武威市凉州区地下水污染现状评价探析

2017-08-28张玲

地下水 2017年4期

关键词：凉州区污染区武威市

张玲

(甘肃省地矿局水文地质工程地质勘察院，甘肃张掖 734000)

武威市凉州区地下水污染现状评价探析

张玲

(甘肃省地矿局水文地质工程地质勘察院，甘肃张掖 734000)

武威市凉州区地处我国西北干旱区，是以地下水为主要供水水源的农业城市。自上世纪90年代以来，伴随区内工农业经济的持续发展，浅层地下水已受到不同程度的影响。为查明该区域地下水污染现状，采用参数分级评分叠加指数法对该区地下水现状污染进行综合评价分析，结果表明：评价区90.32%的采样点地下水受到了不同程度的污染，以严重污染和轻污染为主，北部浅埋区较南部深埋区污染严重。

凉州区；污染；参数分级评分叠加指数法；地下水

武威市凉州区地处我国西北干旱区，是一个以地下水为主要供水水源的农业城市，部分居民生活用水及工农业生产用水主要依赖地下水。自上世纪90年代开始，伴随区内工农业经济的持续发展(灌溉面积扩大、人口增长、工业产值增加等)以及城市规模的扩张，地下水用水量不断增加，固体废物垃圾与污水排放量也随之剧增，在地下水浅埋区域，浅层地下水已不同程度的受到了影响，因此，急需查明区内地下水污染情况，以确保该区地下水资源的可持续利用。

1 评价区概况

评价区位于甘肃省河西走廊东端、石羊河流域中部，属于石羊河流域祁连山山前冲洪积倾斜平原区，总体上为一地势开阔平坦、略向北东倾斜的第四系冲洪积平原。

武威市凉州区属河西冷温带干旱区，具典型内陆干旱气候特征，冬季寒冷干燥，降水稀少；夏季降水集中，日照长，太阳辐射强，蒸发量大，昼夜温差大。区内多年平均气温7.9℃，多年平均降水量165.4 mm，蒸发量为2 100 mm，是降水量的十几倍。武威市凉州区主要河流自东向西有黄羊河、杂木河、金塔河和西营河,均属内陆河流域石羊河水系，其补给来源主要为降水(65%)、地下水(30%)和冰川融水(5%)。各河流年内来水量不均匀，6～9月径流量占年径流量的67%～74%，4月占13%～18%，10～12月占8%～9%，1～3月占3%～14%，与降水量同步变化。河流出山后在戈壁带全部渗失，评价区内无常年有水河流。至洪积扇缘又以泉的形式溢出并汇集成石羊河，向北流入民勤盆地。

评价区地下水为第四系松散岩类孔隙水，含水层主要为第四系中上更新统单一大厚度的砂砾卵石层，厚度由南西向北东逐渐变薄，大致以城区为界，城区以北地区含水层厚度50～100 m，城区及南部地区含水层厚度大于100 m。地下水水位埋深亦呈现由南西向北东逐渐变浅的规律，评价区西南部地下水水位埋深大于50 m，城区地下水水位埋深10～50 m，向北东逐渐过渡至10 m，城区北部金羊乡及新城杨家坝河两岸一带地下水水位埋深小于10 m，杨家坝河及城区西北方向的石羊河河谷中有地下水渗出。地下水的补给主要来源于南部地下径流侧向流入，其次为极少量的田间灌溉水、大气降水的垂直入渗补给。地下水自南西向北东方向运移，水力坡度2.03‰～5.48‰，南部及东南部较大，北部较小。地下水大部分以侧向径流的方式流出区外，评价区大量的人工开采也是地下水的主要排泄方式。另外，受地形控制，河谷地段有地下水溢出地表转化为河水，这也是地下水排泄的一种方式。

2 评价因子

本次地下水污染现状评价主要进行无机组分评价，是在分析评价区污染源和水文地质条件的基础上，以采取的31个地下水样分析结果为依据，选取评价因子进行评价。

根据《地下水污染地质调查评价规范》(DD2008-01)要求结合本次水质检测结果及水质长观孔监测项目，污染评价因子选取总硬度、溶解性总固体、SO42-、Cl-、HCO3-、钠钾、NO3-、NO2-、NH4+、F-10项长期监测因子和铁、锰、锌、碘、汞、砷、硒、镉、六价铬、铅、铝11项微量元素共计21项。

3 背景值的选取

背景值的选取原则上依据最早的分析资料，且选取点周边无明显的污染源。区内地下水质监测始于1989年，我国在上世纪末提出加快城市化进程，城市化进程的加快，势必对地下水水质产生影响，因此10项长期监测因子背景值的选取依据水质长观孔上世纪80-90年代10年(每年一次共10次)监测结果，采用公式1进行数理统计确定；11项微量元素大于90%的点均为最低检测值，因此11项微量元素背景值为最低检测值。

(1)

现状评价区地下水质量基本以城区北部为界分为两个区，地下水质水质相差较大，背景值的选取应分区进行。北部地下水质较差区824号水质长观点位于海藏寺寺庙内，周边基本不具备工业、农业及城市生活污染的条件，因此该区背景值为824号长观点80-90年代10年监测值分析计算结果(见表1)。南部水质较好区761号水质长观点位于高坝镇牛家花园，牛家花园1987年被武威市人民政府公布为市级重点文物保护单位，周边不存在污染条件，且地下水水位埋深大于60 m，因此该区背景值为761号长观点80-90年代10年监测值分析计算结果(见表1)。

表1 地下水污染现状评价无机组分长观因子背景值计算表

图1 地下水污染因子污染率柱状图

4 评价方法

国内外地下水污染评价方法较多，主要有单因子污染指数法、综合污染指数法、层次分析评价法、统计分析方法、灰色系统和模糊数学方法、参数分级评分叠加指数法等。单因子污染指数法方法简单，但由于评价指标之间背景值差异较大，污染指数在评价指标之间无法对比，不能整体反映地下水污染状况，该方法通常结合其他方法共同使用；综合污染指数法主要包括代数叠加法、几何均数法、内梅罗污染指数法和均方根法4种，这些评价方法得到的评价结果会出现失真或物理意义不明确等情况，对单一污染源地区较适用；层次分析评价方法适用于评价指标较少的污染评价，且受人为因素影响较大；参数分级评分叠加指数法适用于污染组分的背景值差异较小的情况。

评价区背景值差异不大，不存在明显的污染源，根据评价区实际情况，结合各种方法的优缺点及适用性，确定采用参数分级评分叠加指数法进行地下水现状污染综合评价。

参数分级评分叠加指数法的基本步骤为：

(1)按式2计算单因子污染指数；

(2)

式中：I为单因子污染指数，无量纲；Ci为某项评价因子的实测值，mg/L，小于最低检测值按最低检测值计；Coi为某项评价因子的背景值，mg/L。

(2)根据单因子评价中计算的I值按表2进行评分；

(3)根据式3计算PI值。

(3)

式中：PI为叠加指数；Fi为单点评价因子i的评分；N为评价因子数。

(4)依据PI值对地下水污染程度进行分级(见表3)。

表2 参数分级评分标准

表3 综合污染评价分级表

5 评价结果

根据单因子污染指数计算结果(见表4)，污染因子污染率达到40%以上的为NO3-(见图1)，多为轻污染，最大污染指数4.10；污染因子污染率30%～40%的为SO42-、钠钾和NO2-，轻污染和严重污染相当，SO42-最大污染指数7.52，钠钾最大污染指数8.17，NO2-最大污染指数达到298.68；污染因子污染率20%～30%的为溶解性总固体、Cl-和铁，多为轻污染，溶解性总固体最大污染指数2.55，Cl-最大污染指数3.59，铁最大污染指数达到8.75；污染因子污染率10%～20%的为F-，均为轻污染，最大污染指数1.53；其余污染率小于10%的污染因子为总硬度、NH4+、锰、锌、碘、硒、镉、六价铬，除NH4+和锰为严重污染，其余因子均为轻—中污染；HCO3-、汞、砷、铅、铝五项均未污染。