平顶山市中深层地下水防污性能评价及保护措施研究

王新新，黄继超，孟 飞

（河南省地质局生态环境地质服务中心，河南 郑州 450053）

1 研究区概况

1.1 中深层地下水含水层特征

研究区地处华北地台南部边缘区，处于豫西山地和淮河平原的过渡地带，地貌类型主要为山地、岗地和平原。根据前人工作成果及本次工作取得的资料，中深层含水层（岩组）主要分布于汝河河谷、沙澧河冲积平原及部分山前倾斜平原，面积为2 808.69 km2。组成岩性主要为下更新统、上第三系的泥质卵砾石、砂砾岩、泥灰岩。结构较紧密，泥质或钙质胶结，多呈半固结状或固结状，其储水和导水性能较差。含水砂层底板埋深在山前一般小于100 m，含水层顶板埋深一般在60～100 m之间。含水砂层厚度在郏县、叶县东部30～60 m，其他地区一般10～30 m。

河流两侧的泛流堆积物主要为粉土、粉质黏土夹薄层粉细砂，所以富水性差异较大。区内中深层地下水可开采资源量为4 833.58×104m3，地下水化学类型主要为HCO3-Ca型、HCO3-Ca·Mg 型、HCO3-Ca·Na 型、HCO3-Ca·Mg·Na 型、HCO3-Na·Ca 型和HCO3·SO4-Ca·Mg 型。地下水含量超标的主要定类因子有锰、硝酸盐和总硬度，一般有1～3项因子含量超标1～3.1倍。

1.2 中深层地下水的补给、径流与排泄条件

研究区中深层地下水在平原区不能直接得到大气降水的入渗补给，其补给来源主要为上游地下水的径流补给和浅层地下水的越流补给；在山前地带可以间接得到大气降水的入渗补给。天然条件下，中深层地下水自西北向东南径流，与地形坡降一致，水力坡度1‰～2.40‰。山前含水层颗粒较粗，地下水径流条件较好，平原区含水层颗粒较细，地下水径流条件相对较差。人工开采和侧向径流是中深层地下水的主要排泄方式。

1.3 中深层地下水污染现状

根据本次研究，研究区内Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类水分布于中深层地下水水质评价区的绝大部分区域，面积约2 242.64 km2，占评价区总面积的91.20%。该区无超标因子，属Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类水，可直接饮用；Ⅳ类水区，主要分布于宝丰县北部、鲁山县西南部和舞钢市东南部等地，面积约208.71 km2,占评价区总面积的8.49%。含量超标的主要定类因子有锰、硝酸盐和总硬度。一般有1～3项因子含量超标1～3.10倍，超标倍数不多，经适当处理后可以饮用；Ⅴ类水区，主要分布于舞钢市区东部，面积约7.73 km2，占评价区总面积的0.31%。含量超标的主要定类因子有浊度、总硬度、硝酸盐、溶解性总固体和锰等。一般有1～5项因子含量超标，且超标倍数较多，部分区域水质相当差，不宜饮用。

2 参数与模型的选取

2.1 评价单元的划分

以基岩出露区及基岩埋深不大于50 m 的区域界线为界，为松散覆盖层厚度大于50 m的区域，总面积2 808.69 km2。按照地下水系统，先将评价区划分为2 个大区，即Ⅰ区：汝河、沙河河谷及冲积平原强富水区、Ⅱ区：汝河、沙河、滚河山前倾斜平原及澧河冲积平原中等富水区；再根据地形地貌及水文地质条件，将Ⅰ区进一步划分为Ⅰ1～Ⅰ5等5个评价单元，Ⅱ区进一步划分为Ⅱ1～Ⅱ11等11 个评价单元，共计16 个评价单元。各评价单元的分布情况图（略）。

2.2 评价方法

2.2.1 评价模型的确定

基于地下水的特殊性，其水质保护最主要的原则应是以防为主，即防止污染物进入地下水系统和主要含水层。通过对地下水脆弱性的评价分析来掌握不同等级脆弱性的分布情况，特别是了解地下水水质脆弱性高即易于遭受污染的地区，对于地下水水源保护、具有极大的指导意义。中深层地下水含水层通常位于浅层地下水含水层和隔水层之下，一般情况下不容易受到污染，影响其防污性能的因子相对比较简单，根据区域水层地质条件，充分考虑评价对象的特殊性，经过反复比较，确定选用“DLCT”模型进行中深层地下水防污性能的评价。

2.2.2 影响因子权重值的确定

按照各因子对防污性能影响的大小赋予权重值，影响最大的权重值为5，最小的为1，具体分配如下：含水层埋深（D），权重值为5；隔水层岩性（L），权重值为4；隔水层的连续性（C），权重值为5；隔水层厚度（T），权重值为4。

地下水水质脆弱性综合评分值根据以下公式计算：

式中：Pi——各个单项指标的评分；Wi——对应指标的归一化后权重值；i——各指标编号；n——指标总数，n=4。

根据评分值的范围，将地下水水质脆弱性进行不同等级的划分，以表示地下水水质脆弱性的相对高低，划分标准为①高脆弱性区（脆弱性指数＞5）；②中等脆弱性区（脆弱性指数4～5）；③低脆弱性区（脆弱性指数＜4）。

2.2.3 影响因子的评分标准

各因子的评分范围均为5～10，详见表1。防污性能越好，分值越低；防污性能越差，分值越高。

表1 “DLCT”评价模型中各因子的类别及评分标准一览表

2.2.4 防污性能指数的计算

防污性能指数（DI）的计算公式：DI=5×D+4×L+5×C+4×T，式中，D、L、C、T分别为各影响因子的评分值。

2.2.5 防污性能分级标准

DI值的范围为94～180。DI值越高，防污性能越差；越低，防污性能越好。防污性能共划分为3级，判定标准如下：Ⅰ级，DI＜120，防污性能很好；Ⅱ级，120≤DI＜140，防污性能好；Ⅲ级，140≤DI＜160，防污性能中等。

3 中深层地下水防污性能评价

依据上述评价方法，以水文地质和水资源计算分区作为评价单元，对中深层地下水的防污性能进行分区评价，评价结果表明，防污性能指数（DI）介于113～159 之间，其中，防污性能很好的有5个单元，分别是I5、II2、II8、II10、II11，DI值为113～117；防污性能好的有4 个单元，分别是II3、II4、II6、II7，DI 值为121～134；防污性能中等的有7 个单元，分别是I1、I2、I3、I4、II1、II5、II9，DI值为146～159。评价结果详图（略），见表2。

表2 平顶山市中深层地下水防污性能评价一览表

3.1 防污性能很好

分布在研究区东南部山前地带，面积约267.37 km2，占总面积9.52%。地下水位埋深60～70 m；隔水层岩性为粉质黏土；隔水层分布连续性好；隔水层厚度＞15 m；DI评分值＜120。

3.2 防污性能好

分布在研究区西北部，面积约53.13 km2，占总面积1.89%。地下水位埋深55～60 m；隔水层岩性为粉土—粉质黏土；隔水层分布连续性较好；隔水层厚度5～10 m；DI评分均值128。

3.3 防污性中等

分布在研究区大部分区域，面积约2 488.19 km2，占总面积88.59%。地下水位埋深55～65 m；隔水层岩性为粉土夹砂土；隔水层分布连续性差；隔水层厚度5～15 m；DI评分均值150。

4 中深层地下水保护措施

4.1 防污性很好区、好区保护措施

该区水资源保护工作的重点是加强对水源和水环境的保护。应加强对地表和浅层污染源的管控和防治，防止其对中深层地下水环境和水质产生不利影响。该区现状水质很好，为I～Ⅲ类水，应全面实施水环境、水源和水质保护工程，确保2025年和2030年均保持现状水质标准，并持续向好。

4.2 防污性中等区保护措施

该区水资源保护工作的首要任务是针对存在的污染隐患分项制定应对措施和治理方案，其次是注重水源和水环境的保护。该区现状条件下的开采强度较大，应结合开发利用规划方案，进一步优化开发利用结构和布局、控制开采量和水位、保护水质，有针对性地采取水源替代、封停地下水开采井、设置应急备用水源、水质保护和地下水监测等工程措施对中深层地下水开发利用行为进行规范，对中深层地下水资源进行保护。I1、I3、II1、II5和II11等5 个亚区现状条件下虽然存在锰、总硬度、溶解性总固体和硝酸盐等的超标问题，但主要是由形成地下水的水文地质条件引起的，属于原生的。除此之外，该区水质状况总体较好，应加强保护，2025年和2030年的水质保护目标均为保持现状水质标准。

5 结论

为研究和分析中深层地下水防污性，对地下水进行科学合理的保护。本次研究建立了“DLCT”模型作为评价体系，开展了中深层地下水防污性能研究，结论如下：一是研究区中深层地下水防污性能评价共划分了16个评价单元，经评价，防污性能很好的有5 个单元，DI 值为113～117；防污性能好的有4 个单元，DI 值为121～134；防污性能中等的有7 个单元，DI 值为146～159。二是根据中深层地下水资源保护目标要求，防污性能中等区覆盖规划区的绝大部分区域，总面积2 488.19 km2。地下水质量类别主要为Ⅰ～Ⅲ类，局部为Ⅳ～Ⅴ类，主要超标因子为锰、总硬度、溶解性总固体和硝酸盐等，主要因地质原生因素引起，水质状况总体一般。水资源保护工作的首要任务是针对存在的污染隐患分项制定应对措施和治理方案，其次是注重水源和水环境的保护。防污性能很好、好区主要分布于规划区内的山前冲积平原地带，分散性较大，总面积320.50 km2。地下水质量类别为Ⅰ～Ⅲ类，水质较好。水资源保护工作的重点是加强对水源和水环境的保护。应全面实施水环境、水源和水质保护工程，确保保持现状水质标准，并持续向好。三是此次研究为中深层地下水脆弱性评价和科学合理保护研究提供了一定参考和借鉴。