梁寅嬌

（山西省水文水資源勘測局，山西 太原 030001）

1 概況

山西省位于我國北方陰山山脈與秦嶺之間，華北平原西側(cè)，黃土高原東緣。自北向南依次有大同、忻定、太原、臨汾、長治、運城6個地塹型斷陷盆地。海拔由北向南呈階梯下降，盆地內(nèi)地勢平坦，水土資源豐富，是全省工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟主要聚集地。全省年降雨量400~600 mm，且呈現(xiàn)由東南向西北遞減趨勢。地下水資源豐富，巖溶區(qū)面積11萬m2，占全省總面積的75.2%。

2 地下水脆弱性評價方法

地下水脆弱性是指自然條件變化或人類活動影響，地下水遭受破壞的趨勢和可能性，它反映了地下水對自然和（或）人類活動影響的響應能力，包括本質(zhì)脆弱性和特殊脆弱性。對于地下水脆弱性的研究較多，地下水脆弱性評價的主要方法有迭置指數(shù)法、過程數(shù)學模擬法、統(tǒng)計方法、模糊數(shù)學方法。目前國內(nèi)外在實際地下水脆弱性評價過程中主要使用較為成熟的迭置指數(shù)法。

1985年美國環(huán)境保護局（USEPA）和美國水井協(xié)會（NWWA）提出了DRASTIC評價方法。該方法采用7個影響和控制地下水運動的因素，包括地下水位埋深、凈補給、含水層介質(zhì)、土壤介質(zhì)、地面坡度、包氣帶介質(zhì)、水力傳導系數(shù)，來定量分析各單元的脆弱性高低，并賦予每個參數(shù)一個權(quán)重，以加權(quán)結(jié)果對地下水脆弱性做出評價。

3 評價區(qū)水文地質(zhì)特征

3.1 評價范圍

以山西省六大盆地作為基本平原區(qū)，平原區(qū)淺層地下水以孔隙地下水為主，本次評價以孔隙水作為基本評價對象。

3.2 水文地質(zhì)特征

山西平原區(qū)六大盆地為新生代斷陷盆地，自邊山向盆地中部依次為黃土丘陵、洪積傾斜平原及沖積平原。構(gòu)成新生代斷陷盆地的含水巖組主要由全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)、中更新統(tǒng)、下更新統(tǒng)及第三系上新統(tǒng)等含水巖層組成。盆地邊緣主要河流入口處的沖洪積扇含水層粒度較粗，盆地中部及洪積扇間含水層粒度較細；邊山洪積扇有的是連續(xù)堆積的砂卵礫石層，盆地中部有的是連續(xù)的黏性土層。

含水巖組的富水程度受巖性、地貌和補給條件控制。邊山黃土丘陵富水程度最弱，含水巖層多為砂卵石透鏡體及中更新統(tǒng)鈣質(zhì)結(jié)核層。洪積扇群（包括埋藏古洪積扇）富水程度多為強或中等，含水巖層為下、中、上更新統(tǒng)砂礫石層。黃土臺地富水程度較弱，含水巖層一般為中、下更新統(tǒng)及上新統(tǒng)砂礫石層；沖洪積扇傾斜平原富水程度多為強或中等，含水巖層多為中上更新統(tǒng)及全新統(tǒng)砂礫石層。沖積平原巖相較穩(wěn)定，富水程度多為中等，含水巖層以下、中、上更新統(tǒng)為主。運城盆地因上部水質(zhì)較差，主要含水巖層為下更新統(tǒng)；長治盆地主要含水巖層為中上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)，且多為砂礫石層。

3.3 地下水影響因素

由于研究區(qū)屬平原區(qū)，地形坡度一般在2°以下，因此地貌特征對本區(qū)域的影響較小。影響評價區(qū)地下水的因素除側(cè)向補給外主要是垂向補給。從垂向地質(zhì)特征看，平原區(qū)上層為黃土覆蓋層，因此土壤質(zhì)地、包氣帶巖性成為本區(qū)域最大影響要素。從地下水垂向補給來看，影響因素主要包括降雨量及其入滲量、降雨強度、河網(wǎng)密度等。

4 脆弱性評價

4.1 評價方法

平原區(qū)孔隙地下水本質(zhì)脆弱性評價主要采用DRASTIC方法。在使用本方法過程中，根據(jù)研究區(qū)特征以及相關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量對評價指標和權(quán)重進行調(diào)整。首先根據(jù)每個評價指標的變化范圍或其內(nèi)在屬性劃分為若干范圍，構(gòu)建評分評價體系；其次根據(jù)每個評價指標對地下水脆弱性影響的相對重要程度給予一個合理的權(quán)重，構(gòu)成權(quán)重評判體系；最后各指標評分的加權(quán)和為地下水脆弱性綜合指數(shù)。綜合指數(shù)越大，相應區(qū)域的地下水脆弱性越高，即遭受污染的風險越大。

4.2 評價指標選擇及賦值

根據(jù)平原區(qū)水文地質(zhì)基本條件和對含水層主要影響要素，本次山西省平原區(qū)孔隙地下水評價主要采用指標包括土壤特性、包氣帶巖性、河網(wǎng)密度、降雨入滲補給量、地下水埋深、含水層厚度和滲透系數(shù)。

以上地下水指標可分為兩類：一類為含水層以上、對含水層補給具有影響的各要素，為補給性指標，包括補給量、河網(wǎng)密度、土壤介質(zhì)、包氣帶巖性；另一類為反映含水層特性，包括地下水埋深、含水層厚度和含水層滲透系數(shù)。在第一類指標中，補給量和河網(wǎng)密度為負向指標，即數(shù)值越大，脆弱性指標越高，越易遭受污染；土壤質(zhì)地和包氣帶巖性為正向指標，數(shù)值越大，脆弱性指標越小，越不易遭受污染。第二類指標全部為負向指標。包氣帶巖性利用山西省平原區(qū)小于10 m包氣帶巖性圖；降雨入滲補給量根據(jù)2012年平原區(qū)降雨入滲補給量，通過降雨強度、包氣帶巖性及其降雨入滲系數(shù)計算得到；土壤特性利用山西省機井普查7000多眼井地層資料中深度小于2 m的土壤分類數(shù)據(jù)；地下水埋深利用山西省2012年年末數(shù)據(jù)；河網(wǎng)密度利用山西六級河流作為河長，以縣為單位統(tǒng)計河網(wǎng)密度；含水層厚度和滲透系數(shù)采用山西省平原區(qū)水文地質(zhì)參數(shù)分區(qū)圖成果。

4.3 權(quán)重確定

本次脆弱性評價權(quán)重確定采用層次分析法，各指標權(quán)重之和為20，根據(jù)指標重要程度進行比較賦值，最終確定權(quán)重。各指標權(quán)重見表1所示。

4.4 評價結(jié)果及校核

4.4.1 評價標準

根據(jù)各指標的評分和權(quán)重值，可知地下水脆弱性綜合指數(shù)取值范圍為44~200。地下水脆弱性級別與綜合指數(shù)對應關(guān)系如表2所示。

表1 脆弱性評價指標權(quán)重

表2 孔隙水脆弱性評價標準

4.4.2 評價結(jié)果

根據(jù)全省地下水脆弱性評價指數(shù)可知，山西省平原區(qū)地下水脆弱性總體較低，脆弱性指數(shù)在100以下面積占到80%以上，其中大同盆地西南部和太原盆地南部較高，存在地下水污染風險。

4.4.3 結(jié)果校核

地下水中硝酸鹽濃度背景值一般低于2 mg/L，參照《地下水質(zhì)量標準》，本次評價硝酸鹽（單位為mg/L）等值線區(qū)間為≤2，（2，5]，（5，20]，（20，30]，>30。一般情況下，地下水脆弱性高的地區(qū)，硝酸鹽濃度值相對較高[11，12]。通過選取2012年9月對平原區(qū)280眼地下水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制硝酸鹽濃度分區(qū)圖進行脆弱性分區(qū)成果合理性校核。根據(jù)兩個脆弱性分區(qū)結(jié)果和硝酸鹽濃度分區(qū)結(jié)果吻合度進行評價，吻合度在80%以上，說明本次脆弱性評價結(jié)果較合理。