四川省淺層地下水脆弱性評價

王冉冉 王正勇

摘要：參照DRASTIC以及改進的EPIK法，根據(jù)研究區(qū)特征以及相關數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量對評價指標和權(quán)重進行調(diào)整，對四川省淺層地下水中脆弱性進行評價。結(jié)果顯示：孔隙水脆弱性高區(qū)主要分布在成都平原以及大江大河的近河地段，裂隙水脆弱性高和較高區(qū)域主要分布于川西南山地西昌、喜德東側(cè)的可溶性溶孔（洞）裂隙含水巖組區(qū)域以及東部盆地廣大地區(qū)的局部區(qū)域，巖溶水脆弱性高和較高區(qū)域主要分布于盆地外緣山地區(qū)域以及盆東條形褶皺帶各背斜核部。

關鍵詞：脆弱性；孔隙水；裂隙水；巖溶水；權(quán)重

地下水脆弱性[1]評價是區(qū)域地下水資源保護的重要手段，通過地下水脆弱性研究，區(qū)別不同地區(qū)地下水的脆弱程度，識別出地下水易于污染的高風險區(qū)，可以幫助決策者和管理者制定有效的地下水保護管理戰(zhàn)略和措施，為地下水的合理利用提供有效方案。

1.研究區(qū)背景

四川省位于我國西南部，西北依托于青藏高原，南接云貴高原，北越秦嶺與黃土高原相接，東連長江中下游平原。東西長1075km，南北寬91km，幅員面積48.5萬km2。四川省地下水類型按含水介質(zhì)性質(zhì)，可劃分為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類巖溶水及基巖裂隙水三大類。

2.脆弱性評價

2.1評價方法

2.1.1孔隙、裂隙水評價方法

DRASTIC評價方法[2]是美國環(huán)境保護局（USEPA）和美國水井協(xié)會（NWWA）綜合了40多位水文地質(zhì)學專家的經(jīng)驗，于1985年合作開發(fā)的。該方法采用7個影響和控制地下水運動的因素，包括地下水埋深（D）、凈補給（R）、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）、水力傳導系數(shù)（C），來定量分析各單元的脆弱性高低。對每一個DRASTIC參數(shù)給定了一個相對權(quán)重值[3]，其范圍為1～5，以反映各個參數(shù)的相對重要程度。對地下水污染最具影響的參數(shù)的權(quán)重為5，影響程度最小的參數(shù)的權(quán)重為1。權(quán)重為不可改變的定值。

DRASTIC地下水脆弱性指數(shù)由下式確定：

DI=D_W×D_R+R_W×R_R+A_W×A_R+S_W×S_R+T_W×T_R+I_W×I_R+C_W×C_R

式中，下標R表示指標值，W表示指標的權(quán)重。

一旦確定了DRASTIC脆弱性指數(shù)（DI），就可確定哪些區(qū)域的地下水相對易于污染。具有較高的脆弱性指標的區(qū)域，則該區(qū)域的地下水就易于被污染。

與DRASTIC方法相同，孔隙水脆弱性評價的思路是：根據(jù)每個評價指標的變化范圍或其內(nèi)在屬性劃分為若干的范圍，構(gòu)建評分評價體系；根據(jù)每個評價指標對地下水脆弱性影響的相對重要程度給予一個合理的權(quán)重，構(gòu)成權(quán)重評判體系；各指標評分的加權(quán)和為地下水脆弱性綜合指數(shù)。綜合指數(shù)越大，相應區(qū)域的地下水脆弱性越高[4]。

裂隙水脆弱性評價思路與孔隙水相同。

2.1.2巖溶水評價方法

通過對EPIK方法[5]的改進，選取包氣帶巖性（I），包氣帶厚度（H），表層巖溶帶發(fā)育程度（E），降水條件（P），巖溶管道網(wǎng)絡系統(tǒng)發(fā)育程度作（K）為四川巖溶水脆弱性評價指標體系。

四川巖溶水脆弱性指數(shù)的計算公式為：

DI= Iw×IR +Hw×HR+Ew×ER+ Pw×PR+ Kw×KR

式中，下標R表示指標值，W表示指標的權(quán)重，PR=rd se 10

rd為>80mm/d每年平均天數(shù)評分，se為20-80mm/d每年平均天數(shù)

2.2指標體系及權(quán)重

結(jié)合四川省實際情況，確定淺層地下水脆弱性的評價指標如表2-1所示。

表2-1 孔隙水脆弱性評價指標體系

孔隙水 裂隙水 巖溶水

評價指標 權(quán)重 評價指標 權(quán)重 評價指標 權(quán)重

凈補給量（R） 3 地形坡度（T） 5 包氣帶巖性（I） 3

地下水位埋深（D） 5 凈補給量（R） 4 表層巖溶帶發(fā)育程度（E） 5

包氣帶巖性（I） 4 地下水位埋深（D） 6 巖溶管道發(fā)育程度（K） 6

含水層厚度（H） 3 含水層富水性（A） 5 包氣帶厚度（H） 3

含水層滲透系數(shù)（C） 5 降水條件（P） 3

2.3指標等級劃分及賦值

四川省淺層地下水特點，對每個評價指標進行全面了解和研究，參考相關資料文獻進而對評價指標等級進行評分。

2.4評價標準

地下水脆弱性級別與綜合指數(shù)對應關系如表2-2所示：

表2-2 孔隙水脆弱性評價標準

地下水脆弱性級別 低 較低 中等 較高 高

孔隙水脆弱性綜合指數(shù)值 [20，70] （70，100] （100，120] （120，150] （150，200]

裂隙水脆弱性綜合指數(shù)值 [18，70] （70，100] （100，120] （120，150] （150，197]

巖溶水脆弱性綜合指數(shù)值 [20，70] （70，100] （100，120] （120，150] （150，200]

2.5評價結(jié)果

從評價結(jié)果可以看出，孔隙水脆弱性高區(qū)主要分布在成都平原以及大江大河的近河地段。脆弱性較高的區(qū)域則主要分布在四川省盆地邊緣南部峨眉山、夾江、洪雅、滎經(jīng)沿線的河谷階地區(qū)附近。孔隙水脆弱性中等區(qū)主要分布在成都平原的邊緣地段，及部分河谷區(qū)的二級階地。脆弱性等級較低和低的區(qū)域則主要分布在安寧河谷平原和若爾蓋草原平壩區(qū)周邊地段。

裂隙水脆弱性高和較高區(qū)域主要分布于川西南山地西昌、喜德東側(cè)的可溶性溶孔（洞）裂隙含水巖組區(qū)域以及東部盆地廣大地區(qū)的局部區(qū)域。脆弱性中等區(qū)域主要分布于盆地西南邊緣部分區(qū)域以及平原東部盆地廣大地區(qū)的東側(cè)、南側(cè)部分區(qū)域，包括儀隴、平昌、宣漢的北部以及大竹、鄰水、長寧、高縣、興文的部分區(qū)域。受裂隙水獨特的水文地質(zhì)條件控制，四川省淺層地下水中裂隙水的脆弱性等級多為低和較低。其中脆弱性較低的區(qū)域多分布于四川西部的基巖山區(qū)。而脆弱性低的區(qū)域多分布于盆地東部的紅層丘陵區(qū)。

巖溶水脆弱性高和較高區(qū)域主要分布于盆地外緣山地區(qū)域以及盆東條形褶皺帶各背斜核部。脆弱性等級中等區(qū)域占整個巖溶水分布區(qū)的主要區(qū)域，包括盆地外緣山地區(qū)以及西南山地區(qū)。脆弱性等級低和較低區(qū)域主要分布于西部高原高山區(qū)部分巖溶微弱發(fā)育和不發(fā)育地區(qū)。除此外，還有包括木里、九龍、理塘、巴塘、白玉富水性一般為貧乏—中等區(qū)域。

2.6結(jié)果驗證

采用淺層地下水硝酸鹽濃度作為驗證依據(jù)，因為地下水中硝酸鹽濃度背景值一般低于2mg/L，明顯高于這個值的一般意味著人為污染。硝酸鹽濃度選取評價水平年的豐水期的濃度值。一般情況下，地下水脆弱性高的地區(qū)，硝酸鹽濃度值相對較高。

根據(jù)水質(zhì)報告的硝酸鹽濃度及其分布情況來看，成都平原的部分區(qū)域以及川南、川東的小部分區(qū)域的地下水水樣檢測報告中顯示硝酸鹽濃度值略高，這與評價結(jié)果是一致的。其他區(qū)域硝酸鹽濃度值相對濃度要低，相對應的其他地區(qū)的脆弱性也要低。這也印證了在本研究中對于脆弱性的評價是合理的，宏觀上的脆弱性分布是合理的。

3.結(jié)論

地下水脆弱性是地下水系統(tǒng)在自然條件或（和）人為活動的影響下，產(chǎn)生潛在不良后果的可能性（傾向性）。地下水脆弱性是一個相對的而不是絕對的屬性量。也就是說，并不是脆弱地區(qū)，其地下水環(huán)境就一定產(chǎn)生不良后果（脆弱）；同樣，即使是不脆弱地區(qū)，當有足夠的污染源或人為活動破壞，地下水系統(tǒng)也將遭受破壞而變得脆弱。因此，我們再日常的人類活動過程中需通過量化人類活動強度以及評價地下水環(huán)境的變化程度，來指導今后的我們的活動，并對地下水的保護采取合理的措施。為地下水管理提供可靠依據(jù)，為地下水合理利用提供建議，實現(xiàn)地下水可持續(xù)利。

參考文獻：

[1]王宏偉，劉萍，吳美瓊.基于地下水脆弱性評價方法的綜述[J].黑龍江水利科技，2007，35（3）：43-45.

[2]賀新春，邵東國，陳南祥，等.幾種評價地下水環(huán)境脆弱性方法之比較[J].長江科學院院報，2005，22（3）：17-24.

[3]嚴明疆，申建梅，張光輝，等.人類活動影響下的地下水脆弱性演變特征及演變機理[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2009，23（2）：1-5.

[4]孟素花，費宇紅，張兆吉，等.華北平原地下水脆弱性演變及對埋深變化的影響[J].南水北調(diào)與水利科技，2010，8（6）：78-81.

[5]彭穩(wěn)，裴建國.巖溶含水層脆弱性評價方法探討[J].水資源保護，2010，26（6）：9-15.