基于改进的DRASIC泗阳城区浅层地下水防污性能评价

郭正法

（江苏省水文地质工程地质勘察院，江苏淮安223005）

基于改进的DRASIC泗阳城区浅层地下水防污性能评价

郭正法*

（江苏省水文地质工程地质勘察院，江苏淮安223005）

地下水防污性能评价是管理部门制定地下水污染防治措施和地下水资源保护区划的重要依据。在目前使用最广泛的DRASTIC模型的基础上，结合泗阳城区的水文地质条件，对DRASTIC模型进行了改进，建立了符合泗阳城区的DRTA模型评价浅层地下水的防污性能。DRTA模型包含地下水埋深（D）、包气带评分介质（R）、包气带评分介质厚度（T）以及含水层厚度（A）4个影响因子。结果表明：在特定的水文地质条件下，采用改进的DRASTIC评价方法将泗阳城区浅层地下水系统防污性能划分为防污染性能中等区（Ⅰ区）和防污染性能较差区（Ⅱ区）2个等级区，能够较真实地反映泗阳城区浅层地下水防污性能。

浅层地下水；防污性能；DRASTIC；泗阳城区

泗阳城区地处洪泽湖北部黄泛冲积平原区，京杭运河、废黄河穿城而过，浅层地下水主要赋存于第四系松散层孔隙中。近年来随着城市化进程迅速推进，化工、纺织工业以及机械制造业等工业生产如雨后春笋般崛起；农业污水灌溉及化肥的使用以及生活污水的排放、生活垃圾的随意堆放，对城区的包气带土层、地表水体进行直接或间接的污染。地下水体一旦污染，在短时间内将很难治理，因此，地下水治理应以防为主，开展泗阳城区浅层地下水防污性能评价，可为管理部门及时制定地下水污染防治措施和地下水资源保护区划提供依据。

1 DRASTIC评价方法

DRASTIC评价方法是由美国环境保护署（EPA）于1987年提出，是宏观尺度上大范围区域地下水防污性能评价的经验模型[1]。目前该方法已被许多国家采用，是地下水防污染性能评价中最常用的方法。DRASTIC模型选择了地下水水位埋深（D）、地下水净补给量（R）、含水层介质（A）、土壤介质（S）、地形地貌（T）、包气带介质（I）和含水层水力传导系数（C）等7个参数为评价因子[2]。根据每个因子对地下水防污性能影响的相对重要程度给予其相应的权重，又根据其变化范围或内在属性划分为若干个范围，并给每个范围一定的评分值，防污性能评价综合指数即为各因子评分的线性加权和，可根据其大小来评价地下水受污染的相对难易程度[3]。

2 研究区浅层地下水水文地质特征

研究区浅层地下水主要赋存于多孔隙的松散沉积物中潜水与微承压水。潜水含水岩组由全新统河流冲积的粉砂、粉土组成，其中以废黄河泛滥堆积层分布最广，含水层的组合类型各地不一。河漫滩、自然堤近侧，粉土、粉砂裸露；远离河道，则为粉质粘土与粉土互层。微承压含水岩组由上更新统粉砂、粗砂组成（局部地段为粉土），呈透镜体分布在含钙质结核粉质粘土层中。沿废黄河一带含水层厚度较大，含钙质结核粉质粘土可视为微弱透水层，与本身夹的砂层赋存的地下水具微承压性。

浅层地下水的主要补给来源是大气降水的入渗，其次为沟渠渗漏和农田灌溉水的回渗补给等。地下水径流方向受地形地貌影响，废黄河高漫滩和垅岗地为地下水分水岭，由分水岭向两侧流动。地下水排泄以蒸发为主，其次为人工开采和水平径流补给地表水体等。

3 地下水防污性能评价

3.1 评价因子的选择

根据泗阳城区的水文地质、气候等条件，将DRASTIC方法直接应用到该地区地下水防污性能中存在一定的局限性。首先，降雨量在研究区内均超过254mm/a，且不同地段之间的差别很小，故该因子对防污性能的判别已无实际意义；其次，在研究区内，城区地表多为建筑物或人工填土所覆盖，因此将土壤介质作为一个评价因子不合适，土壤实际上是包气带的一部分，所以与包气带介质合在一起更合理；此外，包气带含水层厚度的大小反映地下水稀释能力的强弱，应增加此因子。包气带含水层岩性对防污性能的判别具有一定的影响，而且含水层介质结构不同防污染性能也有差异。资料表明，岩性相同、组合不同的包气带对污染物的净化能力不同，包气带粘性土位置越接近地表，且累计厚度越大，则防污性能越强。因此，本次对研究区浅层地下水防污性能评价选择：地下水埋深（D）、包气带评分介质（R）、包气带评分介质厚度（T）以及含水层厚度（A）4个影响因子[4-6]。

（1）地下水埋深（D）。地下水埋深是对浅层水防污性能影响最大的因子。埋深越大，污染物与介质的接触时间越长，污染物经历的各种反应越充分，衰减越显著，其防污性能也越好，反之则相反。

（2）包气带评分介质（R）。包气带评分介质也是对防污性能影响最明显的因子。包气带介质对防污性能的影响主要表现在其颗粒的粗细程度上。如颗粒越细，则污染物迁移慢，吸附容量大，污染物经历的各种反应充分，故其防污性能好，反之则相反。根据研究区内包气带介质类别，将研究区内包气带介质防污性能从好到差的排序如下：粘土、淤泥→粉质粘土→粉土→粉砂→粉粒和粘粒多的砂砾石、细砂→中粗砂→粉粒和粘粒少的砂砾石。

（3）包气带评分介质的厚度（T）。防污性能除了与包气带介质类型有关外，与介质的厚度也密切相关，厚度越大防污性能越好。但包气带往往由多层不同厚度的不同介质组成，根据研究区水文地质条件，认为厚度大于0.5m且对防污性能的贡献最大的那一层作为包气带评分介质层较为合理。

（4）含水层厚度（A）。选择含水层厚度作为评价因子主要考虑其稀释能力。一般来说，厚度越大稀释能力越强，反之则相反。

3.2 评价单元划分

泗阳城区位于黄泛冲积平原区，地形地貌条件简单。以1∶5万地形图为基础，主要依据评价因子的差异性，按“区内相似，区际相异”的原则进行单元划分。采用规则网格法结合不规则网格法进行评价单元的划分，并结合已有的各种评价系列图件资料对同一单元内评价因子有突变的单元进行人工干预，以确保单个评价单元内的各评价因子状态具有相对均一性。鉴于研究区位于平原区，以每1km2范围作为分析单元，以地下水埋深、包气带评分介质、包气带评分介质厚度以及含水层厚度等评价因子为主，同时兼顾到其它次要因子，将研究区划分为226个评价网格单元。

3.3 单价因子的分级

各因子的评分范围均为1～10。防污性能越差评分值越高，反之越低。本研究根据已选择的4个评价因子，利用已提取的评价因子属性数据表，根据每个因子的分布规律，结合DRASTIC评价模型的因子评分体系，建立模型的评分体系[7-8]，详见表1。

3.4 评价指标权重

用上述4个指标对浅层地下水系统防污性能进行评价，对于每一个指标参数给定一个相对的权重，其范围为1～5，它反映了各个指标参数的相对重要程度。对于地下水污染影响最显著的指标的权重为5，影响最小的指标的权重为1。防污性能指数（DI）计算公式为：

DI=5×D+5×R+1×T×R+2×A

式中：D、R、T、A——各因子的评分值。

考虑到包气带评分介质的厚度(T)的评分不但与厚度有关，也与包气带介质(R)的类型有关，不同介质相同厚度给同一个分值是不合理的。因此T的评分值除乘以权重外还乘以R的评分值。DI值的范围为13～220。DI值越高，防污性能越差，反之防污性能越好。

3.5 地下水防污染性能评价

采用上述评价因子、因子的分级标准、因子的权重以及改进的DRASTIC指标计算方法进行评价。得出研究区地下水防污染性能共分为地下水防污染性能较差、地下水防污染性能中等2个级别（图1）：

地下水防污染性能较差区（Ⅱ区）：主要分布在废黄河漫滩，DI防污染性能指标为115。该区域表层以全新统冲积粉土、粉砂为主，含水层为粉土、粉细砂。该区潜水地下水位埋深0～1.0m左右，与河水联系密切。包气带土壤类型主要为粉砂、粉土混粉砂，地下水防污性能较差，是研究区地下水易遭受污染的区域。

地下水防污染性能中等区（Ⅰ区）：DI防污染性能指标为86～91，主要分布于废黄河两侧平原区，地下水位埋深普遍在2m左右，含水层为粉土，包气带土壤类型主要为粉土。

表1 地下水防污染性能评价DRTA模型评分体系[7-8]

4 结论

浅层地下水防污染性能评价为管理部门制定地下水防治规划和决策提供了重要的依据。本文基于DRASTIC评价理论与方法，结合研究区浅层地下水水文地质特征，提出了DRTA地下水防污染性能模型，该模型充分考虑了研究区的客观存在的地质环境因子，评价的结果客观反映研究区浅层地下水防污性能。

[1]范建华.环滇池城区地质环境资源综合评价与规划[D].吉林大学，2008.

[2]张泰丽,冯小铭,刘红樱,等.基于DRASTIC的丽水市地下水防污性能评价[J].地球与环境，2012,40(1):115-120.

[3]钟佐燊，地下水防污性能评价方法探讨[J].地学前缘，2005, 12(4)特刊：3-11.

[4]刘细元.江苏省吉安市地下水系统防污性能评价[J].地质调查与研究,2006，29（3）:217-221.

[5]贡俊,苑连菊,杨军耀.太原市冲积平原包气带防止潜水污染的分析[J].太原理工大学学报，2003,34(2):206-208.

[6]李辉,陈鸿汉,何江涛.湛江市浅层地下水防污性能评价[J].华北水利水电学院学报，2006,27(4):98-100.

[7]杨庆,栾茂田.地下水易污性评价方法——DRASTIC指标体系[J].水文地质工程地质，1999(2):4-9.

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A

1004-5716(2015)01-0092-03

2014-11-03

郭正法（1965-），男（汉族），江苏洪泽人，高级工程师，现从事水文地质与工程地质勘察工作。