基于改進(jìn)的DRASIC泗陽(yáng)城區(qū)淺層地下水防污性能評(píng)價(jià)

郭正法

（江蘇省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，江蘇淮安223005）

基于改進(jìn)的DRASIC泗陽(yáng)城區(qū)淺層地下水防污性能評(píng)價(jià)

郭正法*

（江蘇省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，江蘇淮安223005）

地下水防污性能評(píng)價(jià)是管理部門(mén)制定地下水污染防治措施和地下水資源保護(hù)區(qū)劃的重要依據(jù)。在目前使用最廣泛的DRASTIC模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合泗陽(yáng)城區(qū)的水文地質(zhì)條件，對(duì)DRASTIC模型進(jìn)行了改進(jìn)，建立了符合泗陽(yáng)城區(qū)的DRTA模型評(píng)價(jià)淺層地下水的防污性能。DRTA模型包含地下水埋深（D）、包氣帶評(píng)分介質(zhì)（R）、包氣帶評(píng)分介質(zhì)厚度（T）以及含水層厚度（A）4個(gè)影響因子。結(jié)果表明：在特定的水文地質(zhì)條件下，采用改進(jìn)的DRASTIC評(píng)價(jià)方法將泗陽(yáng)城區(qū)淺層地下水系統(tǒng)防污性能劃分為防污染性能中等區(qū)（Ⅰ區(qū)）和防污染性能較差區(qū)（Ⅱ區(qū)）2個(gè)等級(jí)區(qū)，能夠較真實(shí)地反映泗陽(yáng)城區(qū)淺層地下水防污性能。

淺層地下水；防污性能；DRASTIC；泗陽(yáng)城區(qū)

泗陽(yáng)城區(qū)地處洪澤湖北部黃泛沖積平原區(qū)，京杭運(yùn)河、廢黃河穿城而過(guò)，淺層地下水主要賦存于第四系松散層孔隙中。近年來(lái)隨著城市化進(jìn)程迅速推進(jìn)，化工、紡織工業(yè)以及機(jī)械制造業(yè)等工業(yè)生產(chǎn)如雨后春筍般崛起；農(nóng)業(yè)污水灌溉及化肥的使用以及生活污水的排放、生活垃圾的隨意堆放，對(duì)城區(qū)的包氣帶土層、地表水體進(jìn)行直接或間接的污染。地下水體一旦污染，在短時(shí)間內(nèi)將很難治理，因此，地下水治理應(yīng)以防為主，開(kāi)展泗陽(yáng)城區(qū)淺層地下水防污性能評(píng)價(jià)，可為管理部門(mén)及時(shí)制定地下水污染防治措施和地下水資源保護(hù)區(qū)劃提供依據(jù)。

1 DRASTIC評(píng)價(jià)方法

DRASTIC評(píng)價(jià)方法是由美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（EPA）于1987年提出，是宏觀尺度上大范圍區(qū)域地下水防污性能評(píng)價(jià)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚚1]。目前該方法已被許多國(guó)家采用，是地下水防污染性能評(píng)價(jià)中最常用的方法。DRASTIC模型選擇了地下水水位埋深（D）、地下水凈補(bǔ)給量（R）、含水層介質(zhì)（A）、土壤介質(zhì)（S）、地形地貌（T）、包氣帶介質(zhì)（I）和含水層水力傳導(dǎo)系數(shù)（C）等7個(gè)參數(shù)為評(píng)價(jià)因子[2]。根據(jù)每個(gè)因子對(duì)地下水防污性能影響的相對(duì)重要程度給予其相應(yīng)的權(quán)重，又根據(jù)其變化范圍或內(nèi)在屬性劃分為若干個(gè)范圍，并給每個(gè)范圍一定的評(píng)分值，防污性能評(píng)價(jià)綜合指數(shù)即為各因子評(píng)分的線性加權(quán)和，可根據(jù)其大小來(lái)評(píng)價(jià)地下水受污染的相對(duì)難易程度[3]。

2 研究區(qū)淺層地下水水文地質(zhì)特征

研究區(qū)淺層地下水主要賦存于多孔隙的松散沉積物中潛水與微承壓水。潛水含水巖組由全新統(tǒng)河流沖積的粉砂、粉土組成，其中以廢黃河泛濫堆積層分布最廣，含水層的組合類(lèi)型各地不一。河漫灘、自然堤近側(cè)，粉土、粉砂裸露；遠(yuǎn)離河道，則為粉質(zhì)粘土與粉土互層。微承壓含水巖組由上更新統(tǒng)粉砂、粗砂組成（局部地段為粉土），呈透鏡體分布在含鈣質(zhì)結(jié)核粉質(zhì)粘土層中。沿廢黃河一帶含水層厚度較大，含鈣質(zhì)結(jié)核粉質(zhì)粘土可視為微弱透水層，與本身夾的砂層賦存的地下水具微承壓性。

淺層地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源是大氣降水的入滲，其次為溝渠滲漏和農(nóng)田灌溉水的回滲補(bǔ)給等。地下水徑流方向受地形地貌影響，廢黃河高漫灘和垅崗地為地下水分水嶺，由分水嶺向兩側(cè)流動(dòng)。地下水排泄以蒸發(fā)為主，其次為人工開(kāi)采和水平徑流補(bǔ)給地表水體等。

3 地下水防污性能評(píng)價(jià)

3.1 評(píng)價(jià)因子的選擇

根據(jù)泗陽(yáng)城區(qū)的水文地質(zhì)、氣候等條件，將DRASTIC方法直接應(yīng)用到該地區(qū)地下水防污性能中存在一定的局限性。首先，降雨量在研究區(qū)內(nèi)均超過(guò)254mm/a，且不同地段之間的差別很小，故該因子對(duì)防污性能的判別已無(wú)實(shí)際意義；其次，在研究區(qū)內(nèi)，城區(qū)地表多為建筑物或人工填土所覆蓋，因此將土壤介質(zhì)作為一個(gè)評(píng)價(jià)因子不合適，土壤實(shí)際上是包氣帶的一部分，所以與包氣帶介質(zhì)合在一起更合理；此外，包氣帶含水層厚度的大小反映地下水稀釋能力的強(qiáng)弱，應(yīng)增加此因子。包氣帶含水層巖性對(duì)防污性能的判別具有一定的影響，而且含水層介質(zhì)結(jié)構(gòu)不同防污染性能也有差異。資料表明，巖性相同、組合不同的包氣帶對(duì)污染物的凈化能力不同，包氣帶粘性土位置越接近地表，且累計(jì)厚度越大，則防污性能越強(qiáng)。因此，本次對(duì)研究區(qū)淺層地下水防污性能評(píng)價(jià)選擇：地下水埋深（D）、包氣帶評(píng)分介質(zhì)（R）、包氣帶評(píng)分介質(zhì)厚度（T）以及含水層厚度（A）4個(gè)影響因子[4-6]。

（1）地下水埋深（D）。地下水埋深是對(duì)淺層水防污性能影響最大的因子。埋深越大，污染物與介質(zhì)的接觸時(shí)間越長(zhǎng)，污染物經(jīng)歷的各種反應(yīng)越充分，衰減越顯著，其防污性能也越好，反之則相反。

（2）包氣帶評(píng)分介質(zhì)（R）。包氣帶評(píng)分介質(zhì)也是對(duì)防污性能影響最明顯的因子。包氣帶介質(zhì)對(duì)防污性能的影響主要表現(xiàn)在其顆粒的粗細(xì)程度上。如顆粒越細(xì)，則污染物遷移慢，吸附容量大，污染物經(jīng)歷的各種反應(yīng)充分，故其防污性能好，反之則相反。根據(jù)研究區(qū)內(nèi)包氣帶介質(zhì)類(lèi)別，將研究區(qū)內(nèi)包氣帶介質(zhì)防污性能從好到差的排序如下：粘土、淤泥→粉質(zhì)粘土→粉土→粉砂→粉粒和粘粒多的砂礫石、細(xì)砂→中粗砂→粉粒和粘粒少的砂礫石。

（3）包氣帶評(píng)分介質(zhì)的厚度（T）。防污性能除了與包氣帶介質(zhì)類(lèi)型有關(guān)外，與介質(zhì)的厚度也密切相關(guān)，厚度越大防污性能越好。但包氣帶往往由多層不同厚度的不同介質(zhì)組成，根據(jù)研究區(qū)水文地質(zhì)條件，認(rèn)為厚度大于0.5m且對(duì)防污性能的貢獻(xiàn)最大的那一層作為包氣帶評(píng)分介質(zhì)層較為合理。

（4）含水層厚度（A）。選擇含水層厚度作為評(píng)價(jià)因子主要考慮其稀釋能力。一般來(lái)說(shuō)，厚度越大稀釋能力越強(qiáng)，反之則相反。

3.2 評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐?/p>

泗陽(yáng)城區(qū)位于黃泛沖積平原區(qū)，地形地貌條件簡(jiǎn)單。以1∶5萬(wàn)地形圖為基礎(chǔ)，主要依據(jù)評(píng)價(jià)因子的差異性，按“區(qū)內(nèi)相似，區(qū)際相異”的原則進(jìn)行單元?jiǎng)澐?。采用?guī)則網(wǎng)格法結(jié)合不規(guī)則網(wǎng)格法進(jìn)行評(píng)價(jià)單元的劃分，并結(jié)合已有的各種評(píng)價(jià)系列圖件資料對(duì)同一單元內(nèi)評(píng)價(jià)因子有突變的單元進(jìn)行人工干預(yù)，以確保單個(gè)評(píng)價(jià)單元內(nèi)的各評(píng)價(jià)因子狀態(tài)具有相對(duì)均一性。鑒于研究區(qū)位于平原區(qū)，以每1km2范圍作為分析單元，以地下水埋深、包氣帶評(píng)分介質(zhì)、包氣帶評(píng)分介質(zhì)厚度以及含水層厚度等評(píng)價(jià)因子為主，同時(shí)兼顧到其它次要因子，將研究區(qū)劃分為226個(gè)評(píng)價(jià)網(wǎng)格單元。

3.3 單價(jià)因子的分級(jí)

各因子的評(píng)分范圍均為1～10。防污性能越差評(píng)分值越高，反之越低。本研究根據(jù)已選擇的4個(gè)評(píng)價(jià)因子，利用已提取的評(píng)價(jià)因子屬性數(shù)據(jù)表，根據(jù)每個(gè)因子的分布規(guī)律，結(jié)合DRASTIC評(píng)價(jià)模型的因子評(píng)分體系，建立模型的評(píng)分體系[7-8]，詳見(jiàn)表1。

3.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

用上述4個(gè)指標(biāo)對(duì)淺層地下水系統(tǒng)防污性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)于每一個(gè)指標(biāo)參數(shù)給定一個(gè)相對(duì)的權(quán)重，其范圍為1～5，它反映了各個(gè)指標(biāo)參數(shù)的相對(duì)重要程度。對(duì)于地下水污染影響最顯著的指標(biāo)的權(quán)重為5，影響最小的指標(biāo)的權(quán)重為1。防污性能指數(shù)（DI）計(jì)算公式為：

DI=5×D+5×R+1×T×R+2×A

式中：D、R、T、A——各因子的評(píng)分值。

考慮到包氣帶評(píng)分介質(zhì)的厚度(T)的評(píng)分不但與厚度有關(guān)，也與包氣帶介質(zhì)(R)的類(lèi)型有關(guān)，不同介質(zhì)相同厚度給同一個(gè)分值是不合理的。因此T的評(píng)分值除乘以權(quán)重外還乘以R的評(píng)分值。DI值的范圍為13～220。DI值越高，防污性能越差，反之防污性能越好。

3.5 地下水防污染性能評(píng)價(jià)

采用上述評(píng)價(jià)因子、因子的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、因子的權(quán)重以及改進(jìn)的DRASTIC指標(biāo)計(jì)算方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。得出研究區(qū)地下水防污染性能共分為地下水防污染性能較差、地下水防污染性能中等2個(gè)級(jí)別（圖1）：

地下水防污染性能較差區(qū)（Ⅱ區(qū)）：主要分布在廢黃河漫灘，DI防污染性能指標(biāo)為115。該區(qū)域表層以全新統(tǒng)沖積粉土、粉砂為主，含水層為粉土、粉細(xì)砂。該區(qū)潛水地下水位埋深0～1.0m左右，與河水聯(lián)系密切。包氣帶土壤類(lèi)型主要為粉砂、粉土混粉砂，地下水防污性能較差，是研究區(qū)地下水易遭受污染的區(qū)域。

地下水防污染性能中等區(qū)（Ⅰ區(qū)）：DI防污染性能指標(biāo)為86～91，主要分布于廢黃河兩側(cè)平原區(qū)，地下水位埋深普遍在2m左右，含水層為粉土，包氣帶土壤類(lèi)型主要為粉土。

表1 地下水防污染性能評(píng)價(jià)DRTA模型評(píng)分體系[7-8]

4 結(jié)論

淺層地下水防污染性能評(píng)價(jià)為管理部門(mén)制定地下水防治規(guī)劃和決策提供了重要的依據(jù)。本文基于DRASTIC評(píng)價(jià)理論與方法，結(jié)合研究區(qū)淺層地下水水文地質(zhì)特征，提出了DRTA地下水防污染性能模型，該模型充分考慮了研究區(qū)的客觀存在的地質(zhì)環(huán)境因子，評(píng)價(jià)的結(jié)果客觀反映研究區(qū)淺層地下水防污性能。

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1004-5716(2015)01-0092-03

2014-11-03

郭正法（1965-），男（漢族），江蘇洪澤人，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事水文地質(zhì)與工程地質(zhì)勘察工作。