廣州市南沙區(qū)地下水防污性能評(píng)價(jià)

1、廣州市南沙區(qū)地下水防污性能評(píng)價(jià)董好剛 （ 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，武漢，430205）摘要：地下水防污性能評(píng)價(jià)可為地下水資源規(guī)劃和保護(hù)提供重要的科學(xué)依據(jù)。本文在分析影響南沙地下水防污性能主要因素的基礎(chǔ)上，選取評(píng)價(jià)指標(biāo)、確定指標(biāo)權(quán)重，以美國(guó)DRASTIC評(píng)價(jià)模型為基礎(chǔ)，提出適合南沙新區(qū)實(shí)際情況的模糊綜合評(píng)價(jià)模型。南沙新區(qū)地下水防污性能以防污性能差區(qū)和較差區(qū)為主，占到整個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)面積的70%左右。地下水防污性能較好和好區(qū)只占30%左右，主要分布在丘陵和地下水位較深地區(qū)。關(guān)鍵詞：防污性能；DRTALGC 模型；包氣帶；影響因子；廣州市南沙區(qū)中圖分類號(hào)：X523 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AAssessmen

2、t of  groundwater vulnerability in Nansha district of GuangzhouDonghaogang Center Of Wuhan Geological Survey,Wuhan ,430205Abstract: Groundwater vulnerability assessment can supply important scientific basis for groundwater resource planning and protection. Based on the analysis of the

3、 main factors effecting the Nansha groundwater vulnerability, we select evaluation index and determine the index weight. On the basis of DRASTIC model, we put forward suitable model for the actual situation of the Nansha District .The anti fouling performance of Nansha district is mainly poor or muc

4、h more poor, which accounts for about 70% of the whole evaluation area. The area where the ground water pollution prevention performance is good or better only accounts for about 30%, mainly distributes in the hilly area.Key words: intrinsic vulnerability; DRTALGC model; vadose zone; impact factor;

5、Nansha廣州市南沙區(qū)為粵港澳自貿(mào)區(qū)重要組成部分。新區(qū)位于廣州市南端，東臨獅子洋，西臨洪奇瀝水道， 南瀕珠江入?？?，地處珠江三角洲幾何中心（如圖 1），是珠江兩岸和穗港澳水陸交通樞紐。隨著工業(yè)化以及城市化進(jìn)程的加快，“三廢”不合理排放等問(wèn)題導(dǎo)致地下水污染日趨嚴(yán)重。對(duì)該區(qū)進(jìn)行地下水防污性能評(píng)價(jià)是開(kāi)展地下水污染防治工作的前導(dǎo)，其成果可為管理、決策領(lǐng)導(dǎo)層在保護(hù)水資源以及治理水環(huán)境時(shí)提供重要的科學(xué)依據(jù)。地下水防污性能評(píng)價(jià)的重點(diǎn)是評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的選取和典型評(píng)價(jià)模型的分析1-5。本文在分析影響該區(qū)地下水防污性能主要因素的基礎(chǔ)上，選取評(píng)價(jià)指標(biāo)、確定指標(biāo)權(quán)重，以美國(guó)DRASTIC評(píng)價(jià)模型為基礎(chǔ)5，提出適合珠江

6、三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)實(shí)際情況的模糊綜合評(píng)價(jià)模型。在評(píng)價(jià)時(shí)，將根據(jù)試點(diǎn)區(qū)地質(zhì)資料情況，確定每類指標(biāo)數(shù)據(jù)的具體提取方法，通過(guò)收集區(qū)域性圖件，提取圖件數(shù)據(jù)信息，對(duì)南沙區(qū)進(jìn)行地下水防污性能評(píng)價(jià)。圖1 廣州市南沙區(qū)交通位置示意圖Fig. 1Traffic position of Nansha District in Guangzhou 2 水文地質(zhì)概況南沙區(qū)在長(zhǎng)期的河流沖積和海潮進(jìn)退作用下，沉積了深厚的海陸交互相軟土，且在軟土層內(nèi)夾有厚薄不一的薄層粉細(xì)砂層， 具有一定的水平層理，由于河流及海潮的復(fù)雜交替作用，使淤泥與薄層砂交錯(cuò)沉積， 交錯(cuò)成不規(guī)則的尖滅層或透鏡體夾層。該地區(qū)軟土主要為淤泥、淤泥質(zhì)土、淤泥混粉細(xì)砂

7、等，一般分布在地表硬殼層之下，大部分地段軟土為單層，局部為雙層，其下臥層多為砂層，部分為粘性土。 由于河道分布、地形影響及地質(zhì)生成環(huán)境的不同，在層理構(gòu)造、展布深度和成層厚度上均有明顯的差別, 軟土土質(zhì)也復(fù)雜多樣。南沙地區(qū)地下水分為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類裂隙溶洞水、基巖裂隙水三大類。其中松散巖類孔隙水主要分布于河流沖積平原。含水層巖性以粗中砂及卵礫石為主，厚度一般 340m，水量中等豐富，丘陵山區(qū)水質(zhì)一般較好，沿海及近珠江口一帶水質(zhì)較差（咸水或受三廢污染）。南沙新區(qū)第四系沉積厚度變化較大，以030m 的厚度分布最為廣泛 6-8。平原區(qū)，特別是河網(wǎng)密集區(qū)地下水位埋藏淺，包氣帶較薄，包氣帶介質(zhì)以

8、粘土、亞粘土、亞砂土為主。3 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取及評(píng)分、權(quán)重 3.1評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取及評(píng)分南沙地區(qū)地下水防污性能評(píng)價(jià)將選擇對(duì)地下水防污性能影響最大且資料容易獲得的水文地質(zhì)因素作為評(píng)價(jià)指標(biāo)；針對(duì)珠江三角洲平原區(qū)河網(wǎng)分布密集的特征，突出河網(wǎng)這一與其它地區(qū)不同的地下水防污性能評(píng)價(jià)因子6-12。對(duì)每個(gè)因子的評(píng)分和權(quán)重，我們邀請(qǐng)了廣東省有關(guān)地質(zhì)專家共同進(jìn)行。3.1.1地下水埋深（D）地下水埋深決定著地表污染物到達(dá)含水層之前所經(jīng)歷的各種水文地球化學(xué)過(guò)程，并且提供了污染物與大氣中的氧接觸致使其氧化的最大機(jī)會(huì)。通常，地下水位埋深越大，地表污染物到達(dá)含水層所需的時(shí)間越長(zhǎng)，污染物在途中被稀釋的機(jī)會(huì)越大，污染物進(jìn)入地下水

9、的可能性就越小，含水層被污染的程度也就越小，具體評(píng)分情況見(jiàn)表1。表1 地下水埋深評(píng)分表Tab.1 Score table of groundwater depth地下水埋深范圍（m）評(píng)分00.5100.516133>313.1.2含水層巖性（A）含水層中的地下水受含水層介質(zhì)的影響，而污染物的運(yùn)移路線及運(yùn)移路徑的長(zhǎng)度決定著污染物消亡和遷移的過(guò)程。通常情況下，含水層介質(zhì)的顆粒越大或者裂隙、溶洞越多，則介質(zhì)的稀釋能力越小。評(píng)價(jià)區(qū)域地下水防污性時(shí)，每次只能評(píng)價(jià)一個(gè)含水層，在多層含水系統(tǒng)中，應(yīng)該選擇一個(gè)典型的具有代表性的含水層進(jìn)行評(píng)價(jià)。確定含水層之后，把該含水層中最主要的含水介質(zhì)作為評(píng)價(jià)因子。含水

10、層介質(zhì)評(píng)分情況見(jiàn)表2。表2 含水層巖性評(píng)分表Tab.2 Score table of aquifer lithology含水層巖性評(píng)分灰?guī)r溶洞10中細(xì)砂層6風(fēng)化巖3花崗巖13.1.3土壤類型（S）評(píng)價(jià)中涉及的土壤介質(zhì)平均厚度為2m或<2m。土壤介質(zhì)對(duì)滲入地下的補(bǔ)給量具有顯著的影響。通常情況下，土壤中的粘土類型、粘土的膨脹性、土壤的顆粒大小對(duì)含水層中地下水的防污性能有很大影響。當(dāng)某一區(qū)域的土壤介質(zhì)有多層土壤組成時(shí)，可以采用以下幾種方法選擇土壤介質(zhì)類型：1）選擇占優(yōu)勢(shì)的具有代表性的土壤層作為土壤介質(zhì)；2）選擇最不利的具有較高防污性能的介質(zhì)進(jìn)行評(píng)分；3）選擇中間介質(zhì)作為評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，如有

11、礫、砂和粘土存在時(shí)，可選擇砂作為評(píng)分介質(zhì)。土壤介質(zhì)評(píng)分見(jiàn)表3。表3 土壤類型評(píng)分表Tab.3 Score table of soil type土壤類別評(píng)分砂類土壤、風(fēng)化土10人工填土6砂質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)土3粘土13.1.4河網(wǎng)密度南沙新區(qū)平原區(qū)地表水系發(fā)育，河網(wǎng)密集，地下水在豐、枯水期和漲、落潮期均受河流側(cè)向補(bǔ)、排影響較大。同時(shí)，河網(wǎng)越發(fā)育的地方，河網(wǎng)對(duì)包氣帶的剝離破壞程度也越大。一般情況下，距離河流越近，地下水越容易受到河流的影響，而越容易受河流影響的地下水體，其防污性能就越差。評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)，大小河流錯(cuò)縱交織，河道分布的疏密不同，其對(duì)地下水的防污性能各異，河網(wǎng)密度等級(jí)地下水防污性能評(píng)價(jià)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表

12、4。表4 河網(wǎng)密度等級(jí)劃分與評(píng)分表Tab.4 Score table of drainage density classification河網(wǎng)密度評(píng)分密集10較密集5稀疏13.1.5地形坡度（T）地形控制污染物被沖走或較長(zhǎng)時(shí)間留于某一地表區(qū)域并滲入地下，它影響土壤的形成和污染物的稀釋程度。對(duì)于易于污染物滲入的地形，其相應(yīng)地段的地下水的防污性越低。坡度越大，含水層防污性越高，詳細(xì)評(píng)分見(jiàn)表5。表5 地形坡度等級(jí)劃分與評(píng)分表Tab.5 Score table of terrain grade classification地面坡度評(píng)分0°4°104°12°612

13、°20°3>20°13.2評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重按因子對(duì)防污性能影響的大小給予權(quán)重值，參照 DRASTIC、DRTA 2等模型，影響最大的因子給予權(quán)重值 5，而影響最小的因子給予權(quán)重值 1。這里，考慮到評(píng)價(jià)的范圍是淺層地下水，認(rèn)為土壤類型和地下水埋深對(duì)于珠江三角洲地區(qū)淺層地下水的天然防污性能的影響最大，所以給予土壤類型和地下水埋深的權(quán)重值為 5，含水層巖性權(quán)重值為 3，河網(wǎng)密度的權(quán)重值為 2，地形坡度的權(quán)重值為 1。4 基于GIS的廣州市南新區(qū)地下水防污性能評(píng)價(jià)4.1評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐峙c性狀數(shù)據(jù)提取南沙地區(qū)腹地為沖積平原，東、西、北部低山丘陵環(huán)繞，地層從震旦系至第四系均有出

14、露。在實(shí)際工作中，區(qū)域地貌類型較單一，且呈區(qū)域性分布，故本次評(píng)價(jià)采用不規(guī)則網(wǎng)格劃分法，以各類地質(zhì)環(huán)境條件的突變邊界作為單元的邊界，如：以地形地貌相對(duì)突變邊界（如山脊、山谷）為單元邊界；以巖性突變邊界作為單元邊界等。本次地下水防污性能評(píng)價(jià)采用參數(shù)指標(biāo)法，這就要求盡可能準(zhǔn)確的提取各個(gè)指標(biāo)的性狀數(shù)據(jù)。由于我們現(xiàn)有獲得的數(shù)據(jù)和資料有限，各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)均沒(méi)有現(xiàn)成的數(shù)據(jù)供我們直接利用，所以每個(gè)指標(biāo)的量化過(guò)程都是在對(duì)不同來(lái)源和不同形式數(shù)據(jù)資料的分析和匯總的基礎(chǔ)上，充分借助MAPGIS的圖形處理、圖像處理及空間分析等模塊，從各類多源性數(shù)據(jù)中提取有用信息，然后對(duì)每個(gè)指標(biāo)按評(píng)價(jià)單元進(jìn)行數(shù)據(jù)提取，并繪制各評(píng)價(jià)指標(biāo)單因

15、子圖，以此做到數(shù)據(jù)提取的真實(shí)有效。4.2模型計(jì)算和結(jié)果分級(jí)依據(jù)前述地下水防污性能評(píng)價(jià)的方法，根據(jù)相關(guān)資料形成南沙新區(qū)地下水防污性能的地形坡度、地下水位埋深、河網(wǎng)密度、隔水層巖性、含水層巖性等單要素分區(qū)文件6-12，通過(guò)DRASTIC數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算得到南沙新區(qū)地下水防污性能評(píng)價(jià)結(jié)果。應(yīng)用DRASTIC方法進(jìn)行地下水防污性能評(píng)價(jià)時(shí)，在確定各單元的上各評(píng)價(jià)因子的評(píng)分和權(quán)重基礎(chǔ)上，用易污性指數(shù)將各個(gè)因子綜合起來(lái)，用綜合指數(shù)法的加權(quán)平均法計(jì)算DRASTIC指數(shù)，即地下水防污性能指數(shù)。DRASTIC防污性能指數(shù)計(jì)算在評(píng)價(jià)中可以通過(guò)EXCEL實(shí)現(xiàn)的。將評(píng)價(jià)結(jié)果作為屬性字段連接進(jìn)入評(píng)價(jià)單元的MAPGIS區(qū)文

16、件中，提取各單元格評(píng)價(jià)結(jié)果屬性數(shù)據(jù)，利用MAPGIS空間分析模塊生成防污性能評(píng)價(jià)分區(qū)圖。一旦確定了DRASTIC防污性能指數(shù)，就可以確定各水文地質(zhì)單元的地下水相對(duì)防污性能大小。整個(gè)評(píng)價(jià)過(guò)程可使用MAPGIS空間分析、屬性庫(kù)管理、圖形處理來(lái)達(dá)到各要素分區(qū)結(jié)果的疊加計(jì)算，并依據(jù)地下水防污性能指數(shù)分級(jí)表6進(jìn)行分級(jí)，指數(shù)較高的相對(duì)應(yīng)得防污能力較低，而指數(shù)較低的相對(duì)的防污性能較高。最終得到南沙新區(qū)地下水防污性能綜合分區(qū)圖，具體結(jié)果見(jiàn)圖2。表6 廣州市南沙區(qū)地下水防污性能指數(shù)分級(jí)表Tab.6 Table of groundwater anti fouling performance index class

17、ification of Nansha district防污性能分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)防污性能好防污性較好防污性能較差防污性能差綜合防污性能指數(shù)4.0（4.0，6.0（6.0，8.06.0圖2 廣州市南沙新區(qū)地下水防污性能綜合評(píng)價(jià)圖Fig. 2 Comprehensive evaluation of groundwater vulnerability of Nansha District in Guangzhou從上圖可以看出，廣州市南沙新區(qū)地下水防污性能整體較差，以地下水防污性能差區(qū)和較差區(qū)為主，占到整個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)面積的70%左右。根據(jù)本次防污性能評(píng)價(jià)結(jié)果，防污性能差區(qū)約為120km2，占南沙陸地面積的36%

18、，該區(qū)類型區(qū)域主要集中于南沙新區(qū)萬(wàn)頃沙鎮(zhèn)和新墾鎮(zhèn)一帶，該區(qū)地下水位埋藏淺，地面坡度平緩，含水介質(zhì)多為細(xì)、中砂層，該區(qū)地下水易受到地表污染物的侵入。地下水防污性能較差區(qū)面積約為107 km2，占整個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)面積的33%左右，該類型區(qū)域主要集中在龍穴島、南沙街辦南側(cè)、橫瀝鎮(zhèn)一帶，該區(qū)地面坡度平緩，含水介質(zhì)為細(xì)、中砂層，水位埋深較淺。地下水防污性能較好區(qū)面積約為62 km2，該類型地區(qū)占評(píng)價(jià)區(qū)面積的20%左右，該類型地區(qū)有一定的地面坡度，水位埋深一般大于1m。地下水防污性能好區(qū)面積僅為34 km2，僅占評(píng)價(jià)區(qū)面積的10%左右，該類型地區(qū)主要為丘陵地區(qū)，分布在銅鑼頂、飛云頂?shù)鹊貛?，該區(qū)地面坡度較大，且含

19、水層為基巖裂隙水。5 結(jié)論1、 影響南沙區(qū)地下水防污性能評(píng)價(jià)的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)有5個(gè)：地下水埋深、含水層巖性、土壤類型、河網(wǎng)密度及地形坡度。2、 廣州市南沙新區(qū)地下水防污性能整體較差，以地下水防污性能差區(qū)和較差區(qū)為主，占到整個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)面積的70%左右。地下水防污性能好區(qū)和較好區(qū)只占到整個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)面積的30%左右。參 考 文 獻(xiàn)1 鐘佐燊 .地下水防污性能評(píng)價(jià)方法探討 J.地學(xué)前緣，2005，12： 311.2 姜志群，朱元甡 .地下水污染敏感性評(píng)價(jià)中 DRASTIC 法的應(yīng)用 J.河海大學(xué)學(xué)報(bào)， 2001， 29（ 2）： 100103.3 楊慶，欒茂田 .地下水易污性評(píng)價(jià)方法DRASTIC 指標(biāo)體 J.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，1999，（2）：49.4 Jaroslav Vrba,and Alexander Zaporozec. Guidebook on Mapping Groundwater VulnerabilityM. International Contributions tohydrogeology Founded by G.Castany,E.Groba,E.Romijn.volume(16). 5 National