雞西市區(qū)地下水脆弱性分析與評價

宋丕欽，曹志峰，王偉東

(1. 雞西水文局湖北閘水文站，黑龍江 雞西158400;2. 牡丹江水文局，黑龍江 牡丹江157000)

1 基本概念

地下水脆弱性是指在自然和人為因素影響下污染物、鹽漬化等不和諧因子進入地下水系統(tǒng)以及與之相關(guān)的生態(tài)環(huán)境變化的可能性。它描述了地下水系統(tǒng)本身的“免疫”能力及抵御外來破壞的能力。地下水脆弱性可分為兩類: 一類是本質(zhì)脆弱性，即不考慮人類活動和污染源而只考慮研究區(qū)域水文地質(zhì)內(nèi)部因素的脆弱性; 另一類是特殊脆弱性，即地下水對某一特定污染源或人類活動影響的脆弱性。地下水脆弱性分析與評價，就是研究該區(qū)域地下水容易受污染和破壞的程度。

2 評價方法

目前國內(nèi)地下水脆弱性評價方法主要有水文地質(zhì)背景值法、參數(shù)系統(tǒng)法和關(guān)系分析與數(shù)值模型法。國外常用的地下水環(huán)境脆弱性評價方法有GOD 指標法和DRASTIC 指標法。我國關(guān)于地下水脆弱性研究始于90年代中期，目前國內(nèi)研究大多局限于研究地下水本質(zhì)脆弱性，而且脆弱性研究主要是針對局部城市或水源地進行的，區(qū)域地下水脆弱性分析與評價研究方面的例子很少。本次分析研究采用DRASTIC指標法對雞西市區(qū)地下水脆弱性進行分析研究。

DRASTIC 指標法是美國環(huán)保署1987年提出的，目前已成為歐盟各國含水層脆弱性評價的統(tǒng)一標準。該方法選擇地下水埋深D、地下水凈補給量R、地下水含水層介質(zhì)A、土壤介質(zhì)S、地面坡度T、包氣帶介質(zhì)I 和地下水含水層的傳導(dǎo)系數(shù)C 這7 種因素作為評價指標。確定公式為:

式中下標W 表示指標的權(quán)重，R 表示指標值。權(quán)重W 的確定方法采用默認權(quán)重法，即選取DRASTIC 這7 種因素作為地下水評價因素。經(jīng)過分析后，DRASTIC 指數(shù)大的區(qū)域，地下水容易受到破壞，比較脆弱。而DRASTIC 相對較小的區(qū)域，地下水抵御外界影響能力較強，地下水不容易受到污染。

3 影響因素

地下水環(huán)境脆弱性與地下水含水層結(jié)構(gòu)、埋藏條件、水動力條件、地下水形成條件及地下水環(huán)境對各種污染物自我保護能力等多種影響因素有關(guān)。影響地下水脆弱性的主要因素有以下4個方面。

3.1 氣象因素

主要因素有降水量、蒸發(fā)量、溫度等，主要影響地下水循環(huán)條件，從而決定地下水的脆弱性。

3.2 包氣帶

一方面是包氣帶介質(zhì)，包括土壤結(jié)構(gòu)、厚度和有機質(zhì)，黏土含量和土壤含水量等;另一方面包氣帶的特征和其潛在吸附、降解能力等，包氣帶特性對地下水脆弱性程度起決定性作用。

3.3 飽和帶

主要分為3個方面:①含水層巖性、厚度分布及埋藏條件和垂直滲透性，這是地下水環(huán)境脆弱性的主要影響因素; ②含水層類型、滲透系數(shù)和儲存特性等; ③地下水的水動力條件包括含水層導(dǎo)水系數(shù)、流速及水力坡度等。主要從地下水的賦存和循環(huán)條件決定地下水脆弱性程度。

3.4 其他因素

包括地形地貌及地表水下滲到地下水程度。

4 分析與評價結(jié)果

根據(jù)雞西市水文地質(zhì)條件，結(jié)合含水層特征，對DRASTIC評價模型進行修訂，將地面坡度和地下水凈補給量因子改為地段特征和凈補給水質(zhì)，去掉含水層介質(zhì)因子和土壤介質(zhì)因子，保留地下水埋深包氣帶介質(zhì)和地下水傳導(dǎo)性，增加可以反映人類活動影響的開采強度因子。

4.1 評價因子權(quán)重的確定

在確定權(quán)重時，首先假設(shè)各因子對地下水的影響在時間上和空間上是不變的，即各因子的權(quán)重是固定的，結(jié)合當?shù)貙嶋H情況，從整體上依據(jù)各因子對地下水的影響，定性的給出各評價因子的權(quán)重，經(jīng)過分析考證，確定出雞西市區(qū)地下水影響因子的權(quán)重。

4.2 評價因子評分

參考相關(guān)資料并結(jié)合當?shù)貙嶋H情況，確定出各因子的等級劃分和評價標準。其中地下水埋深、包氣帶介質(zhì)采用DRASTIC 等級評分標準，對于地下水傳導(dǎo)性、凈補給水質(zhì)、開采強度、地貌特征的等級劃分和評分標準，在充分了解當?shù)睾畬拥膸r性分布特征、地下水補給來源和補給水質(zhì)、地下水開采量等相關(guān)資料進行分析，劃分出它們的等級和評分標準。

4.3 分析評價結(jié)果

根據(jù)雞西市區(qū)水文地質(zhì)特征，對研究區(qū)進行分區(qū)，結(jié)合當?shù)貙嶋H情況，給各區(qū)域評分，然后按公式(1) 求出各分區(qū)的DRASTIC 指數(shù)。

經(jīng)過評價分析，雞西市區(qū)穆棱河河谷平原孔隙潛水區(qū)，脆弱性指標值7 ～8，地下水脆弱性級別高，容易受到污染。穆棱河河谷平原地勢較低，含水層為砂礫石層，地下水埋深較淺，表層黏土層薄，有利于雨水和河水的滲入，地下水與地表水大氣降水聯(lián)系密切，水循環(huán)條件好。該區(qū)人口密集，地下水開采量大，工業(yè)用水及生活污水排放量大，致使穆棱河水質(zhì)較差。而高滲透性的砂礫石使污水容易進入含水層，而影響地下水水質(zhì)狀況。因此以地表水為主要補給的地下水容易受到外界污染和破壞，脆弱性高，屬于容易受污染區(qū)域。

穆棱河山前臺地孔隙潛水區(qū)，地下水脆弱性指標6 ～7，地下水脆弱性級別較高，屬于比較容易受污染區(qū)域。此區(qū)域地下水主要為孔隙潛水，埋深較淺，補給強度較大，砂礫石層透水性好，污染物容易進入含水層，地下水比較容易受到污染。

碎屑巖類孔隙裂隙潛水區(qū)，地下水脆弱性指數(shù)4 ～5，脆弱性級別稍低，地下水屬于較難受污染區(qū)。此區(qū)域為玄武巖臺地和山間構(gòu)造盆地，地下水類型為玄武巖孔洞裂隙水和碎屑巖類孔隙裂隙水，地下水埋深較深，補給條件較差，地下水較難受到污染。

基巖裂隙水區(qū)域，地下水脆弱性指標2 ～3，屬于不容易受污染區(qū)域。廣大基巖山區(qū)，地下水主要為基巖裂隙水，大氣降水是主要補給來源，補給水質(zhì)好，地下水埋深較深，有利于地下水的保護，地下水不容易受到污染。

［1］牡丹江水文局. 雞西市區(qū)地下水資源開發(fā)利用規(guī)劃報告［R］. 牡丹江:牡丹江水文局，2001.

［2］吉林大學(xué)環(huán)境資源學(xué)院. 雞西市區(qū)水資源調(diào)查研究報告［R］. 長春:吉林大學(xué)環(huán)境資源學(xué)院，2008.

［3］雞西市水務(wù)局. 雞西市穆棱河及支流水功能區(qū)劃報告［R］. 雞西:雞西市水務(wù)局，2004.