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地下水脆弱性评价及其编图是地下水污染防治工作的基础,也是地下水保护和管理以及土地利用规划的有用工具。
本文首先对地下水脆弱性的概念、内容、方法、问题与发展趋势进行了系统的综述。较详细地介绍了目前欧美国家在地下水脆弱性评价中广泛采用的DRSATIC指标体系法,在全面分析了研究区沧州市的自然地理、区域地质背景和水文地质条件的基础上,应用DRSATIC模型建立了沧州市区浅层地下水脆弱性评价指标体系,在GIS平台上,编制了沧州市区浅层地下水脆弱性分区图,根据评价结果,提出了一些基于地下水脆弱性评价的土地利用规划建议和地下水保护措施。
研究区沧州市位于华北平原东部滨海平原地区,地势平坦,距省会石家庄市220km,具有滨海城市特点。城市规模和人口数量中等,在中等城市中具有一定代表性。在水、工、环地质方面积累了丰富的资料和研究成果。
研究区地下水主要赋存于第四系松散层孔隙中,第四系沉积厚度一般在350-450m,为多种成因类型、多层结构的含水地质体。
沧州市的城市建设中除有一般城市所具有的环境地质问题之外,还有其自身地质环境原因造成的典型原生环境地质问题和次生环境地质问题。由自然因素为主形成的环境地质问题有海(咸)水入侵、土地盐渍化、沿海风暴潮、地下水引起的地方病;人为因素形成的环境地质问题有地下水降落漏斗、地面沉降和地下水污染等。目前,通过近几年水质调查及水质分析,沧州市深层水尚未受到污染,浅层水有不同程度的污染。沧州市污染源分为三类:工业污染源、农业污染源和地表水污染源。污染物经降水和灌溉通过溶解、淋溶作用下,将有害物质经包气带渗入含水层而污染地下水;河流中的污染物则通过侧渗或垂直入渗污染地下水。沧州市区面积虽小,但污染排放量相对较多,相对区域来看,污染较严重。
本文所涉及的地下水脆弱性研究主要是基于地下水固有脆弱性研究,即只考虑含水层水文地质内部本身因素。应用DRSATIC模型,建立了沧州市区浅层地下水系统脆弱性评价体系,对所含的地下水埋深、净补给量、含水层介质、土壤介质、地形坡度、包气带影响和水力传导系数7个评价因子进行类别划分和评分计算,最后得出综合脆弱性指数,按脆弱性指数高低将研究区划分为地下水脆弱性相对极高、较高、中等、较低、极低五个等级,脆弱性指数越高,脆弱性越高,含水层受污染的潜势就越大。
在评价过程中,利用GIS技术,通过数据的采集和编辑、空间数据库的建立、图形分析和空间分析实现地下水脆弱性评价编图。
从沧州市区浅层地下水系统脆弱性评价结果上看,沧州市区浅层地下水系统脆弱性的综合指数在98~140之间,对应DRSATIC指标体系法的指数值域范围23~226,沧州市区浅层地下水系统脆弱性变化幅度不大,整体处于中等水平。通过进行分区评价,沧州市区东北部浅层含水层相对与西南部脆弱。而目前沧州市区浅层地下水污染最严重的区域也分布的市区的东北部,脆弱性评价结果与实际污染状况具有符合性。
通过DRSATIC指标体系法在沧州市区浅层地下水系统脆弱性评价的应用研究,得到如下结论:
1、地下水系统脆弱性评价结果从趋势上较好地反映了沧州市区浅层地下水污染的难易程度,与实际污染状况整体上具有符合性,说明评价结果较好地反映了沧州市区浅层地下水防污能力。
2、DRSATIC指标体系法是一套较为成熟的地下水脆弱性评价方法。该方法在欧美的成功应用并积累了相当丰富的经验,我国在开展地下水脆弱性评价工作时,可以借鉴利用该方法,避免走弯路。通过对沧州市区浅层地下水系统脆弱性的评价应用,证明DRSATIC指标体系法可应用于我国类似地区的地下水脆弱性评价工作。
3、在评价过程,由于整个研究区内净补给量、地形坡度、水力传导系数差异性很小,在DRASTIC法的类别中属于同一级别,评分相同,失去了不同评价单元相互比较的意义,因此DRSATIC法在差异性较大的区域评价中更为有效。
4、评价结果的精确度取决于有代表性的且可靠的数据的数量,资料不足不仅造成分区困难,而且会使评价结果失真。
5、本次评价为含水层固有脆弱性评价,只考虑特定区域的地质、地形地貌、水文、水文地质等天然条件对人为活动所产生的污染物的总体防污性能,而没有考虑特定污染物的水文地球化学行为。因此,评价结果与地下水实际污染状况会有一定差异。