王少娟

(山東省地礦工程勘察院，山東 濟南 250014)

0 引言

地下水作為主要的淡水資源之一，對其不合理的開采已導致了各種環(huán)境地質(zhì)問題，也導致了日益嚴重的地下水污染問題。地下水在受到污染時，含水層系統(tǒng)具有一定的自然防護能力，而受到水文地質(zhì)條件差異性的影響，含水層的這種自然防護能力往往在空間上也具有顯著的差異。地下水的防污性能反映了含水層的自然防護能力，也反映了地下水系統(tǒng)的脆弱性。因此有針對性地開展地下水防污性能評價，不僅可以識別出地下水系統(tǒng)中容易受到污染的高風險區(qū)，也有助于預測和評價人類活動對地下水環(huán)境的影響程度[1]。

目前，國內(nèi)外地下水防污性能評價方法大約有30多種，其中以DRASTIC評價方法的應用最為廣泛，該模型由Aller[2]等人于1987年提出。由于DRASTIC評價方法具有可操作性強，評價指標信息容易獲取等優(yōu)點，使得該方法在區(qū)域地下水脆弱性評價中具有較好的應用效果[3]。DRASTIC作為已經(jīng)被認可的評價模型，在美國、南非、以色列、伊朗、歐盟等國普遍采用[4-7]。

山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)瀕臨黃海、渤海，資源豐富。國務(wù)院相繼于2009年、2011年正式批復了《黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)發(fā)展規(guī)劃》和《山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)發(fā)展規(guī)劃》，山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)開發(fā)建設(shè)已上升為國家戰(zhàn)略[8]。為保障山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)開發(fā)建設(shè)，許多學者已經(jīng)對山東半島的地質(zhì)環(huán)境及承載力[9]、土地環(huán)境質(zhì)量[10]、水資源優(yōu)化配置方案[1-12]、水資源可持續(xù)利用潛力[13]、地熱資源規(guī)劃[14]等進行了研究。而隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活污水的排放會對地下水水環(huán)境造成污染，但目前針對山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)地下水污染的研究尚不多見，僅王濤等[15]對該地區(qū)海岸帶北段地下水腐蝕性進行了評價，王玉蓮等[16]對威海市地下水防污性能進行了評價。因此，該文將采用DRASTIC評價方法對山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)地下水防污性能進行評價，以期對山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)地下水資源保護提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)規(guī)劃范圍，包括青島、煙臺、威海、濰坊、日照、東營6市和濱州市的無棣縣、沾化區(qū)，共計51個縣(市、區(qū))的行政范圍，總面積約64000km2[17-18]。

研究區(qū)氣候?qū)倥瘻貛Ъ撅L氣候，夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥。全區(qū)多年平均氣溫12～13℃。區(qū)內(nèi)降水具有時空分布特征，從空間分布上，總體降水量東部高于西部，南部高于北部，多年平均降水量500～800mm；從時間分布上，降水多集中在7～9月，占全年降水量的70%。年平均蒸發(fā)度在1100～2200mm，全年分配不均，其空間分布與降水量相反，由西北向東南遞減。

根據(jù)地下水賦存條件與地貌單元分布條件，可將研究區(qū)劃分為3個大的水文地質(zhì)區(qū)(圖1)：平原松散巖類水文地質(zhì)區(qū)，中低山丘陵碳酸鹽巖類為主水文地質(zhì)區(qū)，低山丘陵松散巖、碎屑巖、變質(zhì)巖類水文地質(zhì)區(qū)[19]。其中，平原水文地質(zhì)區(qū)為華北臺坳的一部分，新生代以來一直緩慢下降，沉積了巨厚的新近系、古近系和第四系松散堆積層，第四系及新近系含水砂層發(fā)育，受燕山期運動形成的一系列坳陷和隆斷控制，坳陷區(qū)沉積厚度大，含水砂層厚，顆粒較粗，為深層孔隙水的富水地帶，隆斷區(qū)地下水的賦存條件相對次之。中低山丘陵水文地質(zhì)區(qū)區(qū)域差別較大，發(fā)育有裂隙含水層、巖溶含水層，總體來說，該區(qū)地下水補給條件充分、水力坡度較大，地下徑流暢通，水交替強烈，在垂直和水平方向上無明顯變化。低山丘陵水文地質(zhì)區(qū)主要為基巖裂隙含水層，該區(qū)地形高低起伏較大，地下水的賦存條件差，富水性弱。

圖1 山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)水文地質(zhì)分區(qū)圖

2 防污性能評價

地下水防污性能評價是地下水污染防治的基礎(chǔ)性工作，可以區(qū)別不同地區(qū)地下水環(huán)境的脆弱程度，定量化評價地下水環(huán)境潛在的易污染程度，從而警示人們在開發(fā)利用地下水資源時，有針對性地采取相應的防治保護對策，保障我國經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。

地下水防污性能是指由于自然條件變化或者人類活動影響，地下水遭受破壞的趨向和可能性，它反映了地下水對自然和人類活動影響的應付能力。地下水防污性能通?？煞譃樘烊环牢坌阅芎吞厥夥牢坌阅軆深怺20]， 其中：①天然防污性能(intrinsic vulnerability)，是指在一定的地質(zhì)與水文地質(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，它與含水層所處的地質(zhì)與水文地質(zhì)條件有關(guān)，與污染物性質(zhì)無關(guān)；②特殊防污性能(specific vulnerability)，是指地下水防止某種或某類污染物污染的能力，它考慮污染物性質(zhì)及其在地下環(huán)境中的遷移能力。該次防污性能評價指的是含水層天然防護能力，是指不考慮污染源而只考慮水文地質(zhì)內(nèi)部因素的防污性能。

2.1 評價方法

DRASTIC評價方法選取對地下水環(huán)境影響較大且較易取得數(shù)據(jù)的7個因子：地下水埋深(depth of water-table)、地下水凈補給量(recharge)、含水層介質(zhì)(aquifer media)、土壤介質(zhì)(soil media)、地形坡度(topography)、包氣帶介質(zhì)(impact of the vadose zone)及滲透系數(shù)(conductivity)，在評價過程中，所選取的每個評價指標具有不同的數(shù)值范圍或者類型。由于每個評價指標的性質(zhì)和單位不同，因此在對其進行評分時通常需要統(tǒng)一量化處理，并用 l～5 不同的評分值分別來表征不同的數(shù)值范圍或類型對地下水脆弱性的影響程度。其中對地下水脆弱性影響最小的賦 1 分，對地下水脆弱性影響最大的賦 5 分。最后，將7個因子綜合起來采用加權(quán)的方法計算DRASTIC指數(shù)，公式如下：

式中:Wi—i因子的權(quán)重；Ri—i因子的評分值。

2.2 指標因子賦值

根據(jù)山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)的地質(zhì)環(huán)境情況，將DRASTIC模型的7個因子分別分級并賦值(表1)，其中：地下水埋深(D)由實際地下水埋深等值線確定(m)，按其深淺分為9級；地下水凈補給量(R)由可增采資源模數(shù)代替(萬m3/km2·a)，這樣不僅包含了大氣降水、灌溉回滲等各種地下水補給因素，而且涉及了開采因素，獲得的是當前情況下實際的地下水凈補給量，計算更有意義，連同咸水區(qū)在內(nèi)，分為5級；含水層介質(zhì)(A)參考含水巖組確定，分為5級；土壤介質(zhì)(S)按照其類型分為薄層或無、河谷沙礫層、山前平原粘質(zhì)壤土、其他地區(qū)砂質(zhì)壤土共4級；地形坡度(T)按照地形圖等高線數(shù)據(jù)計算(%)；包氣帶介質(zhì)(I)為地下水位以上非飽和帶部分的巖性，分為5級；滲透系數(shù)(C)按含水層分布情況分別確定(m/d)，分為5級。

表1 因子分級賦值

2.3 權(quán)重的確定

由國內(nèi)外大量實驗綜合，并借鑒DRASTIC方法提供的7項指標不同的權(quán)重，相應計算公式為：

DRASTIC= 5D+ 4R+ 3A+ 2S+ 1T+ 5I+ 3C

Wi=(0.22，0.17，0.13，0.09，0.04，0.22，0.13)

2.4 防污性能等級劃分

經(jīng)計算，DRASTIC值介于38～223之間(表2)；分值越大，脆弱性越強，地下水環(huán)境越容易受到污染；分值越小，脆弱性越弱，地下水環(huán)境越難受到污染。

表2 地下水脆弱性評價等級劃分標準

3 評價分區(qū)

根據(jù)山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)地下水防污性能計算所得分值，按照防污性能等級劃分標準分為5個區(qū)(圖2)，即防污性能差區(qū)、防污性能較差區(qū)、防污性能中等區(qū)、防污性能較好區(qū)、防污性能好區(qū)，分別占總面積的0.13%,9.74%,39.76%,40.71%,9.66%(圖3)。各區(qū)分布情況簡述如下：

圖2 山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)地下水防污性能評價分區(qū)圖

3.1 防污性能差區(qū)

該區(qū)地下水極易遭受污染，面積92.7km2，占總面積的0.13%，主要分布于煙臺城區(qū)北至芝罘島、乳山城區(qū)北側(cè)兩地，該區(qū)為地下水水源地，水位埋深較淺，可增采資源量大，含水層介質(zhì)以松散巖類為主，土壤介質(zhì)較薄，地形坡度較小，包氣帶介質(zhì)以砂礫層為主，滲透系數(shù)較大，其防污性能差，地下水極易被污染。

圖3 地下水脆弱性評價分區(qū)面積比

3.2 防污性能較差區(qū)

該區(qū)地下水易污染，面積7170.7km2，占總面積的9.74%，主要分布于煙臺、威海城區(qū)及兩城區(qū)之間近海區(qū)域，龍口東北部、萊州東北部近海區(qū)域，文登南部、乳山城區(qū)及周邊零星分布，萊陽中東部、海陽南部、膠州東北部地區(qū)，昌邑東部、高密北部、平度西南部及東部等地區(qū)。這些地區(qū)大多為地下水水源地或地下水富水區(qū)，地下水埋深淺，且可增采資源量較大，含水層介質(zhì)以松散巖類或碳酸鹽類為主，土壤介質(zhì)較薄，地形坡度較小，包氣帶介質(zhì)以砂礫層、卵礫層、砂層為主，滲透系數(shù)較大，其防污性能較差，在出現(xiàn)污染源或有污染行為時，地下水易被污染。

3.3 防污性能中等區(qū)

該區(qū)地下水較易受污染，面積29279.1km2，占總面積的39.76%，主要分布于棲霞、萊陽、海陽、乳山、文登、榮成的大部分地區(qū)，萊州、龍口兩地的近海區(qū)域，平度中部、高密東部、昌邑西部及濰坊城區(qū)東南部地區(qū)，廣饒南部，青州中部、壽光南部、昌樂北部、無棣、沾化、利津、墾利、河口等地的大部分地區(qū)。這些地區(qū)或地下水埋深較深，或富水性中等、采補基本平衡，或含水層介質(zhì)為松散巖類、碳酸鹽類，或位于沖積平原、土壤介質(zhì)薄或無或砂礫層、滲透系數(shù)較大等，綜合評價其防污性能中等，地下水較易被污染。

3.4 防污性能較好區(qū)

該區(qū)地下水較難受污染，面積29970.1km2，占總面積的40.71%，主要分布于蓬萊市大部分地區(qū)、龍口東南部地區(qū)，招遠西南部、萊州東南部、萊西西北部連成的大片地區(qū)，即墨近海及西部地區(qū)，膠州、膠南、日照城區(qū)等地的大部分地區(qū)，莒縣西部地區(qū)，峽山水庫周邊，安丘、高密、昌邑、諸城的大片地區(qū)，臨朐西北部、青州東部與西部、昌樂南部地區(qū)，利津南部地區(qū)、東營城區(qū)，壽光、濰坊、昌邑、平度等的北部近萊州灣大片地區(qū)。這些地區(qū)或地下水埋深較大，或可采資源量小以及地下水為咸水，或地形坡度較大，其防污性能較好，地下水較難被污染。

3.5 防污性能好區(qū)

該區(qū)地下水難受污染，面積7117.4km2，占總面積的9.66%，主要分布于青島城區(qū)東北部、即墨東北部、城陽白沙河中上游、膠州東南部地區(qū)，日照城區(qū)及西南小部分地區(qū)、莒縣與五蓮的大部分地區(qū)，臨朐東部等地區(qū)。這些地區(qū)或地下水埋深較大，或可采資源量小，含水層以碎屑巖、巖漿巖、變質(zhì)巖孔隙--裂隙水為主，土壤介質(zhì)主要為粘質(zhì)土或砂質(zhì)土，地形坡度變化較大，包氣帶介質(zhì)為粘土或砂土，滲透系數(shù)較小，其防污性能好，地下水難被污染。

4 地下水防治措施與建議

4.1 實行跨區(qū)域規(guī)劃

要實現(xiàn)地下水的有效保護，非一城一地孤立所能做到的，必須要實現(xiàn)跨區(qū)域的聯(lián)合規(guī)劃。結(jié)合研究區(qū)的社會效益、經(jīng)濟效益、環(huán)境效益，通過區(qū)域管理研究，優(yōu)化區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局；明確引資方向和項目，引入低污染、低消耗、高產(chǎn)出的高科技企業(yè)，以減少對地下水的污染負荷。在農(nóng)業(yè)種植區(qū)要積極調(diào)整改變傳統(tǒng)的種植結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)。濱海區(qū)海水利用潛力巨大，今后應加大科技投入，增加海水資源利用量。同時可以加大雨水收集，可以將雨水處理后的中水收集用于綠化、潑灑抑塵等對水質(zhì)要求相對較低的地方。同時兼顧地下水資源保護，實現(xiàn)社會、經(jīng)濟、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展并同步進行，使有限的地下水資源達到最合理的利用狀態(tài)，發(fā)揮更大的效益。

4.2 加強污染源的動態(tài)監(jiān)測與治理

防治地下水污染問題，首先要控制污染源的污水排放量和達標率，加強對地下水污染源(特別是對排污大戶)的動態(tài)監(jiān)測，可以減少地下水的潛在污染源以減輕地下水的污染負荷。加強對排污量較大的工礦業(yè)和農(nóng)耕中農(nóng)藥化肥的廣泛使用等進行在線實時監(jiān)測，可以確保工礦業(yè)污染源達標排放，促進發(fā)展推廣生態(tài)農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)。

4.3 優(yōu)化地下水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)

地下水質(zhì)是地下水是否污染的直接表達，進行地下水質(zhì)監(jiān)測可以及時了解區(qū)域地下水質(zhì)的動態(tài)信息，是進行水資源管理工作的基本組成部分。發(fā)達國家已經(jīng)實現(xiàn)了自動監(jiān)測，而我國的地下水資源監(jiān)測工作還很薄弱，目前面臨的首要問題是監(jiān)測問題。因此，應加大資金的投入來完善監(jiān)測系統(tǒng)，加強地下水質(zhì)監(jiān)測工作，避免地下水資源管理的盲目性和粗放性。

4.4 健全法制，加強行政管理體系

科學完整的法律體系、秉公高效的行政執(zhí)法部門和公民嚴格的遵從執(zhí)行三者緊密結(jié)合，是確保水資源公平合理運行的必要手段。其次，地下水資源的利用涉及環(huán)保、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟計劃管理、法律等多個部門，缺一不可。部門之間的交流、合作、協(xié)調(diào)一致，是實現(xiàn)水資源的永續(xù)利用、人水和諧共處的必要條件。同時，在水資源管理中，要加強宣傳力度，樹立人與自然和諧共處的新理念，加強公眾的節(jié)水意識。

4.5 因地制宜的提出合理的保護方案

從評價結(jié)果可以看出，防污性能差及較差的地區(qū)多為地下水水位埋深淺、水資源豐富的地區(qū)，并且多地已成為供水水源地。對于這部分地區(qū)，要劃分水源地一級、二級保護區(qū)，取締污染企業(yè)，完善供水及污水收集系統(tǒng)，防止污水滲入淺層地下水。同時，應加強對農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)活動的監(jiān)管，減少粗放式管理，合理施肥、用藥等。

5 結(jié)論

該文采用DRASTIC評價方法，對山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)地下水防污性能進行了評價。評價過程中選取地下水埋深、地下水凈補給量、含水層介質(zhì)、土壤介質(zhì)、地形坡度、包氣帶介質(zhì)及滲透系數(shù)等7個指標，通過對各指標因子進行賦值，確定權(quán)重，進一步劃分防污性能等級。評價結(jié)果顯示研究區(qū)按照防污性能等級劃分標準可以分為5個區(qū)，即防污性能差區(qū)、防污性能較差區(qū)、防污性能中等區(qū)、防污性能較好區(qū)、防污性能好區(qū)，分別占總面積的0.13%,9.74%,39.76%,40.71%,9.66%。根據(jù)評價結(jié)果，筆者認為應該從實行跨區(qū)域規(guī)劃、加強污染源的動態(tài)監(jiān)測與治理、優(yōu)化地下水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)、健全法制及加強行政管理體系等4個方面加強對地下水的保護和管理。

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