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天水市城区浅层地下水脆弱性评估
赵凯;周小龙;晏娟
【期刊名称】《地下水》
【年(卷),期】2024(46)1
【摘 要】地下水的脆弱性是指污染物到达含水层的难易程度,它反映在人类活动和
自然因素影响下含水层系统抵御外部环境污染进入影响地下水质量的保护能力。天
水市主城区位于渭河及支流藉河河谷,此区域内人口密集、工业发达,长期的工业生
产活动会对河谷浅层地下会造成一定的污染,但区内未系统的对浅层地下水的脆弱
性进行过评估,因此也无法确定在研究区内不同地段的浅层地下水系统抗污染的能
力。本文在充分收集研究区水文地质、环境地质、气象水文等资料基础上,采用
DRASTIC模型,对天水市城区浅层地下水的脆弱性进行了评估分区,为当地生态环境
管理、城市规划及地下水开采利用等提供参考。经评估:研究区内大部分区域浅层
地下水脆弱性级别为中等—高,防污性能差。
【总页数】4页(P81-84)
【作 者】赵凯;周小龙;晏娟
【作者单位】甘肃省地矿局第一地质矿产勘查院
【正文语种】中 文
【中图分类】P641.8
【相关文献】
1.基于综合方法的地下水污染脆弱性评价——以山东济宁市浅层地下水为例2.郑
州市中心城区浅层地下水脆弱性评价3.常熟地区浅层地下水脆弱性评价研究4.太
行山前平原浅层地下水年龄及其对含水层固有脆弱性的指示意义5.柴达木盆地那
棱格勒河冲积扇浅层地下水的脆弱性评价
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地下水污染风险评价及方法64090510 郑龙群1 地下水污染风险的概念风险是指当存在危害性行为时遭受损失、损害和破坏的可能性，风险(R)可以用事故发生概率（P）与事故造成的环境或健康后果(C)的乘积来表征。
风险是相对安全而言的，因此风险与一些有害情况，与对人群、环境、财产和社会的危害相联系。
对环境或健康发生危害影响的可能分别被称为环境风险或健康风险。
由于人为或自然的原因，会引起系统的破坏从而导致不利事件的发生，风险就是此类不利事件发生概率的度量。
风险又不等同于简单的概率统计，风险具有预测的性质，不是对已经发生事件或结果的概率分析，而是要预测不利事件可能发生的概率或可能性。
目前，各学者从不同的角度给出了地下水污染风险的概念。
Finizio 和Villa（2002）将地下水污染污染风险定义为地下水环境中污染发生的可能性。
Morris和Foster（2006）认为地下水污染风险是指含水层中地下水由于其上人类活动而遭受污染到不可接受水平的可能性，是含水层污染脆弱性与人类活动造成的污染负荷之间相互作用的结果。
周仰效（2008）将地下水污染风险定义为地下水污染的概率与污染后果之乘积。
因此地下水污染风险评价的数学表达式为：R=H×D。
其中:H—地下水受到污染的概率；D—风险受体(地下水资源)预期损害评估，这一预期损害可以表示为风险受体的敏感性与风险受体价值的乘积。
风险受体的敏感性是含水层固有脆弱性与污染物等级的共同反映，风险受体价值则是地下水资源属性的体现。
通常来说地下水污染风险性高表示高价值的地下水资源受到灾害高的污染源污染的可能性大。
2 水污染风险评价地下水污染风险评价包括污染概率与污染后果两部分的评价。
其中，地下水受到污染的概率由污染源灾害等级表征，即污染负荷越高，地下水受到污染的可能性越大。
而污染后果则由土壤—地下水系统本身的防护性能与污染质对地下水价值功能影响的共同作用决定。
因此地下水污染风险受污染负荷、污染过程以及污染受体三部分因素的影响。
华北平原区域地下水污染评价1. 本文概述随着我国经济社会的快速发展，水资源安全问题日益凸显，特别是地下水污染问题已成为影响区域生态环境和公众健康的重要因素。
华北平原作为我国重要的粮食生产区和人口密集区，其地下水资源的保护和污染控制显得尤为重要。
本文旨在对华北平原区域地下水污染状况进行系统评价，分析污染成因，探讨有效的污染防控措施，为区域地下水资源的合理利用和保护提供科学依据。
本文首先介绍了华北平原的地理、水文地质背景，以及地下水污染评价的方法和指标体系。
随后，通过大量的实地调查和数据分析，对华北平原地下水污染的现状进行了详细描述，包括污染物的种类、浓度分布、污染范围等。
在此基础上，本文深入探讨了地下水污染的主要成因，包括工业排放、农业活动、生活污水排放等，并分析了这些因素对地下水污染的影响程度。
进一步地，本文结合国内外先进的地下水污染治理技术和管理经验，提出了适用于华北平原的地下水污染防控策略。
这些策略涵盖了污染源控制、污染途径阻断、污染修复等多个方面，旨在构建一个多层次、全方位的地下水污染防控体系。
本文对研究成果的应用前景进行了展望，强调了持续监测、公众参与和政策支持在地下水污染防控中的重要性。
本文通过对华北平原地下水污染的系统评价和成因分析，提出了切实可行的污染防控措施，对于促进区域水资源的可持续利用、保护生态环境和保障公众健康具有重要意义。
2. 华北平原区域概况华北平原位于中国东部，北抵燕山南麓，南达大别山北侧，西倚太行山一伏牛山，东临渤海和黄海，跨越京、津、冀、鲁、豫、皖、苏7省市，是中国第二大平原，也是中国人口最密集的地区之一。
华北平原属暖温带季风气候，四季变化明显，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，春秋两季短暂。
华北平原的地下水是其重要的淡水资源，对农业灌溉、工业生产和居民生活都具有重要意义。
由于长期的过度开采和不合理的利用，华北平原的地下水污染问题日益严重。
工业废水、农业化肥和农药的滥用，以及城市生活污水的排放，都是导致地下水污染的主要原因。
地下水环境质量评价方法
1 河流、湖泊和地下水质量评价概述
环境质量评价是衡量周围环境状况，鉴定环境污染的重要方法，包括河流、湖泊和地下水环境质量的评价。
河流是流经我国广大城乡的表河，是一种自然出口，既为结合了水和污染物大小，湖泊也结合了水文和污染物大小，而地下水正因其隐蔽性和不易掌控性，受到各种污染的影响更是比湖泊和水甚至大的。
在此的参照，河流、湖泊和地下水的质量评价技术主要包括水质分类和污染指数等。
2 水质分类
河流、湖泊和地下水的水质分类，是从水质性质、水质成分、水动力及水质因子等多个方面，综合考量河流、湖泊和地下水的质量，将水质简化为5个类别，比如：I 类清新水，II 类二类水，III 类三类水，IV 类四类水及V类五类水等，这些水质类别可以用来方便而快速的评估河流、湖泊的处理水的质量等级，并且有助于建立河流、湖泊的水质标准体系。
3 污染指数
污染指数是I类水、II类水、III类水、IV类水及V类水各类水质受污染程度的衡量指标，污染指数与实际的物理、生化、放射，化学等指标及建议推断和确定污染水质类级具有紧密关系，它不仅能够表达水质状况和污染程度，而且能够展示危害水质因素，从而有助于评估河流、湖泊及地下水环境的质量评价。
4 其他评价方法
此外，还可以从水生态、水污染生态、水资源等方面对河流、湖泊及地下水的质量评价。
从水生态的角度，以水的生物多样性为评价标准，以生物种群的多样性为评价依据来分析河流、湖泊和地下水的质量程度、污染源和污染效应。
从水污染生态角度，以水体生态功能恢复为评价依据，分析水环境污染的恢复能力及成效。
从水资源状况出发，分析河流、湖泊及地下水的使用量及可使用水量等，从而评价水资源的状况。
地下水水质污染状况调查与评价地下水是地球上重要的水资源之一，是供应自然界下垫面、间隙和裂隙中含量超过土壤中有效水分的自然水体。
但是，随着人类活动的不断扩张和工业化趋势的发展，地下水水质逐渐受到影响，出现不同程度的污染。
本文将对地下水水质污染状况进行调查与评价。
一、地下水污染的原因地下水污染是由于各种污染源对地下水的介质（包括深部地质介质和表面界面介质）造成的影响，引起地下水中理化和生化特性的改变和水质的下降。
根据不同的污染来源和途径，可将地下水污染分为自然和人为两个类别，其中人为污染占主要因素。
人为污染原因主要有以下几个方面：1. 工业污染工业生产、废弃物排放等活动，将大量的有害物质排放到地表，这些物质通过渗入水土或沿地下水流向深处渗入地下水。
2. 农业污染土壤和地下水被化肥、农药和农业废水等有害物质污染，进而影响地下水水质。
3. 生活污染城市生活废水、垃圾处理、道路隧道排放等活动也是影响地下水水质的污染源。
二、地下水污染分类根据地下水污染的性质和来源，地下水污染主要可以分为六类。
1. 有机物污染地下水中有机污染物具有毒性较强，难以降解的特性，且容易导致地下水含氧量降低。
有机物中含量超标的常见有：苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯和四氯化碳等。
2. 酸碱度污染地下水中的酸碱度是决定其水质的重要因素，同样也是地下水污染的一个重要标志。
含有焦油、煤、钛矿等物质的废水会导致地下水自然酸化；废弃的钼矿浸出水会使地下水自然碱化。
3. 无机物污染地下水中的无机物污染在不同地区和不同井的地下水水质中占有较大的比例，常见的无机物污染有重金属、氮、磷、硒等。
4. 放射性污染某些人为和自然放射性元素自然浓度较高的地质环境是造成地下水放射性污染的重要原因之一。
5. 硬度污染由于运动工程、城市化进程加速，地下水中硬物质浓度越来越高，输出地下水的硬度数值越来越大，严重影响城市人民的生活用水。
6. 微生物污染微生物污染主要表现在地下水中存在各种不同类型的病原体，包括细菌、病毒、虫卵、螺旋体和寄生虫等。
>>English Version 栏目导航网站首页>>资料情报网>>国际交流发表日期：2005年12月29日 有3209位读者读过此文 【字体：大中小】地下水污染脆弱性评价((一)地下水污染脆弱性评价李 烨译；魏国强、冯翠娥校译（美国地质调查局组织专家编写该报告，于2002年印刷出版。
）一、概 述随着整个美国对饮用水安全和生态健康需求的不断增加，政策决策者正面临着如何评价和管理水资源的问题。
由于需要评价人为活动和天然污染源对地下水资源造成的可能污染，因此在政策制定和目标管理过程中面临着严峻的挑战。
对地下水污染的脆弱性评价，既有费用相对较低的简单定性法，也有成本相对较高的严格定量评价法。
必须针对水资源决策者的不同需求，认真分析评价成本、防御措施的科学性和可能存在的不确定性等因素。
（一）背 景1996年的饮用水安全法修正案开创了预防饮用水污染的新纪元，其中强调了水源管理的重要性。
在美国环保署（简称USEPA）提出的水资源评价计划中，要求对水资源系统进行污染脆弱性评价（美国环保署，1997）。
保护饮用水的第一步，是要对水源进行评价，考虑到地下水资源可能会受到某些污染，因此，在开展这项工作时，通常要与现有的水资源保护规划结合起来进行。
许多联邦、州和地方的水资源管理计划中，都考虑到了地下水的脆弱性评价问题，其中包括如何确定可持续饮用水源，对地下水进行杀菌消毒，杀虫剂管理计划，废弃物地下填埋和“幽禁的动物给食运作”（简称CAFO）等。
美国国家研究院在1993年发表的一篇文章中，对政府、私人和学术机构进行地下水污染的脆弱性评价时所采用的一些方法进行了总结。
根据特定的目标和可利用的资源，评价范围包括私人水井乃至整个含水层系统，研究对象可以是针对某种污染物或某类污染物，也可以是针对所有的污染物。
（二）本报告的目标本报告对科学确定地下水污染的脆弱性的控制方法进行了概括，另外，还对这些方法在制定水资源管理决策过程的优缺点进行了讨论。
USGS通常与地方、州和地区水资源管理局通过实例研究，共同对防御方法进行科学分析。
本报告通过两个假定的地下水脆弱性评价实例，来突出管理目标和科学目标的区别，并强调制定科学防御决策的重要性。
本报告认为，为了实现科学发展的目标，可以采用许多合适而且较为客观的方法。
通过这些实例，可以说明水资源决策者是如何通过成功的地下水脆弱性评价，来满足管理目标和政策目标并制定科学的防御对策。
本报告主要是为经验丰富的土地和水资源管理者、协调者和决策者（以后的章节中通称水资源决策者），以及一些科学机构（包括USGS）的管理者服务，这些科学机构主要负责研究如何确定影响地下水污染脆弱性的主要因素并对其加以控制，同时也可以作为水资源决策者了解地下水脆弱性评价的初级读本。
二、了解水文系统和相关污染物的行为：评价地下水脆弱性的必要步骤地表以下几乎所有的地方都存在地下水。
由于可饮用的地下水广泛存在，而且地下水对特定的污染物具有一定的抵制力和自净能力，因此美国将近一半的人口以地下水为饮用水源（Alley 等，1999）。
何为科学的防御方法科学的方法是指系统而客观地获取知识的原则和过程，包括认识问题、通过观察和实验搜集资料、归纳和检验假设等。
因此，科学方法不能只凭经验或主观判断，而是需要根据事实进行客观分析。
科学的地下水脆弱性评价必须按照科学的方法，搜集大量的文献资料、观测数据和研究方法，从而得出可靠的结论。
本报告中定义的地下水流动系统，包括地质沉积物的影响、与地表水的相互作用、抽水以及其它一些造成污染物迁移的行为。
提高对地下水流动系统的认识，有助于科学家研究控制地下水资源固有脆弱性的潜在因素。
在本报告中，地下水资源指任何含水层或含水层的一部分（包括单井或多井），不管其目前是否作为公众水源。
这样，现有的和潜在的公共供水水源就被包含在了地下水资源的范畴之内。
本报告定义的地球化学系统，是指在地下水资源中控制天然和人为污染物来源、迁移和归宿的所有物理和化学因素。
为了对地下水的脆弱性进行科学地评价，需要了解原始的水文地质情况和地球化学过程，以及对地下水资源造成影响的所有人为活动。
地下水的固有敏感性和脆弱性地下水系统的固有敏感性取决于含水层性质（水力传导系数、孔隙度和水力梯度），以及相关的水源和压力（补给、与地表水的相互作用、在非饱和带的迁移和井排泄）。
因此，固有敏感性评价不能只针对特定的天然和人为污染源，相反，必须要考虑影响地表水和地下水流动的各种物理因素。
地下水资源对污染物的脆弱性取决于固有敏感性、天然和人为污染源的位置和类型、井的位置以及污染物的迁移转化。
水资源决策者通常面临着两种选择，究竟是根据固有敏感性来管理水资源，还是根据更全面的地下水对特定污染物的脆弱性进行管理。
美国国家研究院（1993）对地下水污染的脆弱性定义为“在含水层上部某一位置引入的污染物到达含水层特定位置的趋势或可能性”。
美国国家研究院（1993）根据是否针对特定污染物进行评价，重新定义为针对特殊污染物的“特定脆弱性”和针对所有污染物的“固有脆弱性”。
在对不同水文地质环境的复杂性认识过程中，美国国家研究院提出的相关定义还包括“地下水系统的特定位置”和“最上部含水层”。
其它一些相关的定义则将含水层特征与含水层或供水水源对特定污染物的脆弱性分开考虑。
在这种情况下，“含水层敏感性”或“固有脆弱性”是对含水层进行评价的指标，这是含水层、上覆地层和水文地质条件的一个特征，与污染物和污染源的化学特征无关。
“含水层敏感性”的类似的定义是“固有脆弱性”（Rao和Alley，1993），它由污染源到达地下水系统指定位置的运移时间来确定。
Vowinkel等（1996）将脆弱性定义为敏感性强度，其中“强度”是污染源的度量标准。
显然，地下水脆弱性不仅仅是地下水流动系统属性（固有敏感性）的函数，而且与污染源的距离、污染物的性质以及其它能够增加特定污染物进入含水层时的负荷量的因素有关。
地下水污染的脆弱性，除了地下水固有的对污染物的敏感性外，还与天然或人为造成的污染源的位置和类型，以及污染物距离水井的相对位置和污染物的运移情况有关。
这样，水资源决策者就面临着如下抉择：是根据对固有敏感性的了解来管理水资源，还是需要进行更为全面的研究，来评价特定污染的脆弱性。
（一）地下水流动系统为了更好地了解水的流动性，需要考虑控制地下水资源和地下水流运动的所有物理因素，因此，有必要了解地下水运动的控制机理和潜在污染物的平流运移规律。
1、地下水流动系统概述在天然条件下，地下水在三维空间内从补给区向排泄区流动，地下水由大气降水获得补给，通过非饱和带渗入地下饱和带；地下水的补给也可以通过地表水体获得。
饱和带的地下水以泉、溪流、湖泊、湿地和植物蒸发蒸腾等形式进行排泄。
这样，地下水从补给区到排泄区的三维流动水体就组成了地下水流动系统（图1）。
地下水流动系统的面积从几平方米到上万平方米不等，地下水径流通道从几米到几百米不等。
地下水流动系统的补给区和排泄区之间具有一定的水力联系。
不同的地下水流动系统，地下水的年龄（距补给的时间）也有所不同，从补给区到排泄区地下水的年龄稳定增加。
在浅层地下水流动系统中，排泄区的地下水年龄从不足一天到几百年不等，而且补给区的地下水年龄要小于排泄区。
在流动通道较长（几十英里）的地下水系统中，地下水的年龄会达到几千年或几万年（见图1）。
埋深较浅和形成年代较晚的地下水对地表污染物较为敏感；而埋藏较深和形成年代较长的地下水则更容易在长期的流动的过程中接触某些天然存在的污染物。
对地下水流向和流速的认识，有助于更好地理解地下水系统固有敏感性的发生机理。
2、控制地下水运动的因素几乎所有与地下水系统有关的信息，都有助于确定地下水系统对污染物的敏感性，然而，最重要的信息是与地下水的流动直接相关的信息。
含水层介质可能是松散沉积物（如砂或砾石），也可能是已固结的岩石（如花岗岩或灰岩），通常被称为基岩含水层。
在这两种情况下，地下水都是通过含水层的空隙或孔隙进行流动的，主要有两类因素控制着地下水在多孔介质中的运动，一类是决定水在多孔介质中流动，另一类是决定水沿多孔介质边界（水进入或离开地下水系统的地方）流动。
达西定律描述了地下水在多孔介质中的流动情况。
根据达西定律，地下水的流量与水力梯度和水力传导系数成正比。
水力传导系数是表示多孔介质导水能力的重要的水文地质参数，它表征了流体通过孔隙结构的难易程度。
水力传导系数越高，水越易通过孔隙介质。
水力传导系数（i）是单位水力梯度下的单位流量。
平均线速度是指地下水流经地下水流动系统孔隙的平均速度，采用达西定律和有效孔隙度来计算这一指标：v=(K i)/n e （式1）式中：v是平均线速度（L/T），K是水力传导系数（L/T），i是水力梯度（水头差/距离）（无量纲），n e是有效孔隙度（无量纲）。
孔隙度是含水层中岩石和沉积物的函数。
n=V v/V t （式2）式中，n是孔隙度，V v是孔隙体积（L3），V t是孔隙和含水层物质的总体积（L3）。
有效孔隙度是孔隙、裂隙或其它结构相互联系的函数，简单地定义如下：n e＝V vi/V t （式3）式中，n e是含水层的有效孔隙度（无量纲），V vi是流体运移的孔隙体积（L3），V t是孔隙和含水层物质的总体积（L3）。
水力传导系数、有效孔隙度和水力梯度是确定地下水流速和流量的主要参数。
通常根据测量井中的水位获取水头值。
考虑到水流是三维的，因此需要通过套井（nested well）获取同一含水层不同深度垂直方向上地下水的流向和流量资料。
尽管通常采用孔隙介质的流动理论来分析非固结含水层的地下水流动现象，但是也可以考虑将该理论应用于分析固结含水层中的流动现象（流体主要通过裂隙或其它通道流动），例如，含水层中裂隙的密度并非是岩石含水量的最佳指标。
目前的地球物理探测技术已经表明，高密度裂隙区与水力传导系数最高的地区之间并非有必然联系（Allen Shapiro，USGS，2001）。
裂隙的含水量取决于裂隙的水力传导系数及其与高水力传导系数裂隙之间的水力联系，以及与大孔隙介质在空间上的联系。
大多数（但并非全部）地层中的裂隙与较小的孔隙有关；另外，固结含水层中裂隙的水力性质可能会随着钻孔深度的变化而相差几个数量级。
通常只选择最有代表性的水力传导系数或孔隙度，而不考虑与其它裂隙之间的关系，会造成评价结果不太可靠。
地下水在裂隙岩中的流动关于地下水在裂隙岩中流动的研究已经得到了很大发展，然而，这些研究技术的成本相对较高，而且在地下水敏感性评价工作中并不具有代表性。
最近发现，在地质环境相似的裂隙岩含水层中，水力性质也相似。
随着对不同裂隙含水层的不同地质结构进行模拟，可以根据取得的新成果和技术方法来评价这些复杂系统中地下水的敏感性。
