黃曉燕，李 朗，姚炳魁

(江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇 南京 210018)

由于人類活動的長期影響，在全世界范圍內(nèi)地下水環(huán)境均表現(xiàn)出不同的惡化趨勢。江蘇省也不例外，隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，部分地區(qū)地表水環(huán)境污染嚴重。淺層地下水與地表水聯(lián)系密切，一旦被污染，其水質(zhì)恢復(fù)將極為困難且成本高昂［1］。因此，開展地下水防污性能評價可為相關(guān)職能部門保護地下水資源提供參考，防患于未然。DRASTIC評價模型是目前較為通用的地下水防污性能評價方法，但傳統(tǒng)的DRASTIC模型的指標專家賦權(quán)重值過于主觀化，且指標存在功能重疊的弱點，其評價結(jié)果不甚客觀［2］。因此，本次研究引入相對客觀的層次分析法(Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP法)進行權(quán)重計算［3］，并對DRASTIC模型評價指標體系進行改進，提高了評價的精確度和科學(xué)性。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)江蘇省橫跨東經(jīng) 116°18'～121°57'，縱跨北緯30°45'～ 35°20'，總面積約 10.26 萬 km2。松散巖類孔隙水是江蘇省的主要地下水類型，主要分布于長江三角洲平原、淮河下游蘇中平原、淮北平原和南四湖平原等地區(qū)的松散堆積層中，具有分布廣泛、含水層次多、厚度變化大、水質(zhì)復(fù)雜、富水性較好等特點。根據(jù)含水砂層的成因時代、埋藏分布、水力聯(lián)系及水化學(xué)特征等，自上而下可依次劃分為孔隙潛水、第Ⅰ、第Ⅱ、第Ⅲ、第Ⅳ、第Ⅴ承壓六個含水層(組)，埋深在60m以淺水力聯(lián)系緊密的潛水含水層和第Ⅰ承壓含水層所組成的淺部孔隙含水層是本次研究對象。

2 防污性能評價

基于DRASTIC評價方法，提出了符合研究區(qū)水文地質(zhì)特征的地下水防污性能評價模型—DRAVT模型。

2.1 評價指標選定及影響機理

地下水天然防污染性能反映了在一定的地質(zhì)、水文和水文地質(zhì)條件下，人類活動產(chǎn)生的所有污染物進入地下水的難易程度，因此其與水文地質(zhì)本質(zhì)因素如土壤介質(zhì)、包氣帶介質(zhì)、含水層介質(zhì)、水動力條件、地下水補給條件、地形等有關(guān)。

水位埋深(Depth to water－table):淺層地下水水位埋深決定了包氣帶厚度，即地表水進入含水層所經(jīng)歷的下滲距離。地下水水位埋深越大，污染物與土層介質(zhì)的接觸時間越長，污染物經(jīng)歷的各種反應(yīng)(吸附、降解等)充分，防污性能越好，可作為對防污性能影響較大的因子。

降雨入滲補給強度(Recharge):是指來自大氣降水以及人工補給的，能夠到達地下水面的水量。降雨入滲強度愈大，攜帶污染物進入地下水愈多，防污性能愈差。由于該指標易受包氣帶巖性影響，因此其作對防污性能影響較小的因子。

含水層富水性(Aquifer water－abundance):主要考慮淺層含水層對污染物的稀釋能力，富水性越大稀釋能力越強，可作為對防污性能影響影響較大的因子。

包氣帶巖性(Vadose lithology):包氣帶顆粒越細污染物遷移越慢，污染物與介質(zhì)接觸時間越長，吸附容量大，污染物經(jīng)歷的各種反應(yīng)(吸附、降解等)充分，防污性能越好。包氣帶介質(zhì)影響是對防污性能影響最顯著的因子。

地形坡度(Topography):地形坡度大的地段地下水不易下滲，污染物易隨雨水流走而不易下滲，防護性能較好。該因子是對防污性能影響影響最小的因子。

2.2 指標評分及單元格劃分

參照 DRASTIC模型評分標準［4］，對指標不同分級進行評分(表1)。利用MapGIS軟件，對研究區(qū)按10 km×10 km網(wǎng)格大小進行單元剖分，每個單元作為獨立的評價單元，并對網(wǎng)格單元進行了編號，對5個評價指標項目按5個圖層進行單元格賦值，將評價指標依據(jù)各自的評分標準在其各圖層上賦予相應(yīng)的評分，并形成各評價指標的評分。

2.3 基于AHP的指標權(quán)重確定

層次分析法是一種多方案或多目標的決策方法。本文結(jié)合江蘇松散孔隙地下水特征，提出了基于 AHP的權(quán)重層次分析圖?；?AHP的求解方法為［5］:(1)將5個評價指標進行對比，建立評價指標之間相對重要性的5階比較判別矩陣(表2);(2)計算判別矩陣的特征值，求出對應(yīng)特征向量，進而求出各參數(shù)的權(quán)重(表3);(3)進行一致性檢驗。求得λmax=5，RI=1.12，CL=1.6 × 10－5，CR=1.4 × 10－5，CR ＜0.10，判斷矩陣具有滿意的一致性［6］，層次單排序結(jié)果有效可靠。

表2 指標重要性判別矩陣

表3 AHP判別的參數(shù)權(quán)重

2.4 防污性能計算

應(yīng)用各評價因子評分及權(quán)重體系進行圖層間的疊加分析，可得到每個評價單元的地下水防污性能綜合指數(shù)，即防污性能綜合指數(shù)為各評價因子評分的加權(quán)和。

式中的各字母代表的評價因子如前所示，下標w表示權(quán)重，r表示評分。

表1 DRAIT參數(shù)等級評分表

運用建立的DRAVT評價模型，計算得到的研究區(qū)防污性能綜合指數(shù)為 1.1 ～8.79。

3 防污性能分區(qū)及結(jié)果分析

根據(jù)計算結(jié)果，將防污性能共分為4級:Ⅰ級，1.0～2.2，防污性能良好;Ⅱ級，2.2 ～ 3.0，防污性能較好;Ⅲ級，3.0≤V ＜3.6，防污性能一般;Ⅳ級，V≥3.6，防污性能較差。

3.1 防污性能良好區(qū)

分布于地勢較高、坡度較大、包氣帶巖性顆粒較細的丘陵崗地區(qū)，面積約0.13萬 km2。主要位于:盱眙南部丘陵區(qū)，該區(qū)淺層地下水富水性雖差(單井涌水量多小于100m3/d)，但包氣帶巖性為粉質(zhì)粘土，水位埋深3～10m，污染物即使入滲，遷移速度慢，與介質(zhì)接觸時間長，衰減顯著，故防污性能良好;泗洪天崗湖－歸仁崗地區(qū)，該區(qū)包氣帶巖性為粘土，且淺層地下水富水性較好(單井涌水量100～500m3/d)，稀釋能力較強，加之水位埋深大(北部為2～3m，南部地勢較高，水位埋深加深至3～7m)，地下水不易被污染。

3.2 防污性能較好區(qū)

分布面積約4.47萬 km2，該區(qū)主要特征是包氣帶巖性顆粒較細，富水性一般－較好。主要位于:徐州－連云港北部丘陵及山前平原區(qū)，該區(qū)包氣帶巖性為粉質(zhì)粘土，除連云港濱海平原水位埋深較淺(1～2m)，其它地區(qū)多在2m以上，淺層地下水單井涌水量多在100～500m3/d，沭陽、邳州等局部地區(qū)達500～1 000m3/d;環(huán)洪澤湖－高郵湖－里下河平原區(qū)，包括泗洪、洪澤、盱眙、金湖、高郵、興化、及寶應(yīng)南部地區(qū)，包氣帶巖性為粉質(zhì)粘土，水位埋深1～2m左右，淺層地下水單井涌水量以100～500m3/d為主，洪澤湖東岸達500～1 000m3/d;寧鎮(zhèn)丘崗及山前平原區(qū)，該區(qū)包氣帶巖性為粉質(zhì)粘土，水位埋深在2m以上，單井涌水量多小于100m3/d;太湖平原區(qū)，該區(qū)包氣帶巖性為粉質(zhì)粘土，水位埋深多在1～2m，淺層地下水單井涌水量多在100～5 00m3/d。

3.3 防污性能一般區(qū)

分布面積約2.66萬 km2，主要特征是包氣帶巖性顆粒較粗，富水性一般－較好。主要分布于:蘇北廢黃河主河道高漫灘兩側(cè)區(qū)，呈東西向條帶狀，淮安以下呈喇叭口狀展開，北側(cè)擴至連云港，南側(cè)擴至鹽城，面積約1.68萬 km2，該區(qū)包氣帶巖性為粉質(zhì)粘土與粉土互層，多屬河流泛濫沉積，顆粒明顯細于高漫灘相，水位埋深在宿遷以西地區(qū)為2～3m，以東地區(qū)以1～2m為主(連云港地區(qū)僅有0.7～1m)，淺層地下水富水性較好，單井涌水量多在100～500m3/d，豐沛、淮安－建湖－漣水等局部地段達500～1 000m3/d;長江北部三角洲平原區(qū)，區(qū)內(nèi)包氣帶巖性以粉土為主(南通局部地區(qū)為粉質(zhì)粘土與粉土互層)，水位埋深2～3m，但富水性好，單井涌水量多在500～1 000m3/d，江都－泰州南部達1 000m3/d以上。此外，寧鎮(zhèn)山前平原滁河、秦淮河等河漫灘區(qū)，單井涌水量多在10m3/d左右，水位埋深多在2～3m，但包氣帶巖性較粗(以粉土為主)，防污性能一般。

3.4 防污性能較差區(qū)

主要位于廢黃河兩側(cè)高漫灘區(qū)、鹽城射陽－東臺沿海地區(qū)及儀征以上、揚中以下沿江兩岸，面積約1.61萬 km2。區(qū)內(nèi)富水性變化較大，單井涌水量在100～1 000m3/d不等，包氣帶巖性主要為粉土、粉砂，泗陽以西地區(qū)水位埋深以2～3m為主，其它地區(qū)多在1～2m，阜寧－射陽局部地段水位埋深小于1m。該區(qū)包氣帶巖性較粗，污染物下滲容易，是地下水防污性能較差的主要原因。

4 結(jié)語

針對DRASTIC方法在實際應(yīng)用中存在的問題和研究區(qū)的實際情況，提出基于AHP的 DRAVT評價模型，該模型能夠真實地反映研究區(qū)地下水防污性能的主要影響因素及其權(quán)重，降低了評價指標間的干擾度以及人為主觀因素的影響，評價結(jié)果能較為客觀地反映區(qū)內(nèi)地下水的防污性能。

［1］黃曉燕，張素英，王曉梅，等.江蘇省地下水污染防治規(guī)劃［R］.南京:江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院.2008.

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［3］Hendry Raharjo，Min Xie，Aamout C.Brombaeher.On modeling dynamic priorities in the analytic hierarchy proeess using compositional data analysis［J］.European Journal of operational Researeh，2008，194:(3)，834 －846.

［4］Linde Aller，Truman Bennett，Jay H，et al.DRASTIC:A Standardized System for Evaluating Ground Water Pollution Potential Using Hydrogeologic Settings.EPA/600/s2 －87/036，SEPT 1987.

［5］許樹柏.層次分析法原理［M］.天津:天津大學(xué)出版社.1986.

［6］李艷華.基于層次分析法的地下水脆弱性評價指標權(quán)重的確定［J］.山西水利.2010，6，79－80.