔ)給來源，這也是本次評價(jià)選定的主要因素。（3）包氣帶巖性：包氣帶巖性決定了降雨入滲補(bǔ)給程度，巖性顆粒越粗，在同等降雨強(qiáng)度下其補(bǔ)給量越大，從而可能進(jìn)入地下水的污染物量越大，地下水脆弱性也就越高。（4）含水層砂卵礫累積厚度：決定了地下水的儲存空間，厚度越大，地下可能的儲水量越大，其對污染物的稀釋能力越大，地下水脆弱性越低。（5）滲透系數(shù)：滲透系數(shù)決定了地下水在含水介質(zhì)中的活躍性，滲透系數(shù)越大，地下水的活躍性越強(qiáng)，污染物傳播的速度越快，地下水脆弱性越高。含水層巖性粒間空隙的連通性和數(shù)量決定著其滲透系數(shù)大小。

綜合指數(shù)DRITC值越大，地下水防污性越低。

3 模型因子評分及權(quán)重

3.1 因子評分標(biāo)準(zhǔn)

本次地下水防污性評價(jià)，根據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況，選取地下水位埋深、凈補(bǔ)給量、包氣帶巖性、含水層砂卵礫累積厚度和滲透系數(shù)作為評價(jià)因子，各因子評分見表1，2。其中地下水位埋深、凈補(bǔ)給量、包氣帶巖性評分是依據(jù)DRASTIC模型提供的評分標(biāo)準(zhǔn)，含水層砂卵礫累積厚度和滲透系數(shù)參照雷靜的模擬結(jié)果進(jìn)行評分。

3.2 各因子評分值

根據(jù)區(qū)內(nèi)實(shí)際情況，按照上述給出的評分標(biāo)準(zhǔn)，得出各因子的評分值見表3。

地下水位埋深DR：根據(jù)本次對工作的機(jī)民井調(diào)查統(tǒng)測，區(qū)內(nèi)地下水水埋深范圍為6.66m-21.5m，DR根據(jù)實(shí)際情況取值為3，5，6，7。

凈補(bǔ)給量RR：區(qū)內(nèi)多年平均降水量551.5mm，入滲系數(shù)α取0.35，凈補(bǔ)給量193.0mm，DR的取值7。

包氣帶介質(zhì)IR：區(qū)內(nèi)包氣帶介質(zhì)為粉土，IR取值4。

含水層砂卵礫累積厚度TR：區(qū)內(nèi)黃河泛濫沖積平原，含水層厚度多為5～20m，TR取值9。

滲透系數(shù)CR：區(qū)內(nèi)含水層為中細(xì)砂、粉細(xì)砂，含水層導(dǎo)水系數(shù)0.5-15m·d-1，根據(jù)區(qū)內(nèi)淺層水富水情況，淺層水豐富區(qū)CR取值2，較豐富區(qū)CR取值1。

3.3 因子權(quán)重的確定

本文采用層次分析法計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重，該方法是美國匹茨堡大學(xué)教授薩蒂于20世紀(jì)70年代初，提出的一種層次權(quán)重決策分析方法。該方法是將與決策有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法。具體步驟：①建立層次結(jié)構(gòu)，構(gòu)造判斷矩陣，明確上一層次因子與其所屬層次因子之間的權(quán)重關(guān)系；②所有因子權(quán)值層次排序及求解權(quán)向量；③檢驗(yàn)和修正各判斷矩陣的一致性。最終確定研究區(qū)各因子權(quán)重系數(shù)值，見表4。

本次權(quán)重賦值克服了DRASTIC模型中各指標(biāo)權(quán)重一成不變的缺陷，根據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況賦權(quán)重。層次分析法能夠通過一致性檢驗(yàn)保持邏輯上的一致性，但權(quán)重賦值具有一定的主觀性，因此需要對其進(jìn)行優(yōu)化。對各因子權(quán)重對于評價(jià)結(jié)果的靈敏程度進(jìn)分析，了解各因子權(quán)重變化時(shí)對應(yīng)的評價(jià)結(jié)果變化程度，使得各指標(biāo)權(quán)重得到最優(yōu)化處理，從而保障研究區(qū)地下水防污性分區(qū)的準(zhǔn)確性。

4 地下水防污性能評價(jià)

本次采用改進(jìn)的模型，并結(jié)合MapGIS進(jìn)行研究區(qū)地下水防污性評價(jià)。根據(jù)研究區(qū)的實(shí)際情況，確定單元格剖分間距為2km×2km，研究區(qū)共計(jì)剖分單元400余個(gè)。將各指標(biāo)根據(jù)評分標(biāo)準(zhǔn)，形成各評價(jià)指標(biāo)的評分圖并賦予相應(yīng)的評分，然后與剖分單元文件進(jìn)行空間相交分析，各指標(biāo)評分就傳遞給了剖分單元，再在屬性庫子系統(tǒng)下，將各評價(jià)指標(biāo)的評分輸出，進(jìn)行相應(yīng)的處理，得到每個(gè)剖分單元的綜合值，根據(jù)地下水防污性能分級標(biāo)準(zhǔn)（表5），做出地下水防污性分區(qū)圖（圖1）。從圖上可以看出研究區(qū)地下水防污性能分為防污性能較差區(qū)、防污性能中等區(qū)，分別占總面積的3.70%、96.30%。分區(qū)情況簡述如下：

（1）防污性能較差區(qū)：主要分布在東部的舍利寺—古城鎮(zhèn)地下水水位埋深較小的一帶。該區(qū)地下水水位埋深較淺，包氣帶以粉土為主，其厚度較薄，地表污染物容易滲透和轉(zhuǎn)移至淺層地下水，包氣帶的吸附或凈化污染物能力比較弱，地下水易被污染。

（2）水防污性能中等區(qū)：在研究區(qū)廣泛分布。該區(qū)地下水水位埋深相對較大，包氣帶以粉土為主，其厚度中等，地表污染物較易滲透和轉(zhuǎn)移至淺層地下水，包氣帶的吸附或凈化污染物能力比中等，地下水較易被污染。

5 結(jié)語

文章在DRASTIC模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合莘縣油田區(qū)的實(shí)際情況，選取地下水位埋深、凈補(bǔ)給量、包氣帶巖性、含水層砂卵礫累積厚度和滲透系數(shù)5個(gè)指標(biāo)，通過對各指標(biāo)因子賦值定權(quán)，劃分防污性能等級標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)結(jié)合GIS的矢量制圖功能對研究區(qū)淺層地下水防污性能進(jìn)行評價(jià)。評價(jià)結(jié)果顯示，區(qū)內(nèi)淺層地下水防污性能劃分為防污性能中等區(qū)和防污性能較差兩個(gè)區(qū)，且以防污性能中等區(qū)為主，這說明研究區(qū)內(nèi)淺層地下水環(huán)境較脆弱，較易被污染。評價(jià)結(jié)果與區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件相吻合，研究區(qū)地下水防污性能分區(qū)與地下水埋深條件存在良好的空間一致性。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-05-24

作者簡介 ：魏偉（1988-），男，工程師，研究方向?yàn)樗きh(huán)地質(zhì)勘查。