劉延輝

(朝陽(yáng)市水利規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)院，遼寧 朝陽(yáng) 122000)

?

朝陽(yáng)市地下水水質(zhì)規(guī)律及其水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與分析

劉延輝

(朝陽(yáng)市水利規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)院，遼寧 朝陽(yáng) 122000)

地下水由于具有污染小、易開采等優(yōu)勢(shì)而逐漸成為全球重要的供水水源之一。但是，隨著科技的進(jìn)步、工業(yè)的迅速發(fā)展，地下水水質(zhì)正面臨嚴(yán)重威脅。通過(guò)對(duì)朝陽(yáng)市城區(qū)地下水長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，分析確定城區(qū)內(nèi)地下水的動(dòng)態(tài)變化影響因素，結(jié)合各種影響因素，提出地下水水源地保護(hù)區(qū)的劃分原則，建立地下水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的框架。研究成果可以為相關(guān)部門了解和掌握地下水動(dòng)態(tài)規(guī)律、合理開發(fā)和利用地下水資源、加強(qiáng)水資源科學(xué)管理等方面提供技術(shù)支撐和數(shù)據(jù)支持。

地下水；水質(zhì)監(jiān)測(cè)；預(yù)側(cè)；影響因素；朝陽(yáng)市

地下水資源不僅是供水水源，同樣是維持水系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)的重要前提。通過(guò)研究，發(fā)現(xiàn)地下水過(guò)度開采以及因地表水而造成地下水二次污染的兩種現(xiàn)象較為普遍。發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)地下水資源的監(jiān)測(cè)保護(hù)工作走在了世界前端，并且建立了地下水水源地保護(hù)區(qū)劃分體制、框架體系[1-3]。

在提出保護(hù)區(qū)劃分時(shí)，不能以點(diǎn)帶面，要根據(jù)水資源所在地的具體情況，做出最有效的劃分方法[4-5]。根據(jù)劃分原則進(jìn)一步提出水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)框架，對(duì)水源地環(huán)境質(zhì)量做出進(jìn)一步的貢獻(xiàn)，同樣為相關(guān)部門提供技術(shù)支持。

1 基本概況

遼寧省朝陽(yáng)市坐落于本省的西端，在E118°50′-121°17′和N40°25′-42°22′?？偯娣e約2萬(wàn)km2，總?cè)丝诩s330萬(wàn)。該地區(qū)屬于溫帶季風(fēng)性氣候，平均氣溫約為8.5℃，年降水量約為600mm。其地勢(shì)西北高，海拔達(dá)400m，而西南較低，低于20m。水資源相對(duì)豐富，但流量變化大、水土流失嚴(yán)重，且利用率不高。

2 地下水水質(zhì)現(xiàn)狀研究

在朝陽(yáng)市區(qū)共設(shè)置70個(gè)水樣的采樣點(diǎn)，其中工業(yè)及人口密集區(qū)布置采樣點(diǎn)相對(duì)較多，其他地區(qū)則相對(duì)較小。取樣點(diǎn)主要為現(xiàn)有水井或地下水取水處，其樣品中以淺層地下水為主，輔以其它水層。

對(duì)采集的水樣進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果與我國(guó)制定的規(guī)范進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)采樣區(qū)水質(zhì)狀況良好，無(wú)明顯的污染情況出現(xiàn)。重要測(cè)試指標(biāo)結(jié)果如圖2所示。

圖1 主要測(cè)試指標(biāo)及統(tǒng)計(jì)特性結(jié)果

3 地下水水質(zhì)變化規(guī)律研究

通過(guò)建立合適的模型來(lái)預(yù)測(cè)地下水水質(zhì)變化趨勢(shì)[6]。文章將采取主要由3個(gè)因素建立合適的模型：范圍NF、頻率NP以及程度NC。最后將這3種指標(biāo)整合得到綜合的指數(shù)值N。綜合指數(shù)值0-100之間，關(guān)系式為：

(1)

式中：N為綜合指數(shù)；NF為指標(biāo)超標(biāo)數(shù)量；NP為某指標(biāo)超標(biāo)的概率；NC為某指標(biāo)超過(guò)可接受范圍的大小。

計(jì)算模型主要是基于線性回歸分析法。首先選取樣本的80%數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，再回歸分析計(jì)算，得到線性回歸方程。最后利用樣本剩余20%數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過(guò)對(duì)比，結(jié)果如圖2所示。

圖2 計(jì)算與測(cè)試結(jié)果比較

利用已經(jīng)建立并驗(yàn)證的水質(zhì)變化情況，將得到的地下水質(zhì)量指數(shù)進(jìn)行分級(jí)，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)果顯示，朝陽(yáng)市水質(zhì)情況良好，總體上郊區(qū)及農(nóng)村地區(qū)水質(zhì)優(yōu)于城市地區(qū)，而山區(qū)地區(qū)優(yōu)于沿海地區(qū)。如果不采取一定的技術(shù)手段，水質(zhì)將持續(xù)惡化。惡化程度比較明顯的地區(qū)為建平縣、龍城區(qū)以及朝陽(yáng)縣等地區(qū)，主要因?yàn)檫@些地區(qū)工業(yè)與人口相對(duì)密集，水質(zhì)惡化的可能性較大。

4 地下水水位動(dòng)態(tài)影響因素分析

4.1 氣象影響因素

氣象因素對(duì)地下水動(dòng)態(tài)的影響，主要表現(xiàn)為不同季節(jié)降水量的影響。受緯度影響，降水集中在夏季。朝陽(yáng)市2014年城區(qū)降雨量統(tǒng)計(jì)表見表2。

表2 2014年，朝陽(yáng)市城區(qū)降雨量統(tǒng)計(jì)表

城區(qū)內(nèi)地下水在4-5月份水位比較低，7-9月份水位比較高，其它月份地下水位變化比較平緩。

4.2 水文影響因素

通過(guò)地下水水位觀測(cè)資料表明，地下水水位與大凌河有著較為密切的聯(lián)系，2-3月，河水位比較低，地下水位也較低；4月中旬，河水水位開始上漲，近河地下水水位隨之上升；8-9月份降水量持續(xù)不斷，河水位迅速上漲，地下水位持續(xù)升高。

4.3 地質(zhì)地貌影響因素

降水對(duì)地下水的補(bǔ)給還受到不同地表巖性的影響，朝陽(yáng)城區(qū)基本屬于第四紀(jì)地質(zhì)地貌。大凌河沖洪積扇的漫灘區(qū)，由于表層為粉質(zhì)砂土，厚度比較薄，降水后雨水入滲比較快，根據(jù)地上監(jiān)測(cè)井的資料分析5-7月為降水集中期，而地下水最高水位一般都出現(xiàn)在8-10月。

4.4 人為的影響因素

人工開采是影響朝陽(yáng)市區(qū)地下水動(dòng)態(tài)的主要人為因素之一。由于開采地下水影響著附近地下水位的動(dòng)態(tài)變化。監(jiān)測(cè)井的地下水位動(dòng)態(tài)變化表現(xiàn)為在豐水期地下水位不高，受水源地開采影響反而較低。

5 地下水水源地保護(hù)區(qū)的劃分原則

地下水水源地水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，同時(shí)污染物質(zhì)也具有多樣性，地下水水源地保護(hù)區(qū)的劃分應(yīng)遵循以下4項(xiàng)原則：

1)根據(jù)地下水基礎(chǔ)資料條件，選擇符合當(dāng)前地區(qū)的劃分方法。

2)充分利用地下水監(jiān)測(cè)資料，確定參數(shù)。

3)靈活參照水源地的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)該地區(qū)保護(hù)要求，做出合理區(qū)域劃分。

4)對(duì)水質(zhì)安全的做出有效保證下，劃定的范圍不宜過(guò)大。

依據(jù)地下水水源地保護(hù)區(qū)的劃分原則，建立地下水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的框架[7]，其前期準(zhǔn)備步驟如圖3所示，地下水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)框架如圖4所示。

圖3 前期準(zhǔn)備步驟

圖4 地下水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)框架

監(jiān)測(cè)區(qū)域應(yīng)當(dāng)是一個(gè)完整的地下水盆地，應(yīng)分析監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的氣象、社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、地形等各種綜合數(shù)據(jù)、影響因素，以確定監(jiān)測(cè)區(qū)的特征[8-9]。對(duì)地下水水質(zhì)狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)性定量評(píng)價(jià)以及分析地下水水質(zhì)在人類活動(dòng)的影響下的變化情況是區(qū)域地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)的主要目的。

6 結(jié) 論

目前，朝陽(yáng)市地下水的水質(zhì)狀況總體良好，無(wú)明顯的污染情況，但若不采取有效的防治措施，則將不斷惡化。朝陽(yáng)市南部地區(qū)水質(zhì)惡化程度將大于北部，其中壓力最大的是太和區(qū)、凌河區(qū)以及凌海市等工業(yè)、人口相對(duì)密集的地區(qū)。影響朝陽(yáng)市地下水水質(zhì)變化與分布的主要影響因子按貢獻(xiàn)率由大到小排序?yàn)椋汗I(yè)、生活、地勢(shì)、農(nóng)業(yè)、海水。為了減緩地下水污染的發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)一步降低污染程度，需要提出并實(shí)施合理的治理措施。地下水污染監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)不僅是對(duì)水資源的安全性能的綜合調(diào)研，也是對(duì)地下水保護(hù)方案提供一定的技術(shù)支持，可更好地實(shí)現(xiàn)地下水資源的保護(hù)。

[1]鐘秀，馬騰，劉林，等.地下水飲用水源地污染源風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)方研究[J].安全與環(huán)境工程，2014,21(02):104-108.

[2]王巍巍.錦州市地下水水質(zhì)現(xiàn)狀與變化趨勢(shì)研究[J].水利技術(shù)監(jiān)督,2016(05):59-62.

[3]范宏喜.開啟地下水監(jiān)測(cè)新紀(jì)元——聚焦國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)工程建設(shè)[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2015(02)：161-162.

[4]王愛(ài)平,楊建青,楊桂蓮,等.我國(guó)地下水監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀分析與展望[J].水文,2010(06):53-56.

[5]范先友,李朝陽(yáng),楊傳華.基于多元線性回歸分析的水位短期預(yù)測(cè)方法[J].水運(yùn)工程,2014(01):159-162.

[6]周仰效，李文鵬.地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2008，35(01)：1-11.

[7]高志.國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)工程站網(wǎng)布設(shè)淺析[J].地下水,2012(05):71-72.

[8]李勁,閆波,丁志安,等.聚類分析在優(yōu)化地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位中的應(yīng)用[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè),1997(04):17-20.

[9]李春雨.沈陽(yáng)市城區(qū)地下水遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)初探[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),2016(08):116-118.

1007-7596(2017)01-0037-03

2016-12-26

劉延輝(1985-)，男，河南孟州人，工程師，研究方向?yàn)樗呐c水資源工程、水利規(guī)劃、水利設(shè)計(jì)等。

TP

B