高 爽，唐 蘊(yùn)，唐克旺

（1.中國水利水電科學(xué)研究院 水資源研究所，北京 100038；2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）水資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100083）

通遼市平原區(qū)淺層地下水脆弱性評價(jià)

高 爽1，2，唐 蘊(yùn)1，唐克旺1

（1.中國水利水電科學(xué)研究院 水資源研究所，北京 100038；2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）水資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100083）

本文通過總結(jié)前人對地下水脆弱性概念的理解，以DRASTIC模型為基礎(chǔ)，分別建立地下水防污性和水量脆弱性指標(biāo)體系。以內(nèi)蒙古通遼市平原區(qū)地下水為研究對象，選取地下水埋深、凈補(bǔ)給量、含水層滲透系數(shù)、土壤介質(zhì)類型、含水層厚度和土地利用類型6個(gè)指標(biāo)表征地下水防污性能；選取開采強(qiáng)度、凈補(bǔ)給與實(shí)際開采模數(shù)之差、含水層厚度和單位涌水量4個(gè)指標(biāo)表征水量脆弱性。通過ArcGIS對各指標(biāo)進(jìn)行空間分析，并用SPSS數(shù)據(jù)分析軟件確定各指標(biāo)權(quán)重，進(jìn)而對通遼市平原區(qū)地下水進(jìn)行脆弱性評價(jià)。結(jié)果表明，研究區(qū)地下水脆弱性處于較高水平：地下水防污性能總體較差，中等及較差水平的面積分布占比較大，約占總面積的76.5%；地下水水量脆弱性主要介于中等和較高水平，占總面積的72.9%。

地下水防污性；水量脆弱性；評價(jià)指標(biāo)；權(quán)重；通遼市

1 研究背景

地下水脆弱性概念是1968年由法國人Margat［1］首次提出的，他認(rèn)為地下水脆弱性是指地下水環(huán)境對自然條件變化和人類活動影響的敏感程度。隨后又有不同的學(xué)者和會議提出了地下水脆弱性概念，目前普遍被接受的是1993年由美國國家研究委員會［2］將地下水脆弱性分為兩類的主張：地下水本質(zhì)脆弱性和地下水特殊脆弱性，主張將含水層固有特性與人類活動和污染源影響分開，分別討論對地下水環(huán)境的影響。在總結(jié)前人對地下水脆弱性的概念基礎(chǔ)上，本文認(rèn)為，地下水脆弱性是對外界施加的不利影響而保持其自身穩(wěn)定性的能力，與污染物性質(zhì)及強(qiáng)度無關(guān)，既包括水質(zhì)防污性，也包括水量供給的穩(wěn)定性。

國內(nèi)地下水脆弱性的研究起步較晚，但發(fā)展迅速［3-5］，一些學(xué)者對地下水脆弱性概念和方法進(jìn)行了重新整理［6-9］，對地下水脆弱性概念的理解逐漸從單純注重水質(zhì)擴(kuò)展到水質(zhì)水量并重，方法上根據(jù)服務(wù)對象的不同傾向于分別建立評價(jià)指標(biāo)體系，地下水脆弱性評價(jià)工作逐漸細(xì)化?，F(xiàn)有的地下水脆弱性評價(jià)方法有疊置指數(shù)法、過程數(shù)學(xué)模擬法及統(tǒng)計(jì)方法等，其中疊置指數(shù)法中的DRASTIC方法最為典型，應(yīng)用也最為廣泛［10-18］，即通過分析影響地下水脆弱性的因素建立評價(jià)指標(biāo)體系，劃分等級賦分，各指標(biāo)評分乘以權(quán)重再疊加得到脆弱性分值。由于地下水系統(tǒng)本身的不確定性，脆弱性影響因素錯(cuò)綜復(fù)雜，數(shù)據(jù)獲取難度不一，要建立一個(gè)包含所有影響因素的指標(biāo)體系是不現(xiàn)實(shí)的。本文從水質(zhì)和水量兩個(gè)方面出發(fā)，在分析關(guān)鍵影響因素的基礎(chǔ)上，分別提出了地下水防污性指標(biāo)和水量脆弱性指標(biāo)，同時(shí)對地下水敏感性進(jìn)行分析，并將得到的結(jié)果進(jìn)行對比，初步探討了地下水防污性和水量脆弱性的相關(guān)關(guān)系，以定量方式對比二者的相關(guān)性。

2 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于通遼市東部平原區(qū)，松遼平原西部邊緣，屬西遼河平原。西遼河、新開河、教來河、老哈河、烏力吉木仁河等自西、西北向東橫貫通遼市中部的開魯縣、奈曼旗大部、科爾沁區(qū)、科左后旗、科左中旗、庫倫旗北部、扎魯特旗南部，形成平坦開闊的沖洪積平原及風(fēng)積平原，面積約4.3萬km2。如圖1。

圖1 研究區(qū)位置示意圖

通遼市平原區(qū)南北高中間低，該區(qū)域?qū)僦袦貛О敫珊导撅L(fēng)氣候區(qū)，平均氣溫4～6℃，多年平均降水量350～400mm，年均蒸發(fā)量1 800～2 000mm［19-21］。

研究區(qū)含水層分布與沉積厚度嚴(yán)格受構(gòu)造控制，垂向上新近系頂部的泥巖與第四系底部的黏土連續(xù)分布，構(gòu)成了區(qū)域隔水層，將該區(qū)的地下水分為第四系松散巖類孔隙潛水和碎屑巖類裂隙孔隙承壓水，其中松散巖類孔隙含水層是研究區(qū)內(nèi)的主要含水層。研究區(qū)含水層具有明顯的分帶性，在垂向上從四周到平原中西部含水層由薄變厚，導(dǎo)水性由弱變強(qiáng)，結(jié)構(gòu)由多層變單一。在水平向上除山前臺地和東遼河河谷地區(qū)外，淺部含水層自西向東，顆粒由粗變細(xì)，導(dǎo)水性由強(qiáng)變?nèi)?，補(bǔ)給條件由好變差，單井出水量由大變小，地下徑流由暢通變滯緩。

通遼市平原區(qū)是地下水開采的主要區(qū)域，地下水多年平均補(bǔ)給量32.5億m3，占全市總補(bǔ)給量的88.2%。年均實(shí)際開采量為29.9億m3，占通遼市總開采量的94%［20-21］。特別是科爾沁地區(qū)已多年超采，從20世紀(jì)70年代形成降落漏斗并不斷發(fā)展，根據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)地下水超采區(qū)劃分及評價(jià)成果［18］，科爾沁地區(qū)超采系數(shù)達(dá)0.79，超采面積幾乎覆蓋整個(gè)科爾沁區(qū)。平原區(qū)地下水礦化度一般小于1 g/L，部分介于1～2 g/L；根據(jù)收集的采樣點(diǎn)水質(zhì)數(shù)據(jù)［18］，存在部分超標(biāo)組分，主要為鐵、錳、氨氮和亞硝酸，其中鐵的高含量屬背景值超標(biāo)，與含水層中富鐵礦物有關(guān)，亞硝酸、氨氮等組分過高與人為污染有關(guān)。

3 地下水脆弱性評價(jià)方法

3.1 評價(jià)指標(biāo)選取地下水脆弱性的影響因素很多，根據(jù)影響因素的重要程度和獲取難易構(gòu)成評價(jià)指標(biāo)體系。本文根據(jù)研究區(qū)的水文地質(zhì)條件和開采現(xiàn)狀，對DRASTIC模型改進(jìn)，進(jìn)行指標(biāo)篩選。研究區(qū)為平原區(qū)，地勢平坦，地形坡度對地下水脆弱性判別沒有實(shí)際意義，故舍棄該因子。地下水埋深反映了污染物由地表經(jīng)包氣帶到達(dá)地下水的距離，決定污染物到達(dá)含水層之前所經(jīng)歷的水文地球化學(xué)過程，影響地下水的防污性能。補(bǔ)給水是淋濾、傳輸污染物的主要載體，補(bǔ)給越多，地下水遭受污染的可能性越大；另一方面，在補(bǔ)給量少或開采量大的區(qū)域，凈補(bǔ)給還決定了含水層對水量變化的敏感性。含水層滲透系數(shù)反映含水層介質(zhì)的水力傳輸能力，在一定水力梯度下，滲透系數(shù)越大，污染物在含水層中的遷移速度越快，地下水脆弱性越高。土壤介質(zhì)顆粒大小影響污染物進(jìn)入含水層的難易，土壤中部分有機(jī)質(zhì)還會吸附污染物。含水層厚度影響地下水的靜儲量和對開采的調(diào)節(jié)能力，一定量的污染物條件下，含水層厚度越大，稀釋能力越強(qiáng)。含水層富水性反映水量的富裕程度，富水性越強(qiáng)，相同涌水量時(shí)引起的地下水位降深越小，水位波動越不明顯，水量脆弱性越低。土地利用類型能反應(yīng)人類活動對地下水水質(zhì)的影響，耕地中施用的農(nóng)藥化肥會隨灌溉水一起滲入含水層中，引起污染；人口密集的城市區(qū)生活污水大量排放也會造成地下水污染。

地下水開采情況主要反映了人類干擾情況下地下水的排泄?fàn)顩r。開采持續(xù)大于補(bǔ)給，地下水資源量逐漸枯竭，可能導(dǎo)致地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境問題，對含水層產(chǎn)生破壞作用，地下水水量脆弱性增大。凈補(bǔ)給量是決定地下水系統(tǒng)對開采敏感性與否及水量自我恢復(fù)的關(guān)鍵，在排泄方式不變的條件下，凈補(bǔ)給量越大，地下水水量脆弱性越低；實(shí)際開采量反應(yīng)了人類活動對地下水水量的影響，本文用凈補(bǔ)給與實(shí)際開采模數(shù)之差來表示研究區(qū)可用于調(diào)節(jié)的地下水量，差值越大，地下水水量可調(diào)節(jié)性越強(qiáng)，對地下水補(bǔ)給的敏感性越低。含水層富水性用單位涌水量表示，富水性越強(qiáng)，相同涌水量時(shí)引起的地下水位降深越小，水位波動越不明顯，水量脆弱性越低。

通過以上分析，結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際情況，分別建立地下水防污性和水量脆弱性指標(biāo)體系。其中防污性選取地下水埋深、凈補(bǔ)給量、滲透系數(shù)、土壤介質(zhì)類型、含水層厚度和土地利用類型6個(gè)指標(biāo)；水量脆弱性選取地下水開采強(qiáng)度、凈補(bǔ)給與實(shí)際開采模數(shù)差值、含水層厚度和單位涌水量4個(gè)指標(biāo)。下面分別介紹研究區(qū)各參數(shù)分布情況。

3.2 防污脆弱性指標(biāo)

（1）地下水埋深。通遼市平原區(qū)地下水埋深分布差異性很大。根據(jù)收集到的通遼市平原區(qū)139眼地下水監(jiān)測井?dāng)?shù)據(jù)，繪制地下水埋深等水位線，并進(jìn)行空間插值，結(jié)果如圖2。埋深大于7m的區(qū)域主要分布于各旗縣城鎮(zhèn)區(qū)，其中通遼市區(qū)埋深最大，已形成降落漏斗。這些區(qū)域水位主要受強(qiáng)烈開采影響，隨著開采量的增加水位下降。地下水埋深4～7 m的區(qū)域分布于流經(jīng)平原區(qū)的幾大河流，如西遼河干流、西拉木倫河及老哈河、教來河、新開河的河谷平原區(qū)，因這些區(qū)域?yàn)橹饕霓r(nóng)灌區(qū)，農(nóng)業(yè)種植需開采大量的地下水，造成埋深相對較大。

（2）含水層凈補(bǔ)給量。研究區(qū)地下水補(bǔ)給項(xiàng)主要包括降雨入滲、地表水入滲、農(nóng)田灌溉入滲及地下水徑流。本文收集到的地下水凈補(bǔ)給數(shù)據(jù)來源于內(nèi)蒙古水資源調(diào)查評價(jià)成果，以地下水資源保護(hù)規(guī)劃的地下水功能區(qū)為最小單元，計(jì)算地下水凈補(bǔ)給模數(shù)，分區(qū)如圖3。

（3）含水層滲透系數(shù)。通遼市平原區(qū)松散巖類孔隙含水層滲透系數(shù)分區(qū)如圖4所示，由西側(cè)大興安嶺山前向平原，顆粒逐漸變細(xì)，黏性土夾層增多，厚度增大，地下水徑流條件變差，滲透系數(shù)變小。

（4）土壤類型。如圖5所示，通遼市平原區(qū)土壤類型以草甸土和風(fēng)沙土為主，兼有少量鹽（堿）土。土壤介質(zhì)顆粒大小、黏土礦物含量、有機(jī)質(zhì)等對地下水脆弱性有很大影響，顆粒越小，黏土礦物含量越多，有機(jī)質(zhì)含量越高，含水量越高，地下水越不容易受到污染。

（5）含水層厚度。如圖6所示，通遼市平原區(qū)含水層厚度以開魯縣和科爾沁交界處為中心，最厚達(dá)196m，向四周逐漸變薄。

（6）土地利用類型。通遼市平原區(qū)人類活動可能對地下水防污性產(chǎn)生的不利影響主要包括農(nóng)業(yè)化肥施用及較大規(guī)模的城鎮(zhèn)生活污水排放，產(chǎn)生硝酸鹽、氨氮類污染。本文將研究區(qū)劃分為農(nóng)業(yè)區(qū)、城鎮(zhèn)區(qū)和其它地區(qū)，以區(qū)分地下水遭受污染的可能性。如圖7所示，通遼市平原區(qū)耕地主要分布于研究區(qū)中東部西遼河、西拉木淪河、東遼河的河谷平原，西南部養(yǎng)畜牧河、教來河的河谷平原，這些地區(qū)因施用農(nóng)業(yè)化肥，可能造成面源污染；大規(guī)模的城鎮(zhèn)區(qū)由于人口密度大，生活污水排入地下會使含水層的污染風(fēng)險(xiǎn)加大，通遼市較大規(guī)模的城鎮(zhèn)主要是通遼市區(qū)及各旗縣政府所在地。

3.3 水量脆弱性指標(biāo)

圖2 地下水埋深分區(qū)

圖3 地下水凈補(bǔ)給模數(shù)分區(qū)

圖4 滲透系數(shù)分布

圖6 含水層厚度分布

圖5 土壤類型分區(qū)

圖7 土地利用分區(qū)

（1）地下水開采強(qiáng)度。通遼市平原區(qū)地下水是主要的供水水源，開采強(qiáng)度大。本文用開采系數(shù)來表示研究區(qū)地下水的開采強(qiáng)度，如圖8所示，地下水開采系數(shù)大于0.9的區(qū)域占總面積的91%，其中科爾沁區(qū)幾乎全部超采。

（2）凈補(bǔ)給與實(shí)際開采模數(shù)之差。通遼市平原區(qū)地下水補(bǔ)給量大的地方實(shí)際開采量往往也較大，地下水水量敏感性取決于二者之差，差值越大，可用于調(diào)節(jié)的水量越充裕，本文根據(jù)內(nèi)蒙古水資源調(diào)查評價(jià)成果，以地下水二級功能區(qū)為單元獲得凈補(bǔ)給和實(shí)際開采模數(shù)，二者相減，結(jié)果如圖9所示。

圖8 地下水開采系數(shù)分區(qū)

（3）含水層厚度。含水層厚度對地下水水量脆弱性的影響主要表現(xiàn)在影響地下水的靜儲量和對開采的調(diào)節(jié)能力，厚度越大，儲水能力越強(qiáng)，開采引起的地下水水量變化越不明顯，水量脆弱性越低。如圖6。

（4）單位涌水量。本文收集到通遼市平原區(qū)139眼監(jiān)測井，用單位涌水量進(jìn)行空間插值，來表示研究區(qū)含水層富水性，如圖10。

3.4 評價(jià)指標(biāo)評分根據(jù)每個(gè)指標(biāo)變化范圍，參考前人在類似地區(qū)和研究區(qū)做過的相關(guān)研究［3-5］，將每個(gè)指標(biāo)劃分為若干區(qū)間范圍，給予一定的評分構(gòu)成評分體系。各因子賦分在1～10之間，分值越大，表示脆弱性越高，各指標(biāo)賦分標(biāo)準(zhǔn)如表1和表2所示。

圖9 地下水凈補(bǔ)給與實(shí)際開采模數(shù)差分區(qū)

圖10 單位涌水量分區(qū)

表1 地下水防污性指標(biāo)評分

3.5 評價(jià)指標(biāo)權(quán)重體系書評價(jià)因子的權(quán)重反映各參數(shù)對地下水脆弱性的影響大小，目前常用的權(quán)重確定方法有專家賦分法、層次分析法、相關(guān)分析法等。

基于A rcGIS軟件的空間分析功能，對研究區(qū)進(jìn)行網(wǎng)格剖分，取離散步長2 km×2 km，通遼市平原區(qū)共劃分正方形網(wǎng)格10 778個(gè)，每個(gè)單元格對應(yīng)一個(gè)評價(jià)單元，網(wǎng)格中心評價(jià)因子取值為評價(jià)單元的指標(biāo)值。分別將各指標(biāo)數(shù)據(jù)空間插值得到評價(jià)指標(biāo)在研究區(qū)的柵格分布圖，將剖分點(diǎn)圖層與各柵格圖相交，獲取評價(jià)單元指標(biāo)因子取值。最后根據(jù)剖分點(diǎn)編碼匹配，導(dǎo)出剖分點(diǎn)的所有指標(biāo)值，定量指標(biāo)保持原有單位和數(shù)值，定性指標(biāo)根據(jù)類型不同分別用整數(shù)值表征剖分點(diǎn)在該單元格內(nèi)的取值。

（1）地下水防污性指標(biāo)權(quán)重。本文采用主成分因子分析法確定地下水防污性指標(biāo)權(quán)重，將得到的剖分點(diǎn)指標(biāo)取值輸入SPSS19統(tǒng)計(jì)軟件，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理及主成分因子分析，再根據(jù)中國地質(zhì)科學(xué)研究院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所與中國水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院聯(lián)合編制的《區(qū)域淺層地下水脆弱性評價(jià)技術(shù)指南》［22］，取權(quán)重之和為20，按求得的權(quán)系數(shù)百分比分別乘以20，得到地下水防污性各指標(biāo)的權(quán)重，如表3。

表2 地下水水量脆弱性指標(biāo)評分

表3 防污性指標(biāo)權(quán)重

主成分因子分析法雖然能夠消除人為影響，但需確保各指標(biāo)表征方向與脆弱性高度一致。根據(jù)此方法得到的各指標(biāo)權(quán)重相差較大，埋深對脆弱性的影響過大，滲透系數(shù)的影響過小，存在不合理，結(jié)合專家賦分法和前人在類似的區(qū)域做過的相關(guān)工作，適當(dāng)調(diào)整指標(biāo)權(quán)重。

表4 調(diào)整后防污性指標(biāo)權(quán)重

（2）水量脆弱性指標(biāo)權(quán)重。用相關(guān)分析法確定地下水水量脆弱性指標(biāo)權(quán)重，在SPSS19軟件中對各指標(biāo)間相關(guān)性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到各指標(biāo)相關(guān)性系數(shù)表，以相關(guān)系數(shù)為基礎(chǔ)對各指標(biāo)賦權(quán)重，取權(quán)重之和為1，如表5和表6。

表5 水量指標(biāo)相關(guān)性分析

表6 水量脆弱性指標(biāo)權(quán)重

3.6 脆弱性等級劃分。（1）地下水防污性指數(shù)及分級。防污性指數(shù)（DI1）計(jì)算公式如下：

式中：D為地下水埋深；T為含水層厚度；L為土地利用類型；S為土壤類型；R為凈補(bǔ)給模數(shù)；K為含水層滲透系數(shù)。

研究區(qū)地下水防污性指數(shù)DI1得分36～149分。DI1值越高，防污性能越差，反之防污性能越好。將防污性能分為5級：Ⅰ級，DI1＜65，防污性能高；Ⅱ級，65≤DI1＜80，防污性能較高；Ⅲ級，80≤DI1＜95，防污性能中等；Ⅳ級，95≤DI1＜110，防污性能較弱；Ⅴ級，DI1≥110，防污性能弱。

（2）地下水水量脆弱性指數(shù)及分級。水量脆弱性指數(shù)（DI2）計(jì)算公式如下：

式中：M為凈補(bǔ)給與實(shí)際開采模數(shù)之差；E為開采系數(shù)；T為含水層厚度；Y為單位涌水量。

研究區(qū)地下水水量脆弱性DI2得分2.3～8.6分。DI2值越高，水量脆弱性越高，反之水量脆弱性越低。將水量脆弱性分為5級：Ⅰ級，DI2＜4，水量脆弱性低；Ⅱ級，4≤DI2＜5，水量脆弱性較低；Ⅲ級，5≤DI2＜6，水量脆弱性中等；Ⅳ級，6≤DI2＜7，水量脆弱性較高；Ⅴ級，DI2≥7，水量脆弱性高。

4 評價(jià)結(jié)果及分析

在ArcGIS中將各單項(xiàng)指標(biāo)評乘以權(quán)重，進(jìn)行圖層間的疊加分析，分別得到地下水防污性評分圖和水量脆弱性評分圖，見圖11和圖12。

圖11 地下水防污性分區(qū)

圖12 水量脆弱性分區(qū)

4.1 地下水防污性與水量脆弱性結(jié)果總體來看，地下水防污性由四周向中部逐漸變好：（1）防污性能弱及較弱地區(qū)（紅色及橘黃色）主要位于研究區(qū)東南部庫倫旗沿柳河水系一帶、奈曼旗西部南部及扎魯特旗在平原的全部，分布面積2.19萬km2，占總面積的50.89%。這些區(qū)域?yàn)樯絽^(qū)向平原的過度地帶，水位埋深較淺，污染物易于進(jìn)入含水層，含水層結(jié)構(gòu)單一，巖性主要為中粗砂、中細(xì)砂，滲透性強(qiáng)，利于污染物的擴(kuò)散。同時(shí)這些地區(qū)含水層厚度相對較薄，污染物的稀釋能力較差，對外界污染的敏感性強(qiáng)；（2）防污性能強(qiáng)及較強(qiáng)地區(qū)（綠色及淺綠色）主要位于研究區(qū)的中部，包括開魯縣和科爾沁區(qū)大部，奈曼旗中部和北部與開魯交界地區(qū)，科左后旗中北部，科左中旗架瑪吐鎮(zhèn)、團(tuán)結(jié)鄉(xiāng)周邊，分布面積9 985.75 km2，占總面積的23.17%。這些區(qū)域地下水埋深較大，部分地區(qū)埋深達(dá)10m以上，地表土壤巖性多為粉砂、黏質(zhì)壤土，有些區(qū)域含水層夾有黏性土層，天然防護(hù)能力較好。在開魯縣和科爾沁區(qū)交界處的平原沉積中心，含水層厚度達(dá)196m，對污染物的敏感性較低；（3）防污性能中等地區(qū)（黃色區(qū)域）主要位于研究區(qū)奈曼旗中部，科左中旗中部和科左后旗的大部，分布面積1.12萬km2，占總面積的25.95%。含水層厚度界于70～120m，巖性以粉砂、細(xì)粉砂為主，埋深界于2～6m，滲透性能中等，對地下水的敏感程度一般。

總體來看，地下水水量脆弱性由東部平原向西部山前平原逐漸變好：（1）水量脆弱性高及較高地區(qū)（紅色及橘黃色）主要位于研究區(qū)西北部及南部與山丘區(qū)過渡帶、科左中旗中東部及科左后旗朝魯吐鎮(zhèn)與伊胡塔鎮(zhèn)之間，分布面積1.62萬km2，占總面積的37.53%。補(bǔ)給方面，上游地表水不合理的利用與截奪減少了下游的水量，一定時(shí)間段內(nèi)地下水補(bǔ)給由線狀轉(zhuǎn)為點(diǎn)狀，補(bǔ)給相對較少。同時(shí)這些區(qū)域含水層厚度相對較薄，含部分黏性土夾層分布，單井涌水量普遍較低，開采系數(shù)多大于0.9，地下水的供水能力差，水量可調(diào)節(jié)性低，水量脆弱性相對較高；（2）水量脆弱性低及較低地區(qū)（綠色及淺綠色）主要位于奈曼旗中部和北部、開魯縣東南部及科爾沁西部，分布面積1.1萬km2，占總面積的25.46%。這些區(qū)域地表水被大量利用轉(zhuǎn)為地下水，使得地下水位抬升，地下水補(bǔ)給充裕。含水層厚度較大，結(jié)構(gòu)由較為單一的中細(xì)砂組成，其間少有或無黏性土夾層，富水性很強(qiáng)，水量脆弱性低；（3）水量脆弱性中等地區(qū)（黃顏色）主要位于研究區(qū)中部、科左中旗中西部、開魯西北及扎魯特旗南部地區(qū)，分布面積1.59萬km2，占總面積的37.01%。這些區(qū)域由地表轉(zhuǎn)為地下，水量在上游與下游之間，含水層厚度界于中等，含水層由單一向多層轉(zhuǎn)變，富水性一般，部分地區(qū)地下水超采。

4.2 地下水防污性能與水量脆弱性對比分析根據(jù)評價(jià)結(jié)果，10 778個(gè)剖分點(diǎn)中，數(shù)據(jù)有效點(diǎn)10 582個(gè)，提取每個(gè)剖分點(diǎn)的防污性和水量脆弱性數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計(jì)各等級剖分點(diǎn)個(gè)數(shù)，列于表7。

表7 各脆弱性等級剖分點(diǎn)分布

據(jù)表7和圖13可知，地下水水量脆弱性主要介于中等和較高水平，占總分布區(qū)域的72.9%，高和低脆弱性分布面積都很??；防污性能方面總體較差，中等及較差水平的分布面積廣，占總區(qū)域的76.5%。綜合來看，水量脆弱性較高且防污性能弱的剖分點(diǎn)數(shù)量最多，主要分布在北部大興安嶺山前向平原過渡帶、南部黃土丘陵區(qū)（包括扎魯特旗大部、奈曼和庫倫旗的南部）；其次為水量脆弱性較高且防污性能較弱的點(diǎn)，主要分布在科左中旗中東部和科左后旗東部；再次為防污性和水量脆弱性均中等的點(diǎn)，主要分布于科左后旗中部和西北、科左中旗中東部和開魯縣中北部；水量脆弱性較高且防污性能中等的區(qū)域主要位于科左后旗中部廣袤的沙地地區(qū)（沿朝魯吐鎮(zhèn)-伊胡塔鎮(zhèn)-阿古拉鎮(zhèn)-海魯吐鎮(zhèn)-旗政府所在地一帶）和科左中旗腰林毛都鎮(zhèn)及周邊。

4.3 地下水防污性能評價(jià)結(jié)果驗(yàn)證本次研究收集了通遼市平原區(qū)地下水水質(zhì)樣本來驗(yàn)證地下水防污性評價(jià)結(jié)果。由于研究區(qū)面積較大，數(shù)據(jù)收集存在一定困難，共收集到19個(gè)水質(zhì)樣本，其中水質(zhì)超標(biāo)點(diǎn)13處，包括氟化物超標(biāo)11處，鐵錳超標(biāo)共10處。研究區(qū)含水層介質(zhì)中富含鐵錳，鐵錳屬背景值超標(biāo)。主要統(tǒng)計(jì)除鐵錳之外的水質(zhì)超標(biāo)情況。

提取超標(biāo)樣本的防污性指數(shù)值，大于100的樣本有4個(gè)，取值70～90之間的樣本個(gè)數(shù)有5個(gè)，小于70的樣本只占2個(gè)，總體來說超標(biāo)點(diǎn)的防污性指數(shù)值較大，取樣地區(qū)的污染概率大，樣本與評價(jià)結(jié)果一致性較強(qiáng)。

提取未超標(biāo)樣本的防污性指數(shù)值，小于70的樣本有3個(gè)，介于70～90之間的樣本個(gè)數(shù)有1個(gè)，大于90的樣本有4個(gè)，總體來說未超標(biāo)樣本防污性指數(shù)相比超標(biāo)點(diǎn)低，但一致性較差，可能是因?yàn)闃颖?/p>

圖13 地下水防污性與水量脆弱性對比

基數(shù)太少而不能較好體現(xiàn)出規(guī)律性。

5 結(jié)論

本文根據(jù)對地下水脆弱性概念的理解，分別建立地下水防污性和水量脆弱性指標(biāo)體系，防污性指標(biāo)選取地下水埋深、凈補(bǔ)給量、滲透系數(shù)、土壤介質(zhì)類型、含水層厚度及土地利用類型6個(gè)指標(biāo)；水量脆弱性指標(biāo)選取地下水開采強(qiáng)度、凈補(bǔ)給與實(shí)際開采模數(shù)差值、含水層厚度及單位涌水量4個(gè)指標(biāo)。應(yīng)用GIS的空間分析技術(shù)，對通遼市平原區(qū)地下水脆弱性進(jìn)行了評價(jià)。結(jié)果表明，研究區(qū)地下水脆弱性處于較高水平：地下水防污性能總體較差，中等及較差水平的面積分布占比較大，約占總區(qū)域的76.5%；地下水水量脆弱性主要界于中等和較高水平，占總面積的72.9%。整體來看，研究區(qū)地下水防污性和水量脆弱性分布具有連續(xù)漸變的特點(diǎn)，沒有明顯的塊狀分布，說明評價(jià)結(jié)果較為合理。該評價(jià)結(jié)果可為研究區(qū)地下水合理開發(fā)利用和保護(hù)提供借鑒參考，建議相關(guān)部門對地下水脆弱性高的區(qū)域加強(qiáng)水質(zhì)和水量監(jiān)測與保護(hù)。

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Groundw ater vulnerability assessmentin Tongliao Plain,Inner Mongolia

GAO Shuang1，2，TANG Yun1，TANG Kewang1
（1.China InstituteofWater Resourcesand Hydropower Research，Beijing 100038，China；2.China University of Geosciences（Beijing），Beijing 100083，China）

Based on DRASTIC model and summarization of concepts of groundwater vulnerability，two evalu?ation-index systems of groundwater pollution vulnerability and quantity vulnerability，are established in this paper respectively.Taking groundwater in Tongliao Plain of Inner-Mongolia as the study object，this re?search has selected 6 indices of depth of water table，net recharge，aquifer permeability coefficient，soil media，aquifer thickness and land-use type to represent ground water pollution vulnerability.In the mean time,4 indices of exploitable intensity，difference of net discharge module and actual exploitable module, aquifer thickness and specific yield，are selected to represent groundwater quantity vulnerability.The ground?water vulnerability evaluation for the Tongliao Plain is conducted based on the ArcGIS spatial analysis and the estimation of index weight by the SPSS software.The result indicates that the groundwater pollution vul?nerability is generally poor，with areas of class Ⅲ and class Ⅳ accounting for 76.5% of the total area. The groundwater quantity vulnerability is in a moderate-high level，with the areas of classⅢ and classⅣaccounting for 72.9%of the total area.

pollution vulnerability；quantity vulnerability；evaluation index；weight；Tongliao Plain

P641.8

：Adoi：10.13244/j.cnki.jiwhr.2015.04.004

11672-3031（2015）04-0261-10

（責(zé)任編輯：王學(xué)鳳）

2015-01-27

科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)（2012FY130400）

高爽（1988-），女，河北保定人，碩士生，主要從事地下水環(huán)境研究。E-mail：1071581679@qq.com

唐蘊(yùn)（1968-），女，安徽銅陵人，教授級高級工程師，博士，主要從事水資源開發(fā)利用中的生態(tài)環(huán)境問題研究。E-mail：tangyun@iwhr.com