基于DRASTIC法的平原区孔隙地下水脆弱性评价

2017-09-20岳华英

山西水利 2017年8期

关键词：平原区硝酸盐脆弱性

岳华英

（1.太原理工大学，山西太原 030001；2.山西省水资源研究所，山西太原 030001）

基于DRASTIC法的平原区孔隙地下水脆弱性评价

岳华英

（1.太原理工大学，山西太原 030001；2.山西省水资源研究所，山西太原 030001）

在综合概述地下水脆弱性评价研究进展的基础上，利用DRASTIC综合评价法，选择补给量、包气带岩性、土壤质地、含水层渗透系数和含水层厚度等指标进行了山西省平原区孔隙地下水本质脆弱性评价。通过评价表明，全省平原区孔隙地下水本质脆弱性总体偏低，脆弱性指数在100以下，地下水不易遭受污染，仅在大同盆地脆弱性指数在存在较大的污染风险。

孔隙水；地下水；脆弱性评价；平原区；山西省

山西是水资源严重短缺的省份，水资源总量为123.8亿m3，人均占有量不足380m3，远低于国际公认的严重缺水地区界限。全省多年平均地下水资源量（1956～2000年）为86.35亿m3，可开采量为51.38亿m3，现状条件下已开发利用38亿m3。长期大量地开采地下水，造成地下水开采井群在平面位置和空间层位上高度集中，致使山西腹部地区地下水大面积超量开采，地下水位大幅度下降，形成以城市供水水源地和井灌区为中心的大面积地下水降落漏斗，产生了地面沉降、泉水流量锐减、水质恶化等一系列环境地质问题。

地下水脆弱性评价是区域地下水资源保护的重要手段，通过地下水脆弱性研究，区别不同地区地下水的脆弱程度，识别出地下水易于污染的高风险区，可以帮助决策者和管理者制定有效的地下水保护管理战略和措施。地下水脆弱性评价是对地下水开发利用过程中是否易受污染的本地评价，通过评价提出不同地区地下水脆弱性程度，进而为制定地下水保护方案提供基础。

1 评价方法及步骤

1.1 评价方法

DRASTIC评价方法是美国环境保护局和美国水井协会综合40多位水文地质学家的经验，于1985年合作开发的。该方法采用7个影响和控制地下水运动的因素，地下水脆弱性指数的计算公示如下：

对每一个DRASTIC参数给定了一个相对权重值，其范围为1～5，以反映各个参数的相对重要程度。对地下水污染最具影响的参数权重为5，影响程度最小的参数权重为1，权重为不可改变的定值，其中下标R表示指标值，W表示指标的权重。

1.2 评价步骤

1.2.1 建立指标体系

通过分析孔隙水脆弱性的影响因素，确定孔隙水脆弱性的评价指标，如图1所示。各地区可根据实际情况，建立适合本区的评价指标体系。

图1 脆弱性评价指标体系

1.2.2 建立权重体系

对于权重，各地区可根据实际情况对指标权重进行适当调整，但要求指标权重和等于20，以便进行评价结果的对比，因此建立体系如表1所示。

1.2.3 评价标准

根据各指标的评分和权重值，得到地下水脆弱性综合指数取值。地下水脆弱性级别与综合指数对应关系如表1，表2所示。

表1 孔隙水脆弱性评价指标权重体系

表2 孔隙水脆弱性评价标准

2 实例研究

2.1 评价指标选取赋值

本次山西省平原区孔隙地下水评价主要采用指标根据当地水文地质条件和含水层要素确定，包括：包气带岩性、土壤特性、降雨入渗补给量、地下水埋深、河网密度、含水层厚度和渗透系数。

包气带岩性：利用平原区小于8m包气带岩性图；降雨入渗补给量：2014年平原区降雨入渗补给量；土壤特性：利用山洪灾害下发的土壤质地图；地下水埋深：2014年年末地下水埋深数据；河网密度：利用山洪灾害下河流为河长，以县为单位统计河网密度；

含水层厚度和渗透系数：采用山西省平原区水文地质参数分区图成果。

根据相关资料，参考DRASTIC方法指标等级划分标准，对每个评价指标进行全面了解和研究，进而对孔隙水评价指标等级进行划分。

2.2 评价结果

通过以上评价，得到山西省平原区孔隙地下水脆弱性评价结果。山西省平原区地下水脆弱性总体较低，脆弱性指数在100以下面积占到80%以上，其中在大同盆地西南部和太原盆地南部较高，存在地下水污染风险。

2.3 成果验证

本次地下水脆弱性评价过程中收集了347个水质监测站点进行硝酸盐浓度等值线图绘制。

地下水中硝酸盐浓度背景值一般低于2mg/L，如果明显高于这个值意味着人为污染。在地下水脆弱性高的地区，硝酸盐浓度值一般较高。通过平原区地下水水质监测数据绘制硝酸盐浓度分区图进行脆弱性成果合理性校核。

在大同盆地、忻州西部区县、临汾盆地北部以及运城沿黄一带硝酸盐浓度较高。对比全省地下水脆弱性评价结果看出，评价结果基本和地下水水质监测结果吻合，说明本次评价结果可靠。通过两个脆弱性分区结果和硝酸盐浓度分区结果吻合度进行评价，吻合度在80%以上，说明本次脆弱性评价结果较合理。

3 结论及建议

3.1 结论

本次地下水脆弱性评价采用了DRASTIC方法对山西省平原区孔隙水地下水进行了脆弱性评价，在孔隙水评价结果中采用指标：土壤特性、包气带岩性、补给量、地下水埋深、含水层厚度和渗透系数，最终采用硝酸盐浓度进行评价结果校核。山西省平原区作为我省政治、经济和文化中心，地下水作为最为重要的战略支撑资源，地下水供水安全对本区的发展有着极为重要的意义。通过本次评价可知，山西省平原区地下水脆弱性总体较低，其中中等以下面积占到80%以上，其中在大同盆地和太原盆地较高。

在大同盆地、忻州西部区（县）、临汾盆地北部以及运城沿黄一带硝酸盐浓度较高。对比全省地下水脆弱性评价结果看出，评价结果基本和地下水水质监测结果吻合，说明本次评价结果可靠。通过对脆弱性分区结果和硝酸盐浓度分区结果对比分析可知，吻合度较高，说明本次脆弱性评价结果较为合理。

3.2 建议

第一，进行分盆地降尺度平原区孔隙地下水脆弱性评价。本次评价过程中基于宏观指导出发，并且全省所有平原区采用指标相同，因而评价结果的合理性方面有待进一步考证。因此在未来开展工作中建议对平原区逐一评价，针对每个盆地不同地下水特征，进一步细化指标的选择，绘制大比例地图，便于更好地指导实践工作。

第二，本次初步对平原区孔隙地下水进行了脆弱性评价，但对山西省而言，山丘区面积占绝大多数，并且全省岩溶山区面积大，岩溶水对全省的供水意义更加重大，因此建议开展对全省岩溶山区脆弱性进行评价的工作。

第三，本次结果校核中水质数据来源于各地收集，数据的时效性、可靠性方面有待商榷。建议对全省各县水源地进行取样化验，确保硝酸盐浓度可靠。