山東省聊城市莘縣油田區淺層地下水防污性能評價

摘要：地下水天然防污性能評價是保護地下水資源的有效方法。文章在DRASTIC模型的基礎上，結合莘縣油田區的實際情況，選取改進的DRITC模型，結合GIS的矢量制圖功能對區內淺層地下水防污性能進行評價。評價結果顯示，研究區內淺層地下水防污性能劃分以中等區為主，評價結果與區內水文地質條件相吻合，地下水防污性能分區與地下水埋深條件（埋深與富水性）存在良好的空間一致性。

關鍵詞：地下水；防污性能評價；莘縣油田區

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）07-0077-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.044

Evaluation of anti-fouling performance of shallow groundwater in Shenxian oilfield area in Liaocheng city， Shandong province

Wei Wei

（The First Institute of Geology and Mineral Exploration of Shandong Province， Jinan Shandong 250014， China）

Abstract： The evaluation of groundwaters natural anti-fouling performance is an effective method to protect groundwater resources. Based on the DRASTIC model and combining with the actual situation in the Shenxian oilfield area， the paper selects the improved DRITC model and combines the vector mapping function of GIS to evaluate the anti-fouling performance of the shallow groundwater in the area. The evaluation results show that the anti-fouling performance of shallow groundwater in the study area is mainly divided into medium-sized areas， and the evaluation results are consistent with the hydrogeological conditions in the area. There are good groundwater anti-fouling performance zoning and groundwater depth conditions （burial depth and water-richness）. The spatial consistency.

Key words： Groundwater； Antifouling performance evaluation； Shenxian oilfield area

莘縣油田區位于聊城市西南部，地下水是居民的主要供水水源，地下水環境的污染將嚴重影響當地居民的生產生活。區內分布連續的淺層地下水與人類地面活動有密切關系，容易受到污染；同時，研究區石油開采及輸送過程中出現的原油灑落、管道穿孔漏油，區內化工企業生產廢水、固體廢物的不合理排放，以及農藥、化肥的大量使用，加劇了區內淺層地下水污染進程，因此在該區進行淺層地下水防污性能評價，不僅可以識別出地下水系統中容易受到污染的高風險區，也有助于預測和評價人類活動對地下水環境的影響程度[1]，同時也可以為當地政府職能部門對于該區生產建設選址和地下水保護規劃提供依據。

1 研究區背景

研究區位于魯西北平原松散巖類水文地質區，沖積平原淡水水文地質亞區，冠縣—莘縣古河道帶、間帶中—強富水地段[2]。第四系松散巖類孔隙含水層為區內主要含水層。根據含水層埋藏深度自上而下又分為淺層、中深層、深層三個含水巖組。淺層含水巖組埋深在60m以內，其含水層的發育、分布和埋藏嚴格受古河道的控制，并由此決定了含水層厚度及富水性[3-4]。該含水層底界面波狀起伏，不同地段含水層的厚度和富水性也有差異。由于該層水埋深較淺，又處于全淡區，因而是區內生產生活用水的主要含水層。

2 模型的選取

DRASTIC方法作為典型的經驗模型，主要用于大尺度宏觀性的地下水防污性能評價。基于研究區實際情況，本次選用改進后的DRITC模型：

式中：D、R、I、T和C分別為地下水位埋深、凈補給量、包氣帶巖性、含水層砂卵礫累積厚度和滲透系數，w表示評價指標的權重，r為評價指標評分等級。各指標含義及對地下水防污性的影響如下：

（1）地下水位埋深：地下水位埋深決定污染物到達水體的空間距離，污染物在這一過程中與空間物質接觸，并因空間介質的差異被不同程度的吸附，地下水埋深越大，污染物衰減的程度相對越大，地下水脆弱性越低。（2）凈補給量：凈補給作為污染物的動力與載體，補給量的大小決定著污染物多少，充足的補給量會使地下水受到污染的可能性變大，地下水脆弱性也越高。降雨補給、河流側向補給和灌溉補給為研究區凈補給量的三大來源，其中降雨補給為研究區最主要的補給來源，這也是本次評價選定的主要因素。（3）包氣帶巖性：包氣帶巖性決定了降雨入滲補給程度，巖性顆粒越粗，在同等降雨強度下其補給量越大，從而可能進入地下水的污染物量越大，地下水脆弱性也就越高。（4）含水層砂卵礫累積厚度：決定了地下水的儲存空間，厚度越大，地下可能的儲水量越大，其對污染物的稀釋能力越大，地下水脆弱性越低。（5）滲透系數：滲透系數決定了地下水在含水介質中的活躍性，滲透系數越大，地下水的活躍性越強，污染物傳播的速度越快，地下水脆弱性越高。含水層巖性粒間空隙的連通性和數量決定著其滲透系數大小。

綜合指數DRITC值越大，地下水防污性越低。

3 模型因子評分及權重

3.1 因子評分標準

本次地下水防污性評價，根據研究區實際情況，選取地下水位埋深、凈補給量、包氣帶巖性、含水層砂卵礫累積厚度和滲透系數作為評價因子，各因子評分見表1，2。其中地下水位埋深、凈補給量、包氣帶巖性評分是依據DRASTIC模型提供的評分標準，含水層砂卵礫累積厚度和滲透系數參照雷靜的模擬結果進行評分。

3.2 各因子評分值

根據區內實際情況，按照上述給出的評分標準，得出各因子的評分值見表3。

地下水位埋深DR：根據本次對工作的機民井調查統測，區內地下水水埋深范圍為6.66m-21.5m，DR根據實際情況取值為3，5，6，7。

凈補給量RR：區內多年平均降水量551.5mm，入滲系數α取0.35，凈補給量193.0mm，DR的取值7。

包氣帶介質IR：區內包氣帶介質為粉土，IR取值4。

含水層砂卵礫累積厚度TR：區內黃河泛濫沖積平原，含水層厚度多為5～20m，TR取值9。

滲透系數CR：區內含水層為中細砂、粉細砂，含水層導水系數0.5-15m·d-1，根據區內淺層水富水情況，淺層水豐富區CR取值2，較豐富區CR取值1。

3.3 因子權重的確定

本文采用層次分析法計算各指標權重，該方法是美國匹茨堡大學教授薩蒂于20世紀70年代初，提出的一種層次權重決策分析方法。該方法是將與決策有關的元素分解成目標、準則、方案等層次，在此基礎之上進行定性和定量分析的決策方法。具體步驟：①建立層次結構，構造判斷矩陣，明確上一層次因子與其所屬層次因子之間的權重關系；②所有因子權值層次排序及求解權向量；③檢驗和修正各判斷矩陣的一致性。最終確定研究區各因子權重系數值，見表4。

本次權重賦值克服了DRASTIC模型中各指標權重一成不變的缺陷，根據研究區實際情況賦權重。層次分析法能夠通過一致性檢驗保持邏輯上的一致性，但權重賦值具有一定的主觀性，因此需要對其進行優化。對各因子權重對于評價結果的靈敏程度進分析，了解各因子權重變化時對應的評價結果變化程度，使得各指標權重得到最優化處理，從而保障研究區地下水防污性分區的準確性。

4 地下水防污性能評價

本次采用改進的模型，并結合MapGIS進行研究區地下水防污性評價。根據研究區的實際情況，確定單元格剖分間距為2km×2km，研究區共計剖分單元400余個。將各指標根據評分標準，形成各評價指標的評分圖并賦予相應的評分，然后與剖分單元文件進行空間相交分析，各指標評分就傳遞給了剖分單元，再在屬性庫子系統下，將各評價指標的評分輸出，進行相應的處理，得到每個剖分單元的綜合值，根據地下水防污性能分級標準（表5），做出地下水防污性分區圖（圖1）。從圖上可以看出研究區地下水防污性能分為防污性能較差區、防污性能中等區，分別占總面積的3.70%、96.30%。分區情況簡述如下：

（1）防污性能較差區：主要分布在東部的舍利寺—古城鎮地下水水位埋深較小的一帶。該區地下水水位埋深較淺，包氣帶以粉土為主，其厚度較薄，地表污染物容易滲透和轉移至淺層地下水，包氣帶的吸附或凈化污染物能力比較弱，地下水易被污染。

（2）水防污性能中等區：在研究區廣泛分布。該區地下水水位埋深相對較大，包氣帶以粉土為主，其厚度中等，地表污染物較易滲透和轉移至淺層地下水，包氣帶的吸附或凈化污染物能力比中等，地下水較易被污染。

5 結語

文章在DRASTIC模型的基礎上，結合莘縣油田區的實際情況，選取地下水位埋深、凈補給量、包氣帶巖性、含水層砂卵礫累積厚度和滲透系數5個指標，通過對各指標因子賦值定權，劃分防污性能等級標準，同時結合GIS的矢量制圖功能對研究區淺層地下水防污性能進行評價。評價結果顯示，區內淺層地下水防污性能劃分為防污性能中等區和防污性能較差兩個區，且以防污性能中等區為主，這說明研究區內淺層地下水環境較脆弱，較易被污染。評價結果與區內水文地質條件相吻合，研究區地下水防污性能分區與地下水埋深條件存在良好的空間一致性。

參考文獻

[1]杜守營.渾河沖洪積扇地區地下水脆弱性評價與預測研究[D].長春：吉林大學，2014：1-41.

[2]康鳳新，徐軍祥，張中祥.山東省地下水資源及其潛力評價[J].山東國土資源，2010，26（8）：4-12.

[3]李常鎖，王少娟，張海林等.黃泛平原區（1：25萬濟南幅）淺層孔隙水多年動態變化特征[J].山東國土資源.2011，27（1）：11-15.

[4]李清平.山東省沿黃地帶淺層地下水資源開發利用研究[D].青島：中國海洋大學.2003.

收稿日期：2018-05-24

作者簡介 ：魏偉（1988-），男，工程師，研究方向為水工環地質勘查。