安徽當涂縣地下水質量及地下水淺層防污性評價分析

［關鍵詞］地下水質量；DRASTIC模型；防污性能；當涂縣

地下水資源是我國生活及工農業生產重要水源。干旱年份，地下水的調節作用突出顯現，成為農業抗旱最重要的依靠[1]。地下水資源具有循環交替慢、自凈能力差、污染不易察覺，一經污染便難以恢復的特點[2]。2006年以來我國每年有1700多起水污染事故[3]。隨著經濟發展人類活動對地下水環境的影響日趨加強，地下水污染呈擴散趨勢。查明地下水水質的變化情況及防污狀況可以給水資源保護提供有力的數據支撐。

區域地下水質量調查和區域防污性能評價對于地下水污染防治具有現實意義，是地下水資源保護、管理的重要依據。本文討論的地下水防污性能評價為不考慮人類活動和污染源而只考慮水文地質內部因素防污性的含水層天然防護能力。本文通過對當涂縣地下水質量和淺層地下水防污性評價實例分析，為以后其他地區的同類型調查評價提供借鑒。

1. 當涂縣自然地理概況

當涂縣居皖中靠東，具有承東啟西的區位優勢，是中部與東部的結合點。區域內總面積約1002.0 km2。評價區屬沿江丘陵平原區。區內東部地勢較高；中部、北部為低丘區；西部和南部為長江沖積平原（漫灘）區。當涂縣屬北亞熱帶季風氣候區。區內歷年平均氣溫15℃～16 ℃。區內年平均降雨量為1380.3 mm，降雨量年內各季節分配不均勻。年平均蒸發量為1561.0 mm。

2. 當涂縣水文地質條件概況

調查區水文地質分區絕大部分屬沿江丘陵平原水文地質區的沿江安慶—蕪湖水文地質亞區，僅調查區東北部的丹陽鎮、新市鎮及博望鎮部分地區位于江南東至—南陵水文地質亞區。

調查區北部及中部部分為中生代褶皺隆起的低山丘陵區，其他均為新生代分布的盆地平原區，受新構造運動的振蕩性升降運動的影響，平原區第四紀松散沉積物厚度差別較大，同時受成因的影響，巖性差別較大，構成了工作區地下水賦存的地質基礎。調查區可劃分為松散巖類孔隙含水巖組、碎屑巖類裂隙含水巖組、巖漿巖類裂隙含水巖組三類含水巖組。

2.1 松散巖類孔隙含水巖組

廣泛分布于工作區，不同地貌單元變化很大，在現代河流尤其是主干河流的漫灘平原，第四紀地層發育較齊全，巖性主要為砂質黏土、黏質砂土、淤泥質粉細砂、粉細砂、砂礫石，厚度一般為50 m；在支流漫灘平原區，巖性主要為粉質黏土、中細砂、砂礫石層；在山前崗地區，巖性主要為第四紀晚更新世的黏土、粉質黏土、含粉質黏土礫石，厚度一般小于20 m。

2.2 碎屑巖類裂隙含水巖組

分布于區內西南部及東北部，含水層巖性為三疊紀中世黃馬青組（T2h）、侏羅紀早世鐘山組（J1z）、侏羅紀中世羅嶺組（J2l）的粉砂質泥巖、粉砂巖、細砂巖、石英砂巖等，地下水富水性較差。根據收集的區域資料，碎屑巖裂隙含水巖組富水性較差，一般為貧乏，單井涌水量10～100 m3/d。

2.3巖漿巖類裂隙含水巖組

2.3.1侵入巖裂隙含水巖組

工作區內的侵入巖主要形成于燕山晚期，主要分布于太白鎮一帶的丘陵，巖性主要為閃長玢巖、花崗閃長巖、花崗斑巖等。地下水主要賦存于風化裂隙及構造裂隙，單井涌水量10～100 m3/d。地下水化學類型主要為HCO3·SO4-Ca型，溶解性總固體一般小于0.5g/L。

2.3.2火山巖裂隙含水巖組

分布于工作區北部的丘陵區，含水巖組巖性為白堊紀龍王山組、大王山組的凝灰巖、角礫安山巖、安山巖、粗安巖等，構造節理發育，經風化改造成網狀裂隙，開口狀裂隙發育密集，相互連通，在補給量大于排泄量的有利地貌條件下，構成具有統一水力聯系，且含水均勻的網狀裂隙水，富水性貧乏，溶解性總固體含量一般為0.3～0.5g/L。

3. 地下水防污性能評價

3.1 評價因子的權重及評分標準

根據當涂縣的水文地質，建立DRASTIC模型。選擇對地下水防污性能影響大并且資料容易取得的因子，并按因子對防污性能影響的大小給予權重值。據此選擇以下7個因子的權重值如下：D（地下水埋深）權重值5，R（含水層的凈補給量）權重值4，A（含水層的巖性）權重值3，S（土壤類型）權重值2，T（地形坡度）權重值1，I（包氣帶的影響）權重值5，C（含水層導水系數）權重值3。

因子D、R、T、C是數值分類；因子A、R、I是介質分類。每種因子按類別評分，設計的分值范圍是1～10，防污性能最好的評分為1，最差的評分為10。以地下水埋深為例，隨埋深的加大，分數從10遞減。D、R、S、T因子每個區間或每類介質只給一個評分值，而A、I因子的每類介質給一個分值范圍和一個代表性分值。

3.2 防污性能指數（DI）的計算方法

用下列公式計算防污性能指數（DI）：

DI=5×DR+4×RR+3×AR+2×SR+1×TR+5×IR+3×CR

式中，DI 為DRASTIC防污性能指數，用各因子的權重乘以該因子的評分然后求和。防污性能越好DI 值越低。根據以往分類標準按等差數值將評價結果劃分為5個等級。Ⅰ級：23～75，防污性能好；Ⅱ級：75～100，防污性能較好；Ⅲ級：100～125，防污性能中等；Ⅳ級：125～150，防污性能較差；Ⅴ級：150～230，防污性能差[4]。

3.3 評價結果

在取樣過程中，保證不同環境水文地質單元必須具備一定數量的取樣點，在水文地質條件有變化的地方布點控制[5]。采用工作區內161個水井調查點資料進行地下水防污性能評價。根據水井基本情況，對每個水井調查點的7項因子分別進行賦值，并根據防污性能指數DI計算公式，對每個水井調查點進行評分總值計算（表1）。

最后，根據各水文地質點位置信息及總值數據（DI），按23≤DI≤75、75＜DI≤100、100＜DI≤125、125＜DI≤150、150＜DI≤230等域間，進行地下水防污性能等級分布范圍的分區。將工作區劃分為較好、中等、較差、差四個防污性能（圖1），防污性能等級區域面積統計結果見表2。

分區分述如下：

（1）地下水防污性能較好區

主要分布于丹陽鎮-薛鎮村-洞陽村一線的山前崗地地帶和博望鎮北部山泉村-紅星村一帶丘陵區，總面積67.49km2，占全區面積6.74%。碎屑巖類裂隙水含水層透水性較差，地下水埋深一般為2～6m，凈補給量為25～90mm/a，地形坡度5°～50°，土壤介質為砂質壤土或黏土質亞黏土，包氣帶巖性為黏土，地下水防污指數81～100，防護性能較好，綜合評價為地下水防污性能較好區。

（2）地下水防污性能中等區

分布于姑孰鎮五星村—元山村—丹陽鎮黃塘村一帶、丹陽鎮—博望鎮北部以及青山一帶丘陵—崗地區，面積170.9km2，占全區面積17.06%。主要地下水類型為巖漿巖裂隙水、松散巖類孔隙水。松散巖類孔隙水主要地層巖性為第四紀晚更新世的粉質黏土，地下水埋深一般，1～4.12 m，包氣帶巖性主要為砂質黏土，含水層凈補給量小于178 mm/a，地形坡度5°～8°，地下水防污指數110～123，防污性能中等；巖漿巖淺地表風化強烈，污染物仍然可以穿過淺表包氣帶保護層通過風化帶網狀裂隙、構造裂隙滲透污染地下水，水量小，稀釋能力差，另外，地下水埋深較淺，為3～5 m，含水層凈補給量25～50 mm/a，土壤介質為砂質壤土地下水防污指數95～107，防護性能中等。綜合評價為地下水防污性能中等區。

（3）地下水防污性能較差區

分布于河谷平原區，面積758.26 m2，占全區面積75.67%。地貌類型主要為河谷平原，地下水類型為松散巖類孔隙水，含水層巖性為第四紀全新世的粉細砂、砂礫石，含水層凈補給量大于176 mm/a，地下水位埋深較淺，一般為1～2m，包氣帶巖性為黏土，土壤介質為砂質壤土，地形坡度一般為1°～2°，隨時間推移，污染物可以通過保護層沿孔隙以垂向滲透污染地下水。經計算，該區地下水防污指數為126～146，防污性能較差。綜合評價為地下水防污性能較差區。

（4）地下水防污性能差區

分布在長江干流江心洲灘地，面積5.35 m2，占全區面積0.53%。地下水類型為松散巖類孔隙水，含水層為第四紀更新世的粉細砂、砂礫石，含水層的凈補給量gt;176 mm/a，地形坡度1°～2°，地下水位埋深1～2 m，包氣帶巖性為含較多粉粒和黏粒的砂礫石，土壤介質為砂，污染物可以快速通過包氣帶沿孔隙以垂向滲透污染地下水。經計算，地下水防污指數為150～168，防污性能差，綜合評價為地下水防污性能差區。

4. 地下水綜合質量評價

按照《地下水質量標準》，在單因子評價的基礎上按照從劣不從優的原則進行了該區地下水質量的綜合評價，根據調查區的各單項指標的統計[6]，進行綜合分析得出調查區的總體地下水質量狀況。

（1）總體上看，工作區內地下水質量較差（圖2），全區Ⅰ類水、Ⅱ類水不存在；適用于生活用水的Ⅲ類水所占比例為3.17%；Ⅳ類水所占比例為76.19%，面積最大，這部分地下水需適當處理方可作為生活飲用水；Ⅴ類水所占比例為20.64%，不宜作生活用水。盡管一部分地區淺層地下水已不適宜飲用，但目前仍有部分村莊的居民還在飲用這種不合格的水源，所以盡快解決部分農村居民飲水問題是當務之急。

（2）從各類水的平面分布上來看（圖2），Ⅲ類水分布最少；Ⅳ類水廣泛分布于全區，分布較散，且分布面積最大，影響因子主要為鐵、錳、總硬度、砷、硝酸鹽、氨氮等；Ⅴ類水主要分布于護河鎮、石橋鎮、大隴鄉及湖陽鎮。

通過分析，Ⅳ類水主要影響因子有鐵、錳、砷、鎘和總硬度，貢獻率依次為76.19%、20.63%、9.52%、12.70% 和11.11%，其余各因子貢獻率均不足7%。其無機影響因子以一般化學指標為主，毒性重金屬超標較少，進一步證明水質影響因素以天然因素為主，次為受人類活動影響。

Ⅴ類水主要影響因子為硝酸鹽和總硬度，貢獻率分別為6.35%、7.94%，同時與Ⅳ類水相比，所占比重有所下降，說明天然因素導致的背景異常值含量不高。

總體上看，區內淺層地下水質量受到天然地質背景產生的原生指標和人類活動產生的次級污染指標共同作用。

5. 結果與討論

通過詳細的調查，得到了調查區域的地下水質量綜合情況和淺層地下水防污性能分區。結果表明，受水文地質條件因素制約，當涂縣淺層地下水綜合質量和防污性能總體較差，工作區江心洲及河谷平原地區防污性能相對差，而姑孰鎮、丹陽鎮等丘陵崗地帶防污性能相對好。該評價結果能較為客觀地反映當涂縣地下水的質量和防污性能，可以為當地地下水資源規劃、保護提供科學依據。