威海市地下水防污性能評價

王玉蓮，王振興，鐘振楠

(山東省第六地質礦產勘查院，山東 威海 264209)

0 引言

近年來，由于水資源短缺，人們對地下水資源的保護日益重視，因此，不同地質和水文地質條件下的地下水的防污性能評價研究成了國內外學者關注的熱門課題[1]。該文采用世界上使用最廣泛的美國DRASTIC模型，并依據威海市的具體情況，對威海市地下水防污性能進行了評價。

該文地下水防污性能為天然防污性能(Intrinsic vulnerability),是指在一定的地質與水文地質條件下，人類活動產生的所有污染物進入地下水的難易程度，它與含水層所處的地質與水文地質條件有關，與污染物性質無關[1]。

1 評價區自然概況

威海市位于膠東半島最東端，東、西、北三面瀕臨黃海，北與遼東半島相對，東及東南與朝鮮半島和日本列島隔海相望，西與煙臺市接壤。威海市地處中緯度，屬于北溫帶季風型大陸性氣候，四季變化和季風進退都較明顯。與同緯度的內陸地區相比，具有雨水豐富、年溫適中、氣候溫和的特點。年平均氣溫11～13℃，多年平均降水量778.4mm，多年平均日照2569.4h。

威海市為低山丘陵區，地勢起伏和緩，除少數山峰海拔500m以上外，大部分為200～300m的波狀丘陵。山體多巖石裸露，土層覆蓋較薄，平原多為濱海平原和山前傾斜平原。

威海市無大河，但水系尚發育。在各山脈之間發育和分布著各類間歇性河流。由于山脈臨近海岸，所以河流短促，流域面積與徑流量小，季節性變化大。主要有五渚河、徐家河、羊亭河、張村河等，是境內地表徑流入海的主要通道。

2 評價區水文地質條件

區內地下水類型較為簡單，依據地下水的賦存條件、含水層的水理性質及水力特征等，地下水含水巖組分為松散巖類孔隙含水巖組、變質巖-巖漿巖裂隙含水巖組、碎屑巖孔隙裂隙含水巖組。

2.1 松散巖類孔隙含水巖組

地下水主要賦存于坡積、洪積、沖積、海積砂礫石層中，分布于山間、河谷及濱海堆積區，受地形、地貌控制。在沿河地區，由上游至下游，含水層厚度由薄變厚，顆粒由粗變細；由河床向兩側，含水層厚度由厚變薄；垂直方向上，底部顆粒較上部粗，分選比上部好。在濱海地區，沿垂直海岸線方向，由內陸向沿海，顆粒由粗變細。

2.2 變質巖-巖漿巖類裂隙含水巖組

區內大面積出露，占總面積的70%以上，地下水主要賦存于風化裂隙及構造裂隙中。風化層深度一般在10～30m，該層地下水的富水性受地形、地貌、地層巖性、地質構造控制，一般單井涌水量<100m3/d，在匯水面積較大或受構造影響處，局部富水性較強，單井涌水量100～500m3/d。地下水交替循環強烈，水質良好，多為HCO3-Ca·Mg或HCO3·Cl-Ca·Na，礦化度≤1g/L。

2.3 碎屑巖孔隙裂隙含水巖組

在該區小面積出露，主要分布于海西頭以東中生代火山巖構造盆地中。巖性以安山巖、玄武凝灰巖為主。巖石原生孔洞裂隙不甚發育，僅有1～10m深的風化裂隙，且裂隙多被泥沙充填，富水性弱，單井涌水量<100m3/d，水化學類型以HCO3·Cl-Ca·Na和Cl·HCO3-Ca·Na為主。

3 評價區地下水環境特征

威海地區水文地質條件簡單，地下水資源較為匱乏，地下水唯一補給來源是大氣降水。以古老變質巖及侵入巖為主體所組成的丘陵山區，地形坡陡、崎嶇，巖石裂隙不發育，使大氣降水不易滲入，多以地表徑流形式運動，地下水流向與地表水系基本一致。地下水接觸大氣降水補給后，自分水嶺較大的水力坡度順坡而下，往往以潛流或下降泉的形式排入河谷。河谷第四紀孔隙水不僅得到山區地下水側向補給，還有大氣降水滲入補給，一部分地下水自上游流向下游，最終排泄入海，一部分蒸發排泄或人工開采。區內地下水由于受強烈的溶慮作用及海洋性氣候影響，水化學類型具有明顯水平分帶性，丘陵山區為礦化度<1g/L的HCO3型及HCO3·Cl型水，濱海地區則為礦化度1～2g/L的Cl·HCO3水。

4 地下水系統防污性能評價

目前國外現有的防污性能評價指數模型很多，共有30多種，其中，DRASTIC模型應用最為廣泛，DRASTIC評價方法是美國環境保護局(USEPA)和美國水井協會(NWWA)綜合了40多位水文地質學專家的經驗，于1985年合作開發的[2]，該方法已被許多國家采用。

4.1 評價因子的選擇及分級

根據DRASTIC模型，地下水系統防污性能主要受地下水埋深(D)、地下水凈補給量(R)、含水層介質(A)、土壤介質(S)、地形地貌(T)、包氣帶介質(I)和水力傳導系數(C)等因素影響。因此選擇這7項評價因子對地下水防污性能進行評價。各評價因子評分標準見表1[3]。

在DRASTIC方法所采用參數的基礎上，根據可獲得的資料和具體的水文地質條件，以降雨入滲補給量代替含水層的凈補給量，其他的因子不變。

4.2 確定權重

直接參考DRASTIC方法中給定的權重，即地下水埋深、降雨入滲補給量、含水層介質、土壤介質、地形坡度、包氣帶介質和含水層滲透系數的權重值分別為5,4,3,2,1,5,3。

4.3 指標計算

DRASTIC地下水系統防污性能指標由下式確定：

DRASTIC=5×D+4×R+3×A+2×S+1×T+5×I+3×C

具有較高指標的區域，則該區的地下水就易于被污染，反之亦然，DRASTIC指標提供的僅僅是相對概念，而不是絕對的。最小指標為23，最大指標為226，一般DRASTIC指標值在50～200之間，為計算方便，最大值折算為100，最小值約為10[注]甘肅省地質環境監測院,郭富赟、尹念文、魏玉濤等，甘肅省蘭州市城市環境地質調查評價報告，2007年。。

根據DRASTIC指標將地下水防污性能劃分為5個等級，見表2。

5 威海市地下水防污性能評價

5.1 評價程序

該次評價工作程序為：野外調查和資料收集→劃分評價單元、確定評價區指標參數→建立評分體系和權重體系→計算評價指標值→防污性能區域劃分→繪制脆弱性評價圖[4]。

5.2 資料來源

降雨入滲系數采用《山東省文(登)榮(成)環(翠)地區水文地質調查報告》的數據，降雨量采用多年平均降雨量；地形坡度主要根據威海市1∶5萬地形圖；地下水埋深、土壤介質、包氣帶介質、含水層介質根據該次調查工作調查的26個水點；滲透系數采用經驗值。

表1 地下水防污性能評價指標等級分量標準

表2 地下水防污性能評價程度劃分標準

5.3 評價結果

采用DRASTIC方法進行評價，得出威海市地下水防污性能指標值在54～82之間，分為地下水防污性能差(Ⅴ)、較差(Ⅳ)、中等(Ⅲ)3個級別。

(1)地下水防污性能差區(Ⅴ)：主要分布在威海市西北部第四紀覆蓋的區域以及楊家灘至東山口一帶，DRASTIC防污性能指標為80.1～82.3，該區表層主要為中粗砂，含水層巖性主要為中粗砂及礫石，地形坡度較小，地下水防污性能差，是市區地下水極易遭受污染的區域。

(2)地下水防污性能較差區(Ⅳ)：分布在威海市的大部分地區，DRASTIC防污性能指標為61.5～79.6，該區地表上覆地層薄或缺失，含水層巖性主要為砂礫石或花崗巖，地形坡度較大，地下水防污性能較差，是市區地下水容易遭受污染的區域。

(3)地下水防污性能中等區(Ⅲ)：主要分布在威海市布谷夼、陶家夼一帶，DRASTIC防污性能指標為54～56.2，該區地下水為基巖裂隙水，地表基巖裸露，含水層巖性主要為花崗巖，地形坡度大，地下水防污性能中等。

參考文獻：

[1] 鐘佐燊.地下水防污性能評價方法探討[J].地學前緣,2005,(4)：3-11.

[2] 張泰麗,馮小銘,劉紅櫻,等.DRASTIC評價模型在臺州市淺層地下水脆弱性評價中的應用[J].資源調查與環境,2007,2(28):138-144.

[3] 楊慶,欒茂田.地下水易污性評價方法——DRASTIC指標體系[J].水文地質工程地質,1999,(2)：4-9.

[4] 劉細元.江西省吉安市地下水系統防污性能評價[J].地質調查與研究,2006,(9)：217-221.