基于改進的DRASIC泗陽城區淺層地下水防污性能評價

郭正法

（江蘇省水文地質工程地質勘察院，江蘇淮安223005）

基于改進的DRASIC泗陽城區淺層地下水防污性能評價

郭正法*

（江蘇省水文地質工程地質勘察院，江蘇淮安223005）

地下水防污性能評價是管理部門制定地下水污染防治措施和地下水資源保護區劃的重要依據。在目前使用最廣泛的DRASTIC模型的基礎上，結合泗陽城區的水文地質條件，對DRASTIC模型進行了改進，建立了符合泗陽城區的DRTA模型評價淺層地下水的防污性能。DRTA模型包含地下水埋深（D）、包氣帶評分介質（R）、包氣帶評分介質厚度（T）以及含水層厚度（A）4個影響因子。結果表明：在特定的水文地質條件下，采用改進的DRASTIC評價方法將泗陽城區淺層地下水系統防污性能劃分為防污染性能中等區（Ⅰ區）和防污染性能較差區（Ⅱ區）2個等級區，能夠較真實地反映泗陽城區淺層地下水防污性能。

淺層地下水；防污性能；DRASTIC；泗陽城區

泗陽城區地處洪澤湖北部黃泛沖積平原區，京杭運河、廢黃河穿城而過，淺層地下水主要賦存于第四系松散層孔隙中。近年來隨著城市化進程迅速推進，化工、紡織工業以及機械制造業等工業生產如雨后春筍般崛起；農業污水灌溉及化肥的使用以及生活污水的排放、生活垃圾的隨意堆放，對城區的包氣帶土層、地表水體進行直接或間接的污染。地下水體一旦污染，在短時間內將很難治理，因此，地下水治理應以防為主，開展泗陽城區淺層地下水防污性能評價，可為管理部門及時制定地下水污染防治措施和地下水資源保護區劃提供依據。

1 DRASTIC評價方法

DRASTIC評價方法是由美國環境保護署（EPA）于1987年提出，是宏觀尺度上大范圍區域地下水防污性能評價的經驗模型[1]。目前該方法已被許多國家采用，是地下水防污染性能評價中最常用的方法。DRASTIC模型選擇了地下水水位埋深（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）和含水層水力傳導系數（C）等7個參數為評價因子[2]。根據每個因子對地下水防污性能影響的相對重要程度給予其相應的權重，又根據其變化范圍或內在屬性劃分為若干個范圍，并給每個范圍一定的評分值，防污性能評價綜合指數即為各因子評分的線性加權和，可根據其大小來評價地下水受污染的相對難易程度[3]。

2 研究區淺層地下水水文地質特征

研究區淺層地下水主要賦存于多孔隙的松散沉積物中潛水與微承壓水。潛水含水巖組由全新統河流沖積的粉砂、粉土組成，其中以廢黃河泛濫堆積層分布最廣，含水層的組合類型各地不一。河漫灘、自然堤近側，粉土、粉砂裸露；遠離河道，則為粉質粘土與粉土互層。微承壓含水巖組由上更新統粉砂、粗砂組成（局部地段為粉土），呈透鏡體分布在含鈣質結核粉質粘土層中。沿廢黃河一帶含水層厚度較大，含鈣質結核粉質粘土可視為微弱透水層，與本身夾的砂層賦存的地下水具微承壓性。

淺層地下水的主要補給來源是大氣降水的入滲，其次為溝渠滲漏和農田灌溉水的回滲補給等。地下水徑流方向受地形地貌影響，廢黃河高漫灘和垅崗地為地下水分水嶺，由分水嶺向兩側流動。地下水排泄以蒸發為主，其次為人工開采和水平徑流補給地表水體等。

3 地下水防污性能評價

3.1 評價因子的選擇

根據泗陽城區的水文地質、氣候等條件，將DRASTIC方法直接應用到該地區地下水防污性能中存在一定的局限性。首先，降雨量在研究區內均超過254mm/a，且不同地段之間的差別很小，故該因子對防污性能的判別已無實際意義；其次，在研究區內，城區地表多為建筑物或人工填土所覆蓋，因此將土壤介質作為一個評價因子不合適，土壤實際上是包氣帶的一部分，所以與包氣帶介質合在一起更合理；此外，包氣帶含水層厚度的大小反映地下水稀釋能力的強弱，應增加此因子。包氣帶含水層巖性對防污性能的判別具有一定的影響，而且含水層介質結構不同防污染性能也有差異。資料表明，巖性相同、組合不同的包氣帶對污染物的凈化能力不同，包氣帶粘性土位置越接近地表，且累計厚度越大，則防污性能越強。因此，本次對研究區淺層地下水防污性能評價選擇：地下水埋深（D）、包氣帶評分介質（R）、包氣帶評分介質厚度（T）以及含水層厚度（A）4個影響因子[4-6]。

（1）地下水埋深（D）。地下水埋深是對淺層水防污性能影響最大的因子。埋深越大，污染物與介質的接觸時間越長，污染物經歷的各種反應越充分，衰減越顯著，其防污性能也越好，反之則相反。

（2）包氣帶評分介質（R）。包氣帶評分介質也是對防污性能影響最明顯的因子。包氣帶介質對防污性能的影響主要表現在其顆粒的粗細程度上。如顆粒越細，則污染物遷移慢，吸附容量大，污染物經歷的各種反應充分，故其防污性能好，反之則相反。根據研究區內包氣帶介質類別，將研究區內包氣帶介質防污性能從好到差的排序如下：粘土、淤泥→粉質粘土→粉土→粉砂→粉粒和粘粒多的砂礫石、細砂→中粗砂→粉粒和粘粒少的砂礫石。

（3）包氣帶評分介質的厚度（T）。防污性能除了與包氣帶介質類型有關外，與介質的厚度也密切相關，厚度越大防污性能越好。但包氣帶往往由多層不同厚度的不同介質組成，根據研究區水文地質條件，認為厚度大于0.5m且對防污性能的貢獻最大的那一層作為包氣帶評分介質層較為合理。

（4）含水層厚度（A）。選擇含水層厚度作為評價因子主要考慮其稀釋能力。一般來說，厚度越大稀釋能力越強，反之則相反。

3.2 評價單元劃分

泗陽城區位于黃泛沖積平原區，地形地貌條件簡單。以1∶5萬地形圖為基礎，主要依據評價因子的差異性，按“區內相似，區際相異”的原則進行單元劃分。采用規則網格法結合不規則網格法進行評價單元的劃分，并結合已有的各種評價系列圖件資料對同一單元內評價因子有突變的單元進行人工干預，以確保單個評價單元內的各評價因子狀態具有相對均一性。鑒于研究區位于平原區，以每1km2范圍作為分析單元，以地下水埋深、包氣帶評分介質、包氣帶評分介質厚度以及含水層厚度等評價因子為主，同時兼顧到其它次要因子，將研究區劃分為226個評價網格單元。

3.3 單價因子的分級

各因子的評分范圍均為1～10。防污性能越差評分值越高，反之越低。本研究根據已選擇的4個評價因子，利用已提取的評價因子屬性數據表，根據每個因子的分布規律，結合DRASTIC評價模型的因子評分體系，建立模型的評分體系[7-8]，詳見表1。

3.4 評價指標權重

用上述4個指標對淺層地下水系統防污性能進行評價，對于每一個指標參數給定一個相對的權重，其范圍為1～5，它反映了各個指標參數的相對重要程度。對于地下水污染影響最顯著的指標的權重為5，影響最小的指標的權重為1。防污性能指數（DI）計算公式為：

DI=5×D+5×R+1×T×R+2×A

式中：D、R、T、A——各因子的評分值。

考慮到包氣帶評分介質的厚度(T)的評分不但與厚度有關，也與包氣帶介質(R)的類型有關，不同介質相同厚度給同一個分值是不合理的。因此T的評分值除乘以權重外還乘以R的評分值。DI值的范圍為13～220。DI值越高，防污性能越差，反之防污性能越好。

3.5 地下水防污染性能評價

采用上述評價因子、因子的分級標準、因子的權重以及改進的DRASTIC指標計算方法進行評價。得出研究區地下水防污染性能共分為地下水防污染性能較差、地下水防污染性能中等2個級別（圖1）：

地下水防污染性能較差區（Ⅱ區）：主要分布在廢黃河漫灘，DI防污染性能指標為115。該區域表層以全新統沖積粉土、粉砂為主，含水層為粉土、粉細砂。該區潛水地下水位埋深0～1.0m左右，與河水聯系密切。包氣帶土壤類型主要為粉砂、粉土混粉砂，地下水防污性能較差，是研究區地下水易遭受污染的區域。

地下水防污染性能中等區（Ⅰ區）：DI防污染性能指標為86～91，主要分布于廢黃河兩側平原區，地下水位埋深普遍在2m左右，含水層為粉土，包氣帶土壤類型主要為粉土。

表1 地下水防污染性能評價DRTA模型評分體系[7-8]

4 結論

淺層地下水防污染性能評價為管理部門制定地下水防治規劃和決策提供了重要的依據。本文基于DRASTIC評價理論與方法，結合研究區淺層地下水水文地質特征，提出了DRTA地下水防污染性能模型，該模型充分考慮了研究區的客觀存在的地質環境因子，評價的結果客觀反映研究區淺層地下水防污性能。

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1004-5716(2015)01-0092-03

2014-11-03

郭正法（1965-），男（漢族），江蘇洪澤人，高級工程師，現從事水文地質與工程地質勘察工作。