安徽當(dāng)涂縣地下水質(zhì)量及地下水淺層防污性評(píng)價(jià)分析

［關(guān)鍵詞］地下水質(zhì)量；DRASTIC模型；防污性能；當(dāng)涂縣

地下水資源是我國(guó)生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)重要水源。干旱年份，地下水的調(diào)節(jié)作用突出顯現(xiàn)，成為農(nóng)業(yè)抗旱最重要的依靠[1]。地下水資源具有循環(huán)交替慢、自凈能力差、污染不易察覺(jué)，一經(jīng)污染便難以恢復(fù)的特點(diǎn)[2]。2006年以來(lái)我國(guó)每年有1700多起水污染事故[3]。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展人類活動(dòng)對(duì)地下水環(huán)境的影響日趨加強(qiáng)，地下水污染呈擴(kuò)散趨勢(shì)。查明地下水水質(zhì)的變化情況及防污狀況可以給水資源保護(hù)提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

區(qū)域地下水質(zhì)量調(diào)查和區(qū)域防污性能評(píng)價(jià)對(duì)于地下水污染防治具有現(xiàn)實(shí)意義，是地下水資源保護(hù)、管理的重要依據(jù)。本文討論的地下水防污性能評(píng)價(jià)為不考慮人類活動(dòng)和污染源而只考慮水文地質(zhì)內(nèi)部因素防污性的含水層天然防護(hù)能力。本文通過(guò)對(duì)當(dāng)涂縣地下水質(zhì)量和淺層地下水防污性評(píng)價(jià)實(shí)例分析，為以后其他地區(qū)的同類型調(diào)查評(píng)價(jià)提供借鑒。

1. 當(dāng)涂縣自然地理概況

當(dāng)涂縣居皖中靠東，具有承東啟西的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，是中部與東部的結(jié)合點(diǎn)。區(qū)域內(nèi)總面積約1002.0 km2。評(píng)價(jià)區(qū)屬沿江丘陵平原區(qū)。區(qū)內(nèi)東部地勢(shì)較高；中部、北部為低丘區(qū)；西部和南部為長(zhǎng)江沖積平原（漫灘）區(qū)。當(dāng)涂縣屬北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。區(qū)內(nèi)歷年平均氣溫15℃～16 ℃。區(qū)內(nèi)年平均降雨量為1380.3 mm，降雨量年內(nèi)各季節(jié)分配不均勻。年平均蒸發(fā)量為1561.0 mm。

2. 當(dāng)涂縣水文地質(zhì)條件概況

調(diào)查區(qū)水文地質(zhì)分區(qū)絕大部分屬沿江丘陵平原水文地質(zhì)區(qū)的沿江安慶—蕪湖水文地質(zhì)亞區(qū)，僅調(diào)查區(qū)東北部的丹陽(yáng)鎮(zhèn)、新市鎮(zhèn)及博望鎮(zhèn)部分地區(qū)位于江南東至—南陵水文地質(zhì)亞區(qū)。

調(diào)查區(qū)北部及中部部分為中生代褶皺隆起的低山丘陵區(qū)，其他均為新生代分布的盆地平原區(qū)，受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的振蕩性升降運(yùn)動(dòng)的影響，平原區(qū)第四紀(jì)松散沉積物厚度差別較大，同時(shí)受成因的影響，巖性差別較大，構(gòu)成了工作區(qū)地下水賦存的地質(zhì)基礎(chǔ)。調(diào)查區(qū)可劃分為松散巖類孔隙含水巖組、碎屑巖類裂隙含水巖組、巖漿巖類裂隙含水巖組三類含水巖組。

2.1 松散巖類孔隙含水巖組

廣泛分布于工作區(qū)，不同地貌單元變化很大，在現(xiàn)代河流尤其是主干河流的漫灘平原，第四紀(jì)地層發(fā)育較齊全，巖性主要為砂質(zhì)黏土、黏質(zhì)砂土、淤泥質(zhì)粉細(xì)砂、粉細(xì)砂、砂礫石，厚度一般為50 m；在支流漫灘平原區(qū)，巖性主要為粉質(zhì)黏土、中細(xì)砂、砂礫石層；在山前崗地區(qū)，巖性主要為第四紀(jì)晚更新世的黏土、粉質(zhì)黏土、含粉質(zhì)黏土礫石，厚度一般小于20 m。

2.2 碎屑巖類裂隙含水巖組

分布于區(qū)內(nèi)西南部及東北部，含水層巖性為三疊紀(jì)中世黃馬青組（T2h）、侏羅紀(jì)早世鐘山組（J1z）、侏羅紀(jì)中世羅嶺組（J2l）的粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、石英砂巖等，地下水富水性較差。根據(jù)收集的區(qū)域資料，碎屑巖裂隙含水巖組富水性較差，一般為貧乏，單井涌水量10～100 m3/d。

2.3巖漿巖類裂隙含水巖組

2.3.1侵入巖裂隙含水巖組

工作區(qū)內(nèi)的侵入巖主要形成于燕山晚期，主要分布于太白鎮(zhèn)一帶的丘陵，巖性主要為閃長(zhǎng)玢巖、花崗閃長(zhǎng)巖、花崗斑巖等。地下水主要賦存于風(fēng)化裂隙及構(gòu)造裂隙，單井涌水量10～100 m3/d。地下水化學(xué)類型主要為HCO3·SO4-Ca型，溶解性總固體一般小于0.5g/L。

2.3.2火山巖裂隙含水巖組

分布于工作區(qū)北部的丘陵區(qū)，含水巖組巖性為白堊紀(jì)龍王山組、大王山組的凝灰?guī)r、角礫安山巖、安山巖、粗安巖等，構(gòu)造節(jié)理發(fā)育，經(jīng)風(fēng)化改造成網(wǎng)狀裂隙，開口狀裂隙發(fā)育密集，相互連通，在補(bǔ)給量大于排泄量的有利地貌條件下，構(gòu)成具有統(tǒng)一水力聯(lián)系，且含水均勻的網(wǎng)狀裂隙水，富水性貧乏，溶解性總固體含量一般為0.3～0.5g/L。

3. 地下水防污性能評(píng)價(jià)

3.1 評(píng)價(jià)因子的權(quán)重及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)當(dāng)涂縣的水文地質(zhì)，建立DRASTIC模型。選擇對(duì)地下水防污性能影響大并且資料容易取得的因子，并按因子對(duì)防污性能影響的大小給予權(quán)重值。據(jù)此選擇以下7個(gè)因子的權(quán)重值如下：D（地下水埋深）權(quán)重值5，R（含水層的凈補(bǔ)給量）權(quán)重值4，A（含水層的巖性）權(quán)重值3，S（土壤類型）權(quán)重值2，T（地形坡度）權(quán)重值1，I（包氣帶的影響）權(quán)重值5，C（含水層導(dǎo)水系數(shù)）權(quán)重值3。

因子D、R、T、C是數(shù)值分類；因子A、R、I是介質(zhì)分類。每種因子按類別評(píng)分，設(shè)計(jì)的分值范圍是1～10，防污性能最好的評(píng)分為1，最差的評(píng)分為10。以地下水埋深為例，隨埋深的加大，分?jǐn)?shù)從10遞減。D、R、S、T因子每個(gè)區(qū)間或每類介質(zhì)只給一個(gè)評(píng)分值，而A、I因子的每類介質(zhì)給一個(gè)分值范圍和一個(gè)代表性分值。

3.2 防污性能指數(shù)（DI）的計(jì)算方法

用下列公式計(jì)算防污性能指數(shù)（DI）：

DI=5×DR+4×RR+3×AR+2×SR+1×TR+5×IR+3×CR

式中，DI 為DRASTIC防污性能指數(shù)，用各因子的權(quán)重乘以該因子的評(píng)分然后求和。防污性能越好DI 值越低。根據(jù)以往分類標(biāo)準(zhǔn)按等差數(shù)值將評(píng)價(jià)結(jié)果劃分為5個(gè)等級(jí)。Ⅰ級(jí)：23～75，防污性能好；Ⅱ級(jí)：75～100，防污性能較好；Ⅲ級(jí)：100～125，防污性能中等；Ⅳ級(jí)：125～150，防污性能較差；Ⅴ級(jí)：150～230，防污性能差[4]。

3.3 評(píng)價(jià)結(jié)果

在取樣過(guò)程中，保證不同環(huán)境水文地質(zhì)單元必須具備一定數(shù)量的取樣點(diǎn)，在水文地質(zhì)條件有變化的地方布點(diǎn)控制[5]。采用工作區(qū)內(nèi)161個(gè)水井調(diào)查點(diǎn)資料進(jìn)行地下水防污性能評(píng)價(jià)。根據(jù)水井基本情況，對(duì)每個(gè)水井調(diào)查點(diǎn)的7項(xiàng)因子分別進(jìn)行賦值，并根據(jù)防污性能指數(shù)DI計(jì)算公式，對(duì)每個(gè)水井調(diào)查點(diǎn)進(jìn)行評(píng)分總值計(jì)算（表1）。

最后，根據(jù)各水文地質(zhì)點(diǎn)位置信息及總值數(shù)據(jù)（DI），按23≤DI≤75、75＜DI≤100、100＜DI≤125、125＜DI≤150、150＜DI≤230等域間，進(jìn)行地下水防污性能等級(jí)分布范圍的分區(qū)。將工作區(qū)劃分為較好、中等、較差、差四個(gè)防污性能（圖1），防污性能等級(jí)區(qū)域面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

分區(qū)分述如下：

（1）地下水防污性能較好區(qū)

主要分布于丹陽(yáng)鎮(zhèn)-薛鎮(zhèn)村-洞陽(yáng)村一線的山前崗地地帶和博望鎮(zhèn)北部山泉村-紅星村一帶丘陵區(qū)，總面積67.49km2，占全區(qū)面積6.74%。碎屑巖類裂隙水含水層透水性較差，地下水埋深一般為2～6m，凈補(bǔ)給量為25～90mm/a，地形坡度5°～50°，土壤介質(zhì)為砂質(zhì)壤土或黏土質(zhì)亞黏土，包氣帶巖性為黏土，地下水防污指數(shù)81～100，防護(hù)性能較好，綜合評(píng)價(jià)為地下水防污性能較好區(qū)。

（2）地下水防污性能中等區(qū)

分布于姑孰鎮(zhèn)五星村—元山村—丹陽(yáng)鎮(zhèn)黃塘村一帶、丹陽(yáng)鎮(zhèn)—博望鎮(zhèn)北部以及青山一帶丘陵—崗地區(qū)，面積170.9km2，占全區(qū)面積17.06%。主要地下水類型為巖漿巖裂隙水、松散巖類孔隙水。松散巖類孔隙水主要地層巖性為第四紀(jì)晚更新世的粉質(zhì)黏土，地下水埋深一般，1～4.12 m，包氣帶巖性主要為砂質(zhì)黏土，含水層凈補(bǔ)給量小于178 mm/a，地形坡度5°～8°，地下水防污指數(shù)110～123，防污性能中等；巖漿巖淺地表風(fēng)化強(qiáng)烈，污染物仍然可以穿過(guò)淺表包氣帶保護(hù)層通過(guò)風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙、構(gòu)造裂隙滲透污染地下水，水量小，稀釋能力差，另外，地下水埋深較淺，為3～5 m，含水層凈補(bǔ)給量25～50 mm/a，土壤介質(zhì)為砂質(zhì)壤土地下水防污指數(shù)95～107，防護(hù)性能中等。綜合評(píng)價(jià)為地下水防污性能中等區(qū)。

（3）地下水防污性能較差區(qū)

分布于河谷平原區(qū)，面積758.26 m2，占全區(qū)面積75.67%。地貌類型主要為河谷平原，地下水類型為松散巖類孔隙水，含水層巖性為第四紀(jì)全新世的粉細(xì)砂、砂礫石，含水層凈補(bǔ)給量大于176 mm/a，地下水位埋深較淺，一般為1～2m，包氣帶巖性為黏土，土壤介質(zhì)為砂質(zhì)壤土，地形坡度一般為1°～2°，隨時(shí)間推移，污染物可以通過(guò)保護(hù)層沿孔隙以垂向滲透污染地下水。經(jīng)計(jì)算，該區(qū)地下水防污指數(shù)為126～146，防污性能較差。綜合評(píng)價(jià)為地下水防污性能較差區(qū)。

（4）地下水防污性能差區(qū)

分布在長(zhǎng)江干流江心洲灘地，面積5.35 m2，占全區(qū)面積0.53%。地下水類型為松散巖類孔隙水，含水層為第四紀(jì)更新世的粉細(xì)砂、砂礫石，含水層的凈補(bǔ)給量gt;176 mm/a，地形坡度1°～2°，地下水位埋深1～2 m，包氣帶巖性為含較多粉粒和黏粒的砂礫石，土壤介質(zhì)為砂，污染物可以快速通過(guò)包氣帶沿孔隙以垂向滲透污染地下水。經(jīng)計(jì)算，地下水防污指數(shù)為150～168，防污性能差，綜合評(píng)價(jià)為地下水防污性能差區(qū)。

4. 地下水綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)

按照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，在單因子評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上按照從劣不從優(yōu)的原則進(jìn)行了該區(qū)地下水質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)，根據(jù)調(diào)查區(qū)的各單項(xiàng)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)[6]，進(jìn)行綜合分析得出調(diào)查區(qū)的總體地下水質(zhì)量狀況。

（1）總體上看，工作區(qū)內(nèi)地下水質(zhì)量較差（圖2），全區(qū)Ⅰ類水、Ⅱ類水不存在；適用于生活用水的Ⅲ類水所占比例為3.17%；Ⅳ類水所占比例為76.19%，面積最大，這部分地下水需適當(dāng)處理方可作為生活飲用水；Ⅴ類水所占比例為20.64%，不宜作生活用水。盡管一部分地區(qū)淺層地下水已不適宜飲用，但目前仍有部分村莊的居民還在飲用這種不合格的水源，所以盡快解決部分農(nóng)村居民飲水問(wèn)題是當(dāng)務(wù)之急。

（2）從各類水的平面分布上來(lái)看（圖2），Ⅲ類水分布最少；Ⅳ類水廣泛分布于全區(qū)，分布較散，且分布面積最大，影響因子主要為鐵、錳、總硬度、砷、硝酸鹽、氨氮等；Ⅴ類水主要分布于護(hù)河鎮(zhèn)、石橋鎮(zhèn)、大隴鄉(xiāng)及湖陽(yáng)鎮(zhèn)。

通過(guò)分析，Ⅳ類水主要影響因子有鐵、錳、砷、鎘和總硬度，貢獻(xiàn)率依次為76.19%、20.63%、9.52%、12.70% 和11.11%，其余各因子貢獻(xiàn)率均不足7%。其無(wú)機(jī)影響因子以一般化學(xué)指標(biāo)為主，毒性重金屬超標(biāo)較少，進(jìn)一步證明水質(zhì)影響因素以天然因素為主，次為受人類活動(dòng)影響。

Ⅴ類水主要影響因子為硝酸鹽和總硬度，貢獻(xiàn)率分別為6.35%、7.94%，同時(shí)與Ⅳ類水相比，所占比重有所下降，說(shuō)明天然因素導(dǎo)致的背景異常值含量不高。

總體上看，區(qū)內(nèi)淺層地下水質(zhì)量受到天然地質(zhì)背景產(chǎn)生的原生指標(biāo)和人類活動(dòng)產(chǎn)生的次級(jí)污染指標(biāo)共同作用。

5. 結(jié)果與討論

通過(guò)詳細(xì)的調(diào)查，得到了調(diào)查區(qū)域的地下水質(zhì)量綜合情況和淺層地下水防污性能分區(qū)。結(jié)果表明，受水文地質(zhì)條件因素制約，當(dāng)涂縣淺層地下水綜合質(zhì)量和防污性能總體較差，工作區(qū)江心洲及河谷平原地區(qū)防污性能相對(duì)差，而姑孰鎮(zhèn)、丹陽(yáng)鎮(zhèn)等丘陵崗地帶防污性能相對(duì)好。該評(píng)價(jià)結(jié)果能較為客觀地反映當(dāng)涂縣地下水的質(zhì)量和防污性能，可以為當(dāng)?shù)氐叵滤Y源規(guī)劃、保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。