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1、地下水污染评价第四讲20142 目目 录录1 1 1 1地下水地下水地下水地下水环境质量环境质量环境质量环境质量评价评价评价评价2 2 2 2地下水地下水地下水地下水功能功能功能功能评价评价评价评价3 3 3 3地下水地下水地下水地下水脆弱性脆弱性脆弱性脆弱性评价评价评价评价4 4 4 4地下水地下水地下水地下水环境影响环境影响环境影响环境影响评价评价评价评价5 5 5 5地下水污染地下水污染地下水污染地下水污染风险风险风险风险评价评价评价评价基本概念基本概念DRASTIC模型模型基于基于GIS的污染脆弱性区划的污染脆弱性区划预防地下水污染的方法预防地下水污染的方法地下水污染评价第四讲地下水污
2、染评价第四讲20142地下水污染评价第四讲20142隐蔽性隐蔽性难以逆转性难以逆转性治理费用巨大治理费用巨大效率低、修复缓慢效率低、修复缓慢实际上，在合理的时间内，彻底治理地下水污染实际上，在合理的时间内，彻底治理地下水污染是根本不可能的。是根本不可能的。原因？原因？地下水系统的复杂性地下水系统的复杂性地下水污染的特点决定了以防为主，以治为辅地下水污染的特点决定了以防为主，以治为辅地下水污染的特点决定了以防为主，以治为辅地下水污染的特点决定了以防为主，以治为辅第一节第一节 基本概念基本概念地下水脆弱性评价地下水脆弱性评价建立在建立在“一些地区地下水的防污性能比其它一些地区地下水的防污性能比其它
3、地区更弱地区更弱”这一基本概念之上。这一基本概念之上。因此，地下水污染脆弱性显示了天然环境对因此，地下水污染脆弱性显示了天然环境对地下水污染保护程度的差异。地下水污染保护程度的差异。地下水污染评价第四讲20142地下水污染脆弱性地下水污染脆弱性Vulnerability定义定义法国水文地质学家法国水文地质学家Marjet于于1960年首次提出年首次提出，50余年来还余年来还没有一个普遍认可的定义没有一个普遍认可的定义Vrba和和Zaporozec认为，污染脆弱性是地下水系统的本征认为，污染脆弱性是地下水系统的本征特性，表征该系统的水质对人为和特性，表征该系统的水质对人为和/或自然作用的脆弱性或
4、自然作用的脆弱性大多数学者认为，地下水污染脆弱性可定义为，污染物从大多数学者认为，地下水污染脆弱性可定义为，污染物从主要含水层顶部以上某位置介入后，到达地下水系统的某主要含水层顶部以上某位置介入后，到达地下水系统的某个特定位置的个特定位置的倾向或可能性倾向或可能性。第一节第一节 基本概念基本概念影响地下水污染程度的因素：影响地下水污染程度的因素：影响地下水污染程度的因素：影响地下水污染程度的因素：1 1 1 1、土壤、非饱和带、土壤、非饱和带、土壤、非饱和带、土壤、非饱和带 各各各各种种种种物物物物理理理理、化化化化学学学学过过过过程程程程可可可可导导导导致致致致污污污污染染染染物物物物物物物
5、物理理理理状状状状态态态态和和和和化化化化学学学学形形形形式式式式的的的的改改改改变变变变，从从从从而而而而减减减减轻轻轻轻地地地地下下下下水水水水污污污污染染染染或或或或改改改改变变变变污污污污染染染染物物物物特特特特性性性性。特特特特别别别别是是是是在在在在土土土土壤壤壤壤及及及及非非非非饱饱饱饱和带中，污染物浓度比在饱和带中变幅更大。和带中，污染物浓度比在饱和带中变幅更大。和带中，污染物浓度比在饱和带中变幅更大。和带中，污染物浓度比在饱和带中变幅更大。2 2 2 2、地下水系统、地下水系统、地下水系统、地下水系统（包括包气带）（包括包气带）（包括包气带）（包括包气带）各各各各种种种种地地
6、地地球球球球化化化化学学学学过过过过程程程程以以以以及及及及污污污污染染染染物物物物物物物物理理理理化化化化学学学学特特特特性性性性决决决决定定定定着着着着污污污污染染染染物物物物的的的的衰衰衰衰减尺度。减尺度。减尺度。减尺度。现场特定土壤现场特定土壤现场特定土壤现场特定土壤 含水层特性含水层特性含水层特性含水层特性 污染物的水文地球化学性质污染物的水文地球化学性质污染物的水文地球化学性质污染物的水文地球化学性质第一节第一节 基本概念基本概念决定地下水的污染脆弱性因素主要包括：决定地下水的污染脆弱性因素主要包括：地质条件地质条件水文地质条件水文地质条件污染物排放条件污染物排放条件污染物物理化学
7、性质污染物物理化学性质地下水污染评价第四讲20142大体说来，大体说来，“地下水脆弱性地下水脆弱性”概念的发展过程可以概念的发展过程可以1987年为界分为两个发展阶段。年为界分为两个发展阶段。在在1987年以前，有关地下水脆弱性的概念多是从水文地质本身的内部要素（如地下水位埋深、年以前，有关地下水脆弱性的概念多是从水文地质本身的内部要素（如地下水位埋深、地下水的平均流速、表层沉积物的渗透性等）这一角度来定义的。地下水的平均流速、表层沉积物的渗透性等）这一角度来定义的。例如：例如：Vrana于于1984年这样定义地下水脆弱性：年这样定义地下水脆弱性：地下水脆弱性是影响污染物进入含水地下水脆弱性是
8、影响污染物进入含水层的地表与地下条件的复杂性。层的地表与地下条件的复杂性。Villumsen、Olmer与与Rezac、Vierhuff、Goosens与与Vandamme、Klauco、Friesel、Johnston等其他学者也给出了类似的定义。等其他学者也给出了类似的定义。在在1987年的年的“土壤与地下水脆弱性国际会议土壤与地下水脆弱性国际会议”上，定义方式有了新的突破，不少学者在考虑上上，定义方式有了新的突破，不少学者在考虑上述因素的同时述因素的同时,考虑到了人类活动和污染源等外部因素的影响。考虑到了人类活动和污染源等外部因素的影响。例如：例如：Foster认为地下水污染是由含水层本
9、身的脆弱性与人类活动产生的污染负荷造认为地下水污染是由含水层本身的脆弱性与人类活动产生的污染负荷造成的。成的。Bachmat与与Collin、Sotonikova与与Vrba、Vrba等其他学者也给出了类似的定等其他学者也给出了类似的定义。义。该发展阶段的一个重要事件是该发展阶段的一个重要事件是美国国家科学研究委员会美国国家科学研究委员会于于1993年给予地下水脆弱性如年给予地下水脆弱性如下定义：下定义：地下水脆弱性是污染物到达最上地下水脆弱性是污染物到达最上层含水层层含水层之上某特定位置的倾向性与可能性。之上某特定位置的倾向性与可能性。同时同时,这个委员会将地下水脆弱性分为两类这个委员会将地
10、下水脆弱性分为两类:一类是本质脆弱性一类是本质脆弱性,即不考虑人类活动和污染源而即不考虑人类活动和污染源而只考虑水文地质内在因素的脆弱性只考虑水文地质内在因素的脆弱性;另一类另一类是特殊脆弱性是特殊脆弱性,即地下水对某一特定污染源或人即地下水对某一特定污染源或人类活动的脆弱性。类活动的脆弱性。国内关于地下水脆弱性的研究开始于国内关于地下水脆弱性的研究开始于90年代中期年代中期,且多是研究地下水的本质脆弱性，至今尚且多是研究地下水的本质脆弱性，至今尚没有明确的没有明确的“地下水脆弱性地下水脆弱性”定义，其定义多引用外文资料。在叫法上常以定义，其定义多引用外文资料。在叫法上常以“地下水的易地下水的
11、易污染性污染性”、“污染潜力污染潜力”、“防污性能防污性能”等来代替等来代替“地下水水脆弱性地下水水脆弱性”。地下水污染评价第四讲20142现行用于地下水污染脆弱性评价的方法现行用于地下水污染脆弱性评价的方法可分为以下三种类型：可分为以下三种类型：（1）指标叠加法）指标叠加法（2）模型模拟法）模型模拟法（3）统计法）统计法从评价的对象划分，污染脆弱性评价可划分为：从评价的对象划分，污染脆弱性评价可划分为：（1）含水层内在污染脆弱性评价（简称为含水层内在污染脆弱性评价（简称为“内在污染脆弱性内在污染脆弱性评价评价”）：）：不考虑污染物水文地球化学特性的情况下，某地区的地不考虑污染物水文地球化学特
12、性的情况下，某地区的地质、水文、水文地质等天然条件对人为活动所产生的污质、水文、水文地质等天然条件对人为活动所产生的污染物的防污性能。染物的防污性能。（2）含水层对特定污染物的污染脆弱性评价（简称为）含水层对特定污染物的污染脆弱性评价（简称为“特定特定污染物脆弱性评价污染物脆弱性评价”）：）：考虑某种特定污染物或一组污染物以及污染物和考虑某种特定污染物或一组污染物以及污染物和“内在内在脆弱性脆弱性”中各要素之间关系的情况下，含水层对某种特中各要素之间关系的情况下，含水层对某种特定污染物或一组污染物的污染脆弱性。定污染物或一组污染物的污染脆弱性。“内在污染脆弱性评价内在污染脆弱性评价”方法主要包
13、括：方法主要包括：DRASTIC法法GOD法法SEEPAGE法法AVI评分系统评分系统SINTACS法法ISIS法法EPIK法法DIVERSITY法等法等地下水污染评价第四讲地下水污染评价第四讲2014220142模型简介模型简介 DRASTIC模型是模型是1985年由美国水井协会年由美国水井协会(NWWA)和美国环境和美国环境保护局（保护局（EPA）合作开发的用于地下水污染脆弱性评价的一种方合作开发的用于地下水污染脆弱性评价的一种方法，它综合了法，它综合了40多位水文地质学专家的经验。该方法用于多位水文地质学专家的经验。该方法用于Columbia、Wyoming等等40个县区的地下水污染脆弱
14、性评价，并个县区的地下水污染脆弱性评价，并被加拿大、南非等国家采用。被加拿大、南非等国家采用。由于该方法在美国获得了成功的应用并积累了丰富的经验，于由于该方法在美国获得了成功的应用并积累了丰富的经验，于1991年由年由Lobo-Ferreira博士引入欧共体国家，作为欧共体各国地博士引入欧共体国家，作为欧共体各国地下水脆弱性评价的统一标准。下水脆弱性评价的统一标准。我国学者在这方面做的工作相对较少。我国学者在这方面做的工作相对较少。大连理工大学大连理工大学利用利用DRASTIC模型对大连市地下水污染脆弱性进行了评价。另外，模型对大连市地下水污染脆弱性进行了评价。另外，中中国地质大学国地质大学和
15、和河海大学河海大学也相继开展了这方面的工作。也相继开展了这方面的工作。地下水污染评价第四讲201421、地下水位埋深（、地下水位埋深（D）、）、2、净补给量（、净补给量（R）、）、3、含水层介质（、含水层介质（A）、）、4、土壤带介质（、土壤带介质（S）、）、5、地形（、地形（T）、）、6、包气带（、包气带（I）7、水力传导系数（、水力传导系数（C）。）。模型中每个指标都分成几个区段（对于连续变量）或几种模型中每个指标都分成几个区段（对于连续变量）或几种主要介质类型（对于文字描述性指标）。主要介质类型（对于文字描述性指标）。每个区段根据其在指标内的相对重要性，赋予一个评分值。每个区段根据其在指
16、标内的相对重要性，赋予一个评分值。计算公式：计算公式：DRASTIC提供了两组权重系列提供了两组权重系列（见表（见表1）：一组适用于一般条件下一组适用于一般条件下的地下水污染脆弱性评价，另一组则是专门为强烈的农业活动区设的地下水污染脆弱性评价，另一组则是专门为强烈的农业活动区设计的，也称为农药计的，也称为农药DRASTIC指数，是一种指数，是一种“特定污染物脆弱性评价特定污染物脆弱性评价”方法。方法。根据根据DRASTIC指数，我们可以对地下水污染脆弱性进行分区。一指数，我们可以对地下水污染脆弱性进行分区。一般来说，般来说，DRASTIC指数越大，地下水污染脆弱性越高。指数越大，地下水污染脆弱
17、性越高。污染脆弱性等级：污染脆弱性等级：污染脆弱性等级：污染脆弱性等级：低脆弱性低脆弱性低脆弱性低脆弱性中等脆弱性中等脆弱性中等脆弱性中等脆弱性高脆弱性高脆弱性高脆弱性高脆弱性极度脆弱性。极度脆弱性。极度脆弱性。极度脆弱性。Di 为为DRASTIC指指数数；Wj 为为因因子子j的的权权重重；Rj 为为因因子子评评分分。指指标标因子因子DRASTIC权权重重农药农药DRASTIC权权重重地下水埋深地下水埋深55含水含水层净补给层净补给44含水含水层层介介质质33土壤介土壤介质质25地形地形13包气包气带带54水力水力传导传导性性32表表1 DRASTIC1 DRASTIC及农药及农药DRASTI
18、CDRASTIC模型中各指标权重模型中各指标权重(Aller(Aller等等1985)1985)1英寸英寸(in)=25.4mm1英尺英尺=12英寸英寸=25.4mmX12=304.8mm=0.3048米米DRASTIC模型建立的四个主要假定前提。模型建立的四个主要假定前提。1）污染物从地表介入到地下；）污染物从地表介入到地下；2）污染物与雨水一起进入地下水；）污染物与雨水一起进入地下水；3）污染物具有水的活性；）污染物具有水的活性；4）评价区应为）评价区应为100或或100英亩以上。英亩以上。1英亩（英亩（acre）=0.4047公顷（公顷（ha）=4.04710-3 km2=4047 m2
19、 也就是说污染物应从地表开始，通过土壤层、包气带，最后进也就是说污染物应从地表开始，通过土壤层、包气带，最后进入含水层。如果实际情况与这些假设偏差较大，那么应该对其入含水层。如果实际情况与这些假设偏差较大，那么应该对其进行更为详细的评价。进行更为详细的评价。如果污染物通过侧向迁移污染地下水，即从补给区向排泄区迁如果污染物通过侧向迁移污染地下水，即从补给区向排泄区迁移，那么这种污染方式就超出了移，那么这种污染方式就超出了DRASTIC模型的考虑范围。模型的考虑范围。地下水污染评价第四讲地下水污染评价第四讲201421、地下水埋深（、地下水埋深（D）D决决定定这这地地表表污污染染到到达达含含水水层
20、层之之前前所所经经历历的的各各种种水水文文地地球球化化学学过过程程。它它影影响响污污染染物物与与包包气气带带岩岩土土体体接接触触时时间间的的长长短短，进进而而控控制制着着污污染染物物的的各种物理化学过程，因而决定着污染物进入地下水的可能性。各种物理化学过程，因而决定着污染物进入地下水的可能性。通通常常，地地下下水水位位埋埋深深越越大大，地地表表污污染染物物到到达达含含水水层层所所需需时时间间越越长长，污污染染物物在在运运移移过过程程中中与与氧氧气气接接触触的的时时间间越越长长、被被稀稀释释的的机机会会越越大大，污污染染物到达地下水的可能性越小。物到达地下水的可能性越小。潜水含水层:地下水埋深为
21、地表到达地下水水位之间的距离，它可通过水位监测孔获得，也可通过资料获得（比如地下水等水位图、钻孔资料等）。承压含水层:地下水埋深为承压含水层顶部（或隔水顶板）的埋深。地下水污染评价第四讲20142模型规定，模型规定，R为为单位面积内渗入地表到达地下水水位的水量单位面积内渗入地表到达地下水水位的水量。补给水一方面在包气带中垂向传输污染物，另一方面控补给水一方面在包气带中垂向传输污染物，另一方面控制着污染物在包气带及饱和带的弥散和稀释作用。制着污染物在包气带及饱和带的弥散和稀释作用。补给量越大，地下水受污染的可能性越大。补给量越大，地下水受污染的可能性越大。但当补给量足够大以至使污染物被稀释时，地
22、下水受污染的可但当补给量足够大以至使污染物被稀释时，地下水受污染的可能性不再增大而是减小。虽然这种现象存在，但是能性不再增大而是减小。虽然这种现象存在，但是DRASTIC模型的指标评分体系没有反映污染物稀释这一因素模型的指标评分体系没有反映污染物稀释这一因素。DRASTIC模型一般把年平均入渗量作为净补给量，不考模型一般把年平均入渗量作为净补给量，不考虑补给事件的分布、强度和持续的时间。由于净补给量一虑补给事件的分布、强度和持续的时间。由于净补给量一般针对流域范围，而不针对某个省或市。对某个省或市进般针对流域范围，而不针对某个省或市。对某个省或市进行地下水污染脆弱性评价时，一般用某个流域范围的
23、净补行地下水污染脆弱性评价时，一般用某个流域范围的净补给量进行合理外推得到。因此，净补给的精度较低给量进行合理外推得到。因此，净补给的精度较低.净补给量净补给量 =降雨量降雨量 （地表径流量（地表径流量 +蒸散量）蒸散量）净补给还与其它因素有关，如地表覆盖情况、地形坡度和净补给还与其它因素有关，如地表覆盖情况、地形坡度和土壤的渗透性等，必须保证所选数值的合理性。土壤的渗透性等，必须保证所选数值的合理性。净补给量除了包括降雨入渗之外，还应考虑其他补给来源，净补给量除了包括降雨入渗之外，还应考虑其他补给来源，比如灌溉、人工补给和废水利用。比如灌溉、人工补给和废水利用。最精确的方法是通过建最精确的方
24、法是通过建立考虑以上这些因素的水量平衡方程获得。立考虑以上这些因素的水量平衡方程获得。地下水污染评价第四讲20142含水层是指能够透过并给出相当数量水的岩层。含水层是指能够透过并给出相当数量水的岩层。含水层中的水流系统受含水层介质的影响，而污染物的运移含水层中的水流系统受含水层介质的影响，而污染物的运移路线以及运移路径的长度由含水层中水流所控制。路线以及运移路径的长度由含水层中水流所控制。运移路径的长度决定着污染物的削弱过程，如吸附、反应和弥散。运移路径的长度决定着污染物的削弱过程，如吸附、反应和弥散。含水介质也影响与污染物发生相互作用的岩土体的有效比表面积大含水介质也影响与污染物发生相互作用
25、的岩土体的有效比表面积大小。小。污染物运移的路线是由裂隙和相互连通的岩溶管道所控制的。污染物运移的路线是由裂隙和相互连通的岩溶管道所控制的。一般情况下，含水层介质的颗粒尺寸越大或裂隙和岩溶管道一般情况下，含水层介质的颗粒尺寸越大或裂隙和岩溶管道越多，渗透性越大，含水层介质对污染物的削弱能力越小。越多，渗透性越大，含水层介质对污染物的削弱能力越小。评价某区域地下水污染脆弱性时，评价某区域地下水污染脆弱性时，每次只能评每次只能评价一个含水层。价一个含水层。在多层含水系统中：在多层含水系统中：应选择一个典型的具有代表性含水层进行评价。一旦确应选择一个典型的具有代表性含水层进行评价。一旦确定了含水层，
26、就应把该含水层中主要的、关键的含水定了含水层，就应把该含水层中主要的、关键的含水介质作为介质作为DRASTIC模型的含水介质。模型的含水介质。比如，如果含水层为灰岩，可以选择块状或岩溶灰岩作比如，如果含水层为灰岩，可以选择块状或岩溶灰岩作为含水介质。为含水介质。地下水污染评价第四讲20142松散介质含水层：颗粒大小与渗透性松散介质含水层：颗粒大小与渗透性固结岩石含水层：裂隙与岩溶管道固结岩石含水层：裂隙与岩溶管道含水含水层类层类型型评评分分典型典型评评分分块块状状页页岩岩13 32变质变质岩岩/火成岩火成岩25 53风风化化变质变质岩岩/火成岩火成岩35 54冰冰碛层碛层46 65层层状砂岩、
27、灰岩状砂岩、灰岩和和页页岩序列岩序列59 96块块状砂岩状砂岩49 96块块状灰岩状灰岩49 96砂砂砾砾石石层层49 98玄武岩玄武岩210109岩溶灰岩岩溶灰岩9101010对于固结岩石含水层，可根据含水层中裂隙和对于固结岩石含水层，可根据含水层中裂隙和层面的发育程度进行评分。层面的发育程度进行评分。如裂隙中等发育的变质岩或火成岩含水层如裂隙中等发育的变质岩或火成岩含水层介质的评分为介质的评分为 3。但当裂隙非常发育时，为了表示含水层具但当裂隙非常发育时，为了表示含水层具有较大污染可能性，应把评分值定为有较大污染可能性，应把评分值定为 5。相反，当变质岩或火成岩中裂隙发育程度相反，当变质岩
28、或火成岩中裂隙发育程度很低，单位给水度很低，评分值可定为很低，单位给水度很低，评分值可定为 2。对于非固结含水层，可根据含水层细粒介质含对于非固结含水层，可根据含水层细粒介质含量和分选情况进行评分。量和分选情况进行评分。例如典型砂砾层的评分值为例如典型砂砾层的评分值为 8，但当沉积，但当沉积层颗粒粗大并经冲刷，则评分值可赋为层颗粒粗大并经冲刷，则评分值可赋为 9。相反，当细颗粒含量增加并且分选性不好相反，当细颗粒含量增加并且分选性不好时，评分值可降到时，评分值可降到 7或或 6。地下水污染评价第地下水污染评价第四讲四讲2014220142土土壤壤介介质质是是指指包包气气带带最最上上部部，生生物
29、物活活动动较较强强烈烈的的部部分分,模模型型中中所所涉涉及及的的土土壤壤介介质质通通常常为为地地球球表表层层风风化化带带中中距距地地表表平均厚度平均厚度2ft（0.51m）或小于或小于2ft的土体的土体。土土壤壤介介质质强强烈烈影影响响地地表表入入渗渗的的补补给给量量，同同时时也也影影响响污污染染物物垂直向包气带运移的能力。垂直向包气带运移的能力。细细粒粒沉沉积积物物，如如淤淤泥泥和和粘粘土土，可可大大大大降降低低土土壤壤的的渗渗透透性性，限限制制污污染物向下运移。染物向下运移。而而且且在在土土壤壤层层中中污污染染物物可可发发生生过过滤滤、生生物物降降解解、吸吸附附和和挥挥发发等等一一系列过程
30、，这些过程大大削减了污染物向下迁移的量。系列过程，这些过程大大削减了污染物向下迁移的量。一一般般情情况况下下，土土壤壤中中粘粘土土类类型型、粘粘土土的的胀胀缩缩性性能能以以及及土土壤壤中中颗颗粒粒的的大大小小对对地地下下水水污污染染脆脆弱弱性性有有很很大大影影响响，粘粘土土的的胀胀缩缩性性越越小小和和颗颗粒粒尺尺寸寸越越小小，地地下下水水污污染染脆弱性就越小。脆弱性就越小。土土壤壤有有机机质质含含量量是是影影响响农农药药削削减减的的一一个个重重要要指指标标。一一般般情情况况下下，表表层层土土壤壤中中含含有有有有机机物物质质，且且随随着着深深度度的的增增加加而而降降低低。腐腐殖殖质质对对有有机机
31、物物有有较较大大吸吸附附和和络络合合性性能能。因因此此在在进进行行农农药药DRASTIC模模型型计计算算时时应应考考虑虑这这一因素。一因素。对于当某一区域的土壤介质由多层土壤组成时，可以用以下几种方法选择土壤对于当某一区域的土壤介质由多层土壤组成时，可以用以下几种方法选择土壤类型代表土壤介质。类型代表土壤介质。第一种方法是，应充分考虑剖面中各层岩性的分布情况，选择占优势的具第一种方法是，应充分考虑剖面中各层岩性的分布情况，选择占优势的具有代表性的土壤层作为土壤介质。有代表性的土壤层作为土壤介质。例如，当土壤介质的组成为：例如，当土壤介质的组成为：07cm为砂质粘土，为砂质粘土，762cm为粘土
32、，为粘土，6282cm为粉质粘土时，因为粘土层厚为为粉质粘土时，因为粘土层厚为55cm，占土壤介质的决大部分，因此可代表，占土壤介质的决大部分，因此可代表土壤介质进土壤介质进DRASTIC模型评分。模型评分。第二种方法是，选择最不利的具有较高污势脆弱性的介质进行评分。第二种方法是，选择最不利的具有较高污势脆弱性的介质进行评分。第三种方法是，选择污染脆弱性中等的介质作为评分标准。例如，有砾、第三种方法是，选择污染脆弱性中等的介质作为评分标准。例如，有砾、砂和粘土存在时，可选择砂作为土壤介质。砂和粘土存在时，可选择砂作为土壤介质。这种情况一般指土壤层厚度小于这种情况一般指土壤层厚度小于25cm这一
33、规定一般针对砂而言，对于非胀缩和非团块状粘土，这一厚度可选小一些。这一规定一般针对砂而言，对于非胀缩和非团块状粘土，这一厚度可选小一些。地下水地下水污污染染评评价第四价第四讲讲20142 DRASTIC模型中的地形是模型中的地形是指地表的坡度或坡度的变化指地表的坡度或坡度的变化。地地形形控控制制着着污污染染物物是是被被冲冲走走或或是是较较长长时时间间留留在在某某一一地地表表区区域渗入地下。域渗入地下。地地形形影影响响着着土土壤壤的的形形成成与与发发育育，因因而而影影响响着着污污染染物物的的削削减减程度。程度。除除此此之之外外，地地形形还还影影响响地地下下水水水水位位的的空空间间展展布布，进进而
34、而决决定定地下水的流向和流速。地下水的流向和流速。因因此此，地地形形也也影影响响地地下下水水的的污污染染脆脆弱弱性性。在在那那些些污污染染物物渗渗入入机机会较大的地形处，相应地段的地下水污染脆弱性较高。会较大的地形处，相应地段的地下水污染脆弱性较高。坡坡度度百百分分比比:为为两两点点间间的的高高差差除除于于它它们们之之间间的的水水平平距距离离的的百分比。百分比。当当坡坡度度百百分分比比为为02%时时，污污染染物物渗渗入入地地下下的的机机会会最最大大，因因为为在在这这一一区区域域内内不不论论污污染染物物还还是是降降雨雨量量都都不不易流失，这些地段地下水的污染脆弱性高。易流失，这些地段地下水的污染
35、脆弱性高。相相反反，当当地地形形坡坡度度百百分分比比大大于于18%时时，一一旦旦存存在在地地表表水水（如如发发生生大大气气降降雨雨等等情情况况）较较易易形形成成地地表表径径流流，因因此此污污染染物物渗渗入入地地下下的的可可能能性性很很小小，相相应应的的地地下下水水污污势势脆弱性较低。脆弱性较低。地下水污染评价第四讲20142所谓的包气带是指所谓的包气带是指等水位线以上的非饱和区或非连续饱和等水位线以上的非饱和区或非连续饱和区区。包气带介质的类型决定着土壤层和含水层之间岩土介质对污染物包气带介质的类型决定着土壤层和含水层之间岩土介质对污染物的削减特性。的削减特性。各种物理化学过程包括降解、吸附、
36、沉淀、络合、溶解、生物各种物理化学过程包括降解、吸附、沉淀、络合、溶解、生物降解作用、中和作用等过程均可以在包气带内发生。降解作用、中和作用等过程均可以在包气带内发生。包气带介质还控制着渗流路径的长度和渗流途径，因此影响着污包气带介质还控制着渗流路径的长度和渗流途径，因此影响着污染物的削减时间以及污染物与岩土体之间的反应程度。包气带内染物的削减时间以及污染物与岩土体之间的反应程度。包气带内的任何裂隙对渗流路线起控制作用。的任何裂隙对渗流路线起控制作用。地下水污染评价第四讲地下水污染评价第四讲20142潜水含水层以及半承压含水层：应看作潜水含水层来考虑潜水含水层以及半承压含水层：应看作潜水含水层
37、来考虑，必，必须须选择包气带中对污染势态影响最为显著的岩土介质作为包气选择包气带中对污染势态影响最为显著的岩土介质作为包气带介质带介质。1）对有多层介质存在时，应考虑包气带各层介质的相对厚）对有多层介质存在时，应考虑包气带各层介质的相对厚度，选择岩性厚度最大的一组作为包气带介质。度，选择岩性厚度最大的一组作为包气带介质。2）同时，应考虑各层介质对地下水污染脆弱性的大小。）同时，应考虑各层介质对地下水污染脆弱性的大小。如当灰岩含水层上覆盖一层粘土和一层等厚度或厚度较如当灰岩含水层上覆盖一层粘土和一层等厚度或厚度较大的砂砾层时，从地下水污染脆弱性的角度考虑，粘土大的砂砾层时，从地下水污染脆弱性的角
38、度考虑，粘土是最显著的介质层，因为粘土层限制污染物向含水层迁是最显著的介质层，因为粘土层限制污染物向含水层迁移。此时选粘土作为包气带介质是最为恰当的。移。此时选粘土作为包气带介质是最为恰当的。除承压层之外，除承压层之外，DRASTIC模型对每一种介质都模型对每一种介质都给定了一个评分范围。给定了一个评分范围。承压层的赋值永远是承压层的赋值永远是1。对于潜水含水层，典型评分只针对裂隙中等发育的包对于潜水含水层，典型评分只针对裂隙中等发育的包气带情况以及由于资料不充分无法具体确定包气带介气带情况以及由于资料不充分无法具体确定包气带介质的评分。质的评分。除此之外，用户应根据实际的地质情况适当调整每种
39、除此之外，用户应根据实际的地质情况适当调整每种介质评分的大小。介质评分的大小。对于固结岩石介质，评分时还应考虑裂隙、层理和岩溶管对于固结岩石介质，评分时还应考虑裂隙、层理和岩溶管道的发育程度。道的发育程度。例如对于岩溶管道非常发育的灰岩包气带介质，可选择岩溶例如对于岩溶管道非常发育的灰岩包气带介质，可选择岩溶灰岩作为包气带介质，并且评分可赋值灰岩作为包气带介质，并且评分可赋值10。当灰岩中岩溶发育不好或岩溶管道的连通性不良时，此时包当灰岩中岩溶发育不好或岩溶管道的连通性不良时，此时包气带介质应选为岩溶灰岩，但应根据岩溶管道的数量和连通气带介质应选为岩溶灰岩，但应根据岩溶管道的数量和连通情况，评
40、分应选低一些，如情况，评分应选低一些，如9或或8。还以灰岩为例，假设灰岩为非岩溶灰岩而仅是具有较小裂隙还以灰岩为例，假设灰岩为非岩溶灰岩而仅是具有较小裂隙的白云岩，可选灰岩作为包气带介质，并根据裂隙的发育程的白云岩，可选灰岩作为包气带介质，并根据裂隙的发育程度其评分值应比典型评分值度其评分值应比典型评分值6低一些。低一些。对于非固结岩石介质，可根据介质中颗粒大小、分对于非固结岩石介质，可根据介质中颗粒大小、分选性、均匀性和细颗粒组分含量进行评分。选性、均匀性和细颗粒组分含量进行评分。如对于含有少量细颗粒介质的砂砾石层评分应为如对于含有少量细颗粒介质的砂砾石层评分应为69，对，对于粘土含量较高（
41、通常以透镜体的形式出现时）的砂砾于粘土含量较高（通常以透镜体的形式出现时）的砂砾石层评分应为石层评分应为48；而对于以细颗粒介质（如粘土或淤泥）为主只含有少量而对于以细颗粒介质（如粘土或淤泥）为主只含有少量砂砾石的包气带评分应为砂砾石的包气带评分应为25；对于分选性良好的砂砾层可赋值为对于分选性良好的砂砾层可赋值为9，而当砂砾层中细颗，而当砂砾层中细颗粒材料的含量较大时，评分值可赋为粒材料的含量较大时，评分值可赋为7。地下水污染评价第四讲20142水力传导系数反映含水介质的水力传输性能水力传导系数反映含水介质的水力传输性能。在在一一定定水水力力梯梯度度下下它它控控制制着着地地下下水水的的流流动
42、动速速率率，而而水水的的流流动动速速率率控控制制着着污污染染物物进进入入含含水水层层之之后后在在含含水水层层内内迁迁移移的的速速率。率。水水力力传传导导系系数数是是由由含含水水层层内内空空隙隙（包包括括孔孔隙隙、裂裂隙隙以以及及岩岩溶溶管管道道）的大小和连通程度所决定的。的大小和连通程度所决定的。水力传导系数越大，污染脆弱性越高。水力传导系数越大，污染脆弱性越高。水水力力传传导导系系数数是是根根据据含含水水层层的的抽抽水水试试验验计计算算得得出出的的，也也可可用用单单井井涌水量估计水力传导系数。涌水量估计水力传导系数。地下水污染评价第四讲20142七个指标的分值与权重是否适？七个指标的分值与权
43、重是否适？除上述七个指标外，是否还有其它除上述七个指标外，是否还有其它因素？因素？具体地区如何实现？具体地区如何实现？地下水污染评价第四讲20142分区分区叠加叠加法：法：将将DRASTIC模型中七个指标各自分区计算，模型中七个指标各自分区计算，然后叠加求和然后叠加求和(Di值值)。网格法：网格法：规则网格计算各网格中的规则网格计算各网格中的Di值值GIS耦合法耦合法地下水污染评价第四讲地下水污染评价第四讲2014220142GIS简介简介地理信息系统（地理信息系统（GIS）为一门新兴的集计算机科学、地理学、测）为一门新兴的集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科
44、学和管理科绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的边缘学科。学为一体的边缘学科。地理信息系统研究计算机技术和空间地理分布数据的结合，可以地理信息系统研究计算机技术和空间地理分布数据的结合，可以对地理空间数据和信息进行输入、存储、管理、检索、处理和综对地理空间数据和信息进行输入、存储、管理、检索、处理和综合分析等功能，为地球科学、环境科学和工程设计，乃至企业管合分析等功能，为地球科学、环境科学和工程设计，乃至企业管理提供对规划、管理和决策有用的信息。理提供对规划、管理和决策有用的信息。随着随着GIS技术的日臻完善，其强大的综合分析能力、空间建模能技术的日臻完善，其强大的
45、综合分析能力、空间建模能力、实时数据库修改更新能力，已越来越广泛地应用到地下水污力、实时数据库修改更新能力，已越来越广泛地应用到地下水污染脆弱性研究领域。目前越来越多的研究人员利用染脆弱性研究领域。目前越来越多的研究人员利用GIS手段进行手段进行污染脆弱性区划。污染脆弱性区划。基于基于GIS的的DRASTIC染脆弱性研究过程如下：染脆弱性研究过程如下：1、资料收集资料收集:包括涉及包括涉及7个指标的数据，包括监测资料、钻孔资料、地个指标的数据，包括监测资料、钻孔资料、地形资料、试验资料以及详细的地质资料等等。形资料、试验资料以及详细的地质资料等等。2、研究区原始资料的数字化、研究区原始资料的数
46、字化：包括各指标参数的数字化，对每个指标建：包括各指标参数的数字化，对每个指标建立一个数据文件，然后对数据文件进行空间分析，从而得到各参数立一个数据文件，然后对数据文件进行空间分析，从而得到各参数数值分布图（栅格图或矢量图）。对于数字型参数，可用等值线或数值分布图（栅格图或矢量图）。对于数字型参数，可用等值线或分区图表示，对于文字描述性介质参数，只能用分区图表示，并用分区图表示，对于文字描述性介质参数，只能用分区图表示，并用不同的颜色来表示参数的不同值。不同的颜色来表示参数的不同值。3、指标评分图：指标评分图：修改描述参数数值分布的数据文件，统一每个数据文件修改描述参数数值分布的数据文件，统一
47、每个数据文件格式，也就是说对连续变量（如格式，也就是说对连续变量（如D、R、T以及以及C）和文字描述性）和文字描述性变量（如变量（如A、S以及以及I）的描述应该统一，从而得到各指标的评分值）的描述应该统一，从而得到各指标的评分值数据文件。最后利用数据文件。最后利用GIS的空间分析功能，绘出各指标的评分值分的空间分析功能，绘出各指标的评分值分布图。所有图件都应在同一底图上产生，且比例尺相同。布图。所有图件都应在同一底图上产生，且比例尺相同。4、输入各指标的权重值，对各指标的评分分布图进行空间分析，分别乘输入各指标的权重值，对各指标的评分分布图进行空间分析，分别乘以与其对应的权重值，得到各指标贡献
48、大小分布图以与其对应的权重值，得到各指标贡献大小分布图5、建立评价模型，把各指标贡献大小分布图叠加，得到脆弱性指数大小建立评价模型，把各指标贡献大小分布图叠加，得到脆弱性指数大小分布图分布图.根据脆弱性指数大小范围，把研究区划分为根据脆弱性指数大小范围，把研究区划分为5个不个不同等级：同等级：（1 1）脆弱性高；）脆弱性高；（2 2）脆弱性较高；）脆弱性较高；（3 3）脆弱性中等；）脆弱性中等；（4 4）脆弱性较低；）脆弱性较低；（5 5）脆弱性低。）脆弱性低。最最后后，在在脆脆弱弱性性指指数数分分布布图图上上用用不不同同的的颜颜色色分分别别表表示示这这5个污染脆弱性等级，得到污染脆弱性区划图
49、。个污染脆弱性等级，得到污染脆弱性区划图。地下水污染评价第四讲20142技术性措施的一般原则是：技术性措施的一般原则是：在在未受污染的地区未受污染的地区建立卫生防护带；建立卫生防护带；对对已已经经受受到到污污染染的的地地区区，应应找找出出污污染染原原因因，查查明明污污染染源源，在在此此基基础础上上隔隔离离污污染染源源，并并对对污污染染区进行逐步净化；区进行逐步净化；对对污污染染源源即即将将污污染染含含水水层层的的地地区区应应采采取取覆覆盖盖技技术，人工修建盖层系统。术，人工修建盖层系统。地下水污染评价第四讲20142 对对一一个个地地区区进进行行了了污污染染脆脆弱弱性性区区划划后后，可可建建立
50、立以以下下几几个个卫卫生防护带：生防护带：1、一级防护带一级防护带该该带带为为严严禁禁活活动动带带，对对应应于于污污染染脆脆弱弱性性高高区区。此此带带应应禁禁止一切可能引起地下水污染的活动。止一切可能引起地下水污染的活动。2、二级防护带二级防护带此此带带为为限限制制活活动动带带，对对应应于于污污染染脆脆弱弱性性较较高高区区。该该带带应应尽尽量量避避免免修修建建各各种种建建筑筑物物以以及及人人类类活活动动，如如有有必必要要可可适适当修建一些居民区和适当发展一些第三产业。当修建一些居民区和适当发展一些第三产业。3、三级防护带三级防护带该该带带对对应应污污染染脆脆弱弱性性中中等等区区。此此带带可可建