区域地下水系统防污性能评价方法探讨与验证--以鲁北平原为例

区域地下水系统防污性能评价方法探讨与验证--以鲁北平原为

例

刘春华;张光辉;王威;孟素花;杨丽芝;纪汶龙;刘治政

【摘要】In regional groundwater vulnerability assessment, the impact factors are multiple and complex, and hence it is difficult to determine the evaluation system and the weights of factors objectively. This problem has affected the credibility of the assessment results. Selecting the Northern Shandong Plain as the study area, the authors used innovative overlay and index method. The conventional DRASTIC model was improved and converted into DRITCS model to evaluate groundwater vulnerability. The evaluation factors of DRITCS model included the groundwater depth, integrated lithology of the aeration zone, thickness of clay layer with the thickness of a single layer over 0.5 m within 2 m of land surface, aquifer thickness, permeability coefficient, and net recharge. A key factor in groundwater vulnerability assessment was determined reasonably, which represented the changes of the clay layer in the aeration zone. The DRITCS model was used to evaluate the groundwater vulnerability in northern Shandong plain as an example and was verified by nitrogen pollution status of the study area. The verification of groundwater vulnerability assessment results of northern Shandong plain indicates that the proposed method can reflect objectively the spatial differences and regional distribution characteristics of groundwater vulnerability caused by phase transition of the basin. It is proved that the DRITCS Model has good

practicability.%区域地下水系统防污性能评价，面临影响因子多又复杂、评价指

标难以客观性选定和权重不易确定等难题，以至严重影响评价结果的可信性。本文以鲁北平原为例，在以往地下水脆弱性评价常用的DRASTIC 模型基础上，采用创新的迭置指数方法，改进为“DRITCS 法”，选择地下水位埋深、包气带综合岩性、地表2 m内单层厚度大于0.5 m的粘土层厚、含水砂层厚度及其渗透系数、和地

下水净补给量等因子，组成区域地下水系统防污性能评价模型。合理地确定了区域地下水系统防污性能评价中关键指标——包气带粘性土层变化影响，并在鲁北平

原示范性应用和通过以面源污染为主的三氮污染现状验证的结果表明：本文提出的方法能够客观地反映流域性相变造成的地下水系统防污性能空间差异性和区位分布特征，具有较强的实用性。

【期刊名称】《地球学报》

【年(卷),期】2014(000)002

【总页数】6页(P217-222)

【关键词】区域地下水;防污性能;包气带;粘性土层;评价与验证

【作者】刘春华;张光辉;王威;孟素花;杨丽芝;纪汶龙;刘治政

【作者单位】中国地质科学院水文地质环境地质研究所，河北石家庄 050061; 山

东省地质调查院，山东济南 250013;中国地质科学院水文地质环境地质研究所，

河北石家庄 050061;山东省第一地质矿产勘查院，山东济南 250014;中国地质科

学院水文地质环境地质研究所，河北石家庄 050061;山东省地质调查院，山东济

南 250013;山东省地质调查院，山东济南 250013;山东省地质调查院，山东济南250013

【正文语种】中文

【中图分类】X523;X820.6

自 Margat(1968)提出“地下水脆弱性(Groundwater vulnerability)”以来, 国内

外水文地质学家和有关研究部门都在试图客观表达“地下水脆弱性”(又名“防污

性能”), 以便更好地利用和保护地下水。美国环保署(USEPA)和国际水文地质协会(IAH)提出, 地下水系统对人类活动或自然变化的有效敏感性具有固有脆弱性和特殊脆弱性之分, 前者表征地下水系统对污染和人类活动影响的内在固有敏感性,后者表征地下水对某一特定污染源或人类活动影响的脆弱性(张丽君, 2006)。

由于各个地区水文地质条件不同, 所以, 涌现出许多种地下水脆弱性评价方法。Foster方法(GOD 法)以地下水露头、包气带地层岩性和地下水位埋深作为主要评

价指标, 在英国应用于水源地污染风险的地下水脆弱性评价中。Aller等(1987)提出的DRASTIC方法, 以地下水位埋深(D)、地下水净补给量(R)、含水层岩性(A)、土

壤岩性(S)、地形坡度(T)、包气带影响(I)和含水层渗透系数(C)等作为主要评价指标, 在美国、加拿大、南非和欧共体等国家较广泛采用。但是, 该方法应用中各指标之间存在较多的重复性, 对评价结果具有一定的不确定性影响。

国内的地下水脆弱性研究始于 1996年, 欧盟与中国合作将DRASTIC方法推荐我

国应用。我国学者曾从不同的角度, 探讨了“地下水脆弱性”各种方法(杨庆等, 1999; 钟佐燊等, 2005; 马荣等, 2011; 张翼龙等, 2012; 邹胜章等, 2014), 也发现了在平原区区域地下水脆弱性评价中, DRASTIC方法存在上述不足带来的明显影响。杨庆等(1999)直接利用DRASTIC法评价了大连市地下水易污性。雷静等(2003)在DRASTIC法的基础上, 增加了土壤有机质含量和地下水开采量等指标, 去掉了包气带岩性等3项指标, 在唐山平原区应用。范琦等(2007) 将DRASTIC法改进为DRUA模型, 在河北栾城地区进行了地下水脆弱性评价。严明疆等(2009)在研究了