平頂山市中深層地下水防污性能評價及保護措施研究

王新新，黃繼超，孟 飛

（河南省地質(zhì)局生態(tài)環(huán)境地質(zhì)服務(wù)中心，河南 鄭州 450053）

1 研究區(qū)概況

1.1 中深層地下水含水層特征

研究區(qū)地處華北地臺南部邊緣區(qū)，處于豫西山地和淮河平原的過渡地帶，地貌類型主要為山地、崗地和平原。根據(jù)前人工作成果及本次工作取得的資料，中深層含水層（巖組）主要分布于汝河河谷、沙澧河沖積平原及部分山前傾斜平原，面積為2 808.69 km2。組成巖性主要為下更新統(tǒng)、上第三系的泥質(zhì)卵礫石、砂礫巖、泥灰?guī)r。結(jié)構(gòu)較緊密，泥質(zhì)或鈣質(zhì)膠結(jié)，多呈半固結(jié)狀或固結(jié)狀，其儲水和導(dǎo)水性能較差。含水砂層底板埋深在山前一般小于100 m，含水層頂板埋深一般在60～100 m之間。含水砂層厚度在郟縣、葉縣東部30～60 m，其他地區(qū)一般10～30 m。

河流兩側(cè)的泛流堆積物主要為粉土、粉質(zhì)黏土夾薄層粉細(xì)砂，所以富水性差異較大。區(qū)內(nèi)中深層地下水可開采資源量為4 833.58×104m3，地下水化學(xué)類型主要為HCO3-Ca型、HCO3-Ca·Mg 型、HCO3-Ca·Na 型、HCO3-Ca·Mg·Na 型、HCO3-Na·Ca 型和HCO3·SO4-Ca·Mg 型。地下水含量超標(biāo)的主要定類因子有錳、硝酸鹽和總硬度，一般有1～3項因子含量超標(biāo)1～3.1倍。

1.2 中深層地下水的補給、徑流與排泄條件

研究區(qū)中深層地下水在平原區(qū)不能直接得到大氣降水的入滲補給，其補給來源主要為上游地下水的徑流補給和淺層地下水的越流補給；在山前地帶可以間接得到大氣降水的入滲補給。天然條件下，中深層地下水自西北向東南徑流，與地形坡降一致，水力坡度1‰～2.40‰。山前含水層顆粒較粗，地下水徑流條件較好，平原區(qū)含水層顆粒較細(xì)，地下水徑流條件相對較差。人工開采和側(cè)向徑流是中深層地下水的主要排泄方式。

1.3 中深層地下水污染現(xiàn)狀

根據(jù)本次研究，研究區(qū)內(nèi)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類水分布于中深層地下水水質(zhì)評價區(qū)的絕大部分區(qū)域，面積約2 242.64 km2，占評價區(qū)總面積的91.20%。該區(qū)無超標(biāo)因子，屬Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類水，可直接飲用；Ⅳ類水區(qū)，主要分布于寶豐縣北部、魯山縣西南部和舞鋼市東南部等地，面積約208.71 km2,占評價區(qū)總面積的8.49%。含量超標(biāo)的主要定類因子有錳、硝酸鹽和總硬度。一般有1～3項因子含量超標(biāo)1～3.10倍，超標(biāo)倍數(shù)不多，經(jīng)適當(dāng)處理后可以飲用；Ⅴ類水區(qū)，主要分布于舞鋼市區(qū)東部，面積約7.73 km2，占評價區(qū)總面積的0.31%。含量超標(biāo)的主要定類因子有濁度、總硬度、硝酸鹽、溶解性總固體和錳等。一般有1～5項因子含量超標(biāo)，且超標(biāo)倍數(shù)較多，部分區(qū)域水質(zhì)相當(dāng)差，不宜飲用。

2 參數(shù)與模型的選取

2.1 評價單元的劃分

以基巖出露區(qū)及基巖埋深不大于50 m 的區(qū)域界線為界，為松散覆蓋層厚度大于50 m的區(qū)域，總面積2 808.69 km2。按照地下水系統(tǒng)，先將評價區(qū)劃分為2 個大區(qū)，即Ⅰ區(qū)：汝河、沙河河谷及沖積平原強富水區(qū)、Ⅱ區(qū)：汝河、沙河、滾河山前傾斜平原及澧河沖積平原中等富水區(qū)；再根據(jù)地形地貌及水文地質(zhì)條件，將Ⅰ區(qū)進一步劃分為Ⅰ1～Ⅰ5等5個評價單元，Ⅱ區(qū)進一步劃分為Ⅱ1～Ⅱ11等11 個評價單元，共計16 個評價單元。各評價單元的分布情況圖（略）。

2.2 評價方法

2.2.1 評價模型的確定

基于地下水的特殊性，其水質(zhì)保護最主要的原則應(yīng)是以防為主，即防止污染物進入地下水系統(tǒng)和主要含水層。通過對地下水脆弱性的評價分析來掌握不同等級脆弱性的分布情況，特別是了解地下水水質(zhì)脆弱性高即易于遭受污染的地區(qū)，對于地下水水源保護、具有極大的指導(dǎo)意義。中深層地下水含水層通常位于淺層地下水含水層和隔水層之下，一般情況下不容易受到污染，影響其防污性能的因子相對比較簡單，根據(jù)區(qū)域水層地質(zhì)條件，充分考慮評價對象的特殊性，經(jīng)過反復(fù)比較，確定選用“DLCT”模型進行中深層地下水防污性能的評價。

2.2.2 影響因子權(quán)重值的確定

按照各因子對防污性能影響的大小賦予權(quán)重值，影響最大的權(quán)重值為5，最小的為1，具體分配如下：含水層埋深（D），權(quán)重值為5；隔水層巖性（L），權(quán)重值為4；隔水層的連續(xù)性（C），權(quán)重值為5；隔水層厚度（T），權(quán)重值為4。

地下水水質(zhì)脆弱性綜合評分值根據(jù)以下公式計算：

式中：Pi——各個單項指標(biāo)的評分；Wi——對應(yīng)指標(biāo)的歸一化后權(quán)重值；i——各指標(biāo)編號；n——指標(biāo)總數(shù)，n=4。

根據(jù)評分值的范圍，將地下水水質(zhì)脆弱性進行不同等級的劃分，以表示地下水水質(zhì)脆弱性的相對高低，劃分標(biāo)準(zhǔn)為①高脆弱性區(qū)（脆弱性指數(shù)＞5）；②中等脆弱性區(qū)（脆弱性指數(shù)4～5）；③低脆弱性區(qū)（脆弱性指數(shù)＜4）。

2.2.3 影響因子的評分標(biāo)準(zhǔn)

各因子的評分范圍均為5～10，詳見表1。防污性能越好，分值越低；防污性能越差，分值越高。

表1 “DLCT”評價模型中各因子的類別及評分標(biāo)準(zhǔn)一覽表

2.2.4 防污性能指數(shù)的計算

防污性能指數(shù)（DI）的計算公式：DI=5×D+4×L+5×C+4×T，式中，D、L、C、T分別為各影響因子的評分值。

2.2.5 防污性能分級標(biāo)準(zhǔn)

DI值的范圍為94～180。DI值越高，防污性能越差；越低，防污性能越好。防污性能共劃分為3級，判定標(biāo)準(zhǔn)如下：Ⅰ級，DI＜120，防污性能很好；Ⅱ級，120≤DI＜140，防污性能好；Ⅲ級，140≤DI＜160，防污性能中等。

3 中深層地下水防污性能評價

依據(jù)上述評價方法，以水文地質(zhì)和水資源計算分區(qū)作為評價單元，對中深層地下水的防污性能進行分區(qū)評價，評價結(jié)果表明，防污性能指數(shù)（DI）介于113～159 之間，其中，防污性能很好的有5個單元，分別是I5、II2、II8、II10、II11，DI值為113～117；防污性能好的有4 個單元，分別是II3、II4、II6、II7，DI 值為121～134；防污性能中等的有7 個單元，分別是I1、I2、I3、I4、II1、II5、II9，DI值為146～159。評價結(jié)果詳圖（略），見表2。

表2 平頂山市中深層地下水防污性能評價一覽表

3.1 防污性能很好

分布在研究區(qū)東南部山前地帶，面積約267.37 km2，占總面積9.52%。地下水位埋深60～70 m；隔水層巖性為粉質(zhì)黏土；隔水層分布連續(xù)性好；隔水層厚度＞15 m；DI評分值＜120。

3.2 防污性能好

分布在研究區(qū)西北部，面積約53.13 km2，占總面積1.89%。地下水位埋深55～60 m；隔水層巖性為粉土—粉質(zhì)黏土；隔水層分布連續(xù)性較好；隔水層厚度5～10 m；DI評分均值128。

3.3 防污性中等

分布在研究區(qū)大部分區(qū)域，面積約2 488.19 km2，占總面積88.59%。地下水位埋深55～65 m；隔水層巖性為粉土夾砂土；隔水層分布連續(xù)性差；隔水層厚度5～15 m；DI評分均值150。

4 中深層地下水保護措施

4.1 防污性很好區(qū)、好區(qū)保護措施

該區(qū)水資源保護工作的重點是加強對水源和水環(huán)境的保護。應(yīng)加強對地表和淺層污染源的管控和防治，防止其對中深層地下水環(huán)境和水質(zhì)產(chǎn)生不利影響。該區(qū)現(xiàn)狀水質(zhì)很好，為I～Ⅲ類水，應(yīng)全面實施水環(huán)境、水源和水質(zhì)保護工程，確保2025年和2030年均保持現(xiàn)狀水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，并持續(xù)向好。

4.2 防污性中等區(qū)保護措施

該區(qū)水資源保護工作的首要任務(wù)是針對存在的污染隱患分項制定應(yīng)對措施和治理方案，其次是注重水源和水環(huán)境的保護。該區(qū)現(xiàn)狀條件下的開采強度較大，應(yīng)結(jié)合開發(fā)利用規(guī)劃方案，進一步優(yōu)化開發(fā)利用結(jié)構(gòu)和布局、控制開采量和水位、保護水質(zhì)，有針對性地采取水源替代、封停地下水開采井、設(shè)置應(yīng)急備用水源、水質(zhì)保護和地下水監(jiān)測等工程措施對中深層地下水開發(fā)利用行為進行規(guī)范，對中深層地下水資源進行保護。I1、I3、II1、II5和II11等5 個亞區(qū)現(xiàn)狀條件下雖然存在錳、總硬度、溶解性總固體和硝酸鹽等的超標(biāo)問題，但主要是由形成地下水的水文地質(zhì)條件引起的，屬于原生的。除此之外，該區(qū)水質(zhì)狀況總體較好，應(yīng)加強保護，2025年和2030年的水質(zhì)保護目標(biāo)均為保持現(xiàn)狀水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)論

為研究和分析中深層地下水防污性，對地下水進行科學(xué)合理的保護。本次研究建立了“DLCT”模型作為評價體系，開展了中深層地下水防污性能研究，結(jié)論如下：一是研究區(qū)中深層地下水防污性能評價共劃分了16個評價單元，經(jīng)評價，防污性能很好的有5 個單元，DI 值為113～117；防污性能好的有4 個單元，DI 值為121～134；防污性能中等的有7 個單元，DI 值為146～159。二是根據(jù)中深層地下水資源保護目標(biāo)要求，防污性能中等區(qū)覆蓋規(guī)劃區(qū)的絕大部分區(qū)域，總面積2 488.19 km2。地下水質(zhì)量類別主要為Ⅰ～Ⅲ類，局部為Ⅳ～Ⅴ類，主要超標(biāo)因子為錳、總硬度、溶解性總固體和硝酸鹽等，主要因地質(zhì)原生因素引起，水質(zhì)狀況總體一般。水資源保護工作的首要任務(wù)是針對存在的污染隱患分項制定應(yīng)對措施和治理方案，其次是注重水源和水環(huán)境的保護。防污性能很好、好區(qū)主要分布于規(guī)劃區(qū)內(nèi)的山前沖積平原地帶，分散性較大，總面積320.50 km2。地下水質(zhì)量類別為Ⅰ～Ⅲ類，水質(zhì)較好。水資源保護工作的重點是加強對水源和水環(huán)境的保護。應(yīng)全面實施水環(huán)境、水源和水質(zhì)保護工程，確保保持現(xiàn)狀水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，并持續(xù)向好。三是此次研究為中深層地下水脆弱性評價和科學(xué)合理保護研究提供了一定參考和借鑒。