基于GIS下的南票地区地下水脆弱性评价

2017-05-09殷福嘉

黑龙江水利科技 2017年2期

关键词：脆弱性评价

殷福嘉，韦南

(辽宁水利土木工程咨询有限公司，沈阳 110000)

基于GIS下的南票地区地下水脆弱性评价

殷福嘉，韦南

(辽宁水利土木工程咨询有限公司，沈阳 110000)

评价地下水质量的重要方法之一就是探究地下水的脆弱性，探究地下水脆弱性不仅对地下水的开发、利用、保护具有重大作用，而且也对防止水文地质灾害现象的发生有必要的研究意义。将GIS软件作为研究基础，充分考虑影响南票地区地下水脆弱性的各种因素，构建了南票地区地下水脆弱性评价指标体系，利用GIS分析技术，对南票对区地下水敏感性作出评价并为南票地区的地下水开发与利用提出建议。

地下水脆弱性；GIS软件；南票地区；评价指标体系

国外学者在很早针对地下水脆弱性展开了各种研究工作，法国学者Margat第一次提出“地下水脆弱性”这一科学术语。虽然地下水脆弱性还没有准确的定义，但现在大家较为认可的定义：地下水受到污染物损害的可能性与倾向性。我国虽涉及该领域较晚，但也取得一定研究成果：郑西来等[1]以山东青岛市大沽河地下水库为研究视角，以MapInfo为研究工具，探讨研究了该水库的水资源脆弱性；张保祥等[2]以泰国清迈盆地为研究区域，充分将DRASTIC研究方法与ArcViewGIS软件相结合，评估了该盆地的地下水脆弱性并对地下水脆弱性分区进行了准确描绘；卞建民等[3]结合吉林西部通榆县的地下水现状，运用GIS技术，将该地区的地下水脆弱性分区进行了详细绘制脆弱性分区图。

南票地区地下水不仅供给南票居民作为生活用水，而且对该地区的经济发展及生态环境起着相当重要的作用。近几年，由于该地区工农业的快速发展及人口数量的猛增，人们对地下水的需求量不断加大。但是由于过度开采水资源，造成了地下水发生了水位下降、水量减小、小方面塌陷沉降等现象；并且由于人类一系列负面活动，导致地下水水质遭受污染，严重制约该地区的人民的生活和经济的发展。所以，将GIS软件作为研究基础，充分考虑影响南票地区地下水脆弱性的各种因素，构建了南票地区地下水脆弱性评价指标体系，利用GIS分析技术，对南票对区地下水敏感性作出评价是十分必要的。

1 研究区域概况

1.1 自然概况

研究区坐落于辽宁葫芦岛市，在其市区的最北端，位于东经120°16′-120°58′和北纬40°56′-41°58′之间，与朝阳、锦州等城市相邻，整个区域面积达到518km2，人口数为28万人(如图1)。南票区山岭、丘陵连绵，地势西高东低，河流大多为顺北南流。该地区处于温带半干旱季风气候带，全年多风少雨且降水量分配不均，6-9月份为汛期，多年平均降水量为525mm，年均气温为9.0℃。

1.2 水文地质概况

研究区位于辽宁女儿河的中游地区的漫滩上，地面高程约为57.5-65.2m，地形平坦。南票区的地层主要是第四系的松散冲积层，岩性为卵石、圆砾、砾砂、粗砂、黏土等(渗透系数如表1所示)，堆积的厚度从北到南，逐渐增大。南票区地下水丰富，各个勘察点均能勘测到地下水，地下水类型为第四系孔隙潜水，赋存中砾砂、圆砾、卵石层中，与河水等地表水连为一体。该勘探得该地区的地下水对混凝土没有腐蚀作用。地下水来源为女儿河水侧向径流及降水两个方面，以侧向径流及蒸发形式排泄。

图1 南票地区地理位置图

岩土名称渗透系数/cm·s-1水平Kh垂直Kv参透性等级砾砂①1.7×10-2中等透水圆砾②1.8×10-1强透水黏土②16.7×10-75.1×10-7极微透水粗砂②21.0×10-2中等透水卵石③2.1×10-1强透水

2 基于GIS的地下水脆弱性综合评价

2.1 构建地下水脆弱性评价体系

构建评价体系在充分考虑影响南票地区地下水脆弱性的各种因素基础上，把南票地区地下水脆弱性内涵作为根据，结合南票地区当地实际的地质条件和生产发展，以独立性、公平性、可获取性为构建原则，利用GIS软件，成功构建南票地区地下水脆弱性指标评价体系[4〗。

图2 南票地区地下水脆弱性指标评价体系图

将地下水埋深(D)、含水层渗透系数(P)、水网密度指数(W)、耕地比(X)、地下水开采量(G)、施肥量(F)等6个因素作为本次南票地区地下水脆弱性评价体系包括了6个评价指标[5]。指标的评分标准见表2。

2.2 客观权重赋值

原来的评价体系中太多数的学者选用专家经验打分定权，本次评价将ApH作为赋值的方法，采用评价者的客观判断和数学计算相配合的方式，客观准确的对各个指标进行权重赋值工作。

本来权重赋值方法步骤如下：①同时构建6个评价指标的对比矩阵[6]；②分别计算各个指标的权重数值；③检查各个权重数值的赋值一致性，得到的权重结果见表3。

表2 南票地区地下水脆弱性评分标准表

表3 南票地区地下水脆弱性指标权重表

2.3 评价过程

本次评价充分利用指数评价法与GIS相结合的技术手段对南票地区地下水脆弱性进行评价分析[7]。

2.4 评价结果及分析

1)南票地区北部及西南部区域为高脆弱性地区，高脆弱性地区面积大约是整个南票地区的26.02%，为134.78km2。这个地区矿业开发工厂比较集中，虽然降水量多，地下水资源比较丰富，但是过多的人口、发达的工业造成该地区地下水污染严重且地下水的需求量较大，地下水资源保护力度低，为高脆弱性地下水区域。

2) 南票地区主要的中心城市区域为本次研究的中脆弱性地区，占地面积大约为291.76km2，占整个南票地区的56.32%。该地区的地下水潜水的埋藏深度约为14m，包气带的整体厚度不厚且以大约2-5m厚的沙质土壤、黏土为主要岩性[8]。该地区为南票地区居民生活用水、工业用水的供给集中地，该地区城市化较高，有限的植被不能较好的保护地下水资源且该地区地下水自然补给功能较弱，造成地下水极易受到破坏威胁。

3)本次评价结果为低脆弱性地区为邻近女儿河上游的漫滩地区和部分平原地区，整个区域面积为91.46km2，约占南票地区面积的17.66%。该地区长年降水量多，地下水资源较为充沛。区域内植被数量较多，可有效保护地下水资源。含水层厚度约为23米左右，地下水自我净化能力强。该区域人口密度小，人类的开发生产活动对该区地下水资源系统基本没有影响[9]。

3 建议

在开发和使用南票地区地下水资源时，应该重点关注高脆弱性地下水地区，科学制定开发计划和方案，最终达到人类生活、工业发展、地下水利用相互平衡的目标。针对南票地区的地下水开发与利用提出以下建议：

1)重点关注高、中脆弱性区域的地下水资源，合理科学的制定开采方案和开采位置，及时监测地下水位变化，防止出现地质灾害现象。

2)对于地势平坦的低丘陵地区，兴建水利工程，涵养水源，调节地下水含量。大力进行生态环境建设工作，以免水土流失现象的发生。

3)调整了南票地区的产业结构，重点推广低污染、高效益的高新产业，大力推广清洁工艺，减少工业生产对地下水的污染[10]。

4 结语

考虑影响南票地区地下水脆弱性的各种因素，综合构建了南票地区地下水脆弱性评价指标体系，本次评价将ApH作为赋值的方法，采用评价者的客观判断和数学计算相配合的方式，客观准确的对各个指标进行权重赋值工作，该评价体系具有强烈的主导性、独立性、客观性。利用GIS的分析技术，对南票地区地下水脆弱性做了客观全面的评价，设计高脆弱性、中脆弱性、低脆弱性3个指标区域，基本符合现实中的自然地质条件，并为南票地区的地下水开发与利用具有指导作用。

[1]郑西来，李涛，贾丽华.基于MapInfo的大沽河地下水库脆弱性评价[J].中国海洋大学学报，2004，36(06)：1023-1028.

[2]张保祥，万力，JADEJ.DRASTIC地下水脆弱性评价方法及其应用——以泰国清迈盆地为例[J].水资源保护，2007，23(02)：38-42.

[3]卞建民，李立军，杨坡.吉林省通榆县地下水脆弱性研究[J].水资源保护，2008，24(03)：4-7.

[4]姜桂华，王文科，乔小英，等.关中盆地地下水特殊脆弱性及其评价[J].吉林大学学报：地球科学版，2009，39(06)：1106-1111.

[5]吴登定，谢振华，林健，等.地下水污染脆弱性评价方法[J].地质通报，2005，24(10-11)：1043-1047.

[6]姚文峰，张思聪，唐莉华，等.海河流域平原区地下水脆弱性评价[J].水力发电学报，2009，28(01)：113- 118.

[7]王丽红，王开章，李晓，等.地下水水源地脆弱性评价研究[J].中国农村水利水电，2008(11)：22- 25.

[8]李绍飞，王勇，毛慧慧，等.地下水脆弱性模糊评价方法的探讨与应用[J].中国农村水利水电，2008(04)：17-20.

[9]高素丽.辽河流域河道生态工程建设方案[J].水土保持应用技术，2011(06)：35-38.

[10]李学森.凌河流域水资源现状及保护措施[J].水土保持应用技术，2015(03)：36-37.

1007-7596(2017)02-0033-03

2017-02-17