徐 超，周嘉月，何旭佳，楊禎婷，趙凱錚，降亞楠,2

(1. 西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2. 西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100)

0 引 言

地下水是城市供水和灌溉用水的主要組成部分，在保障居民生活、支撐社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和維持生態(tài)平衡等方面具有重要的作用。隨著地下水污染的加重，地下水脆弱性的研究越來(lái)越受到世界各國(guó)和地區(qū)的重視[1-7]。國(guó)務(wù)院于2015年頒布了《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，提出保護(hù)水環(huán)境，嚴(yán)控地下水超采[8]。當(dāng)前隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，地下水污染仍呈加重趨勢(shì)。在此形勢(shì)下，2019年3月，生態(tài)環(huán)境部、自然資源部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、水利部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部聯(lián)合印發(fā)《地下水污染防治實(shí)施方案》，該方案提出：“到2020年，要初步建立地下水污染防治法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系、全國(guó)地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)體系；全國(guó)地下水質(zhì)量極差比例控制在15%左右；典型地下水污染源得到初步監(jiān)控，地下水污染加劇趨勢(shì)得到初步遏制”。其中地下水污染防治分區(qū)劃分技術(shù)要求中提出要綜合考慮地下水水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)、脆弱性等因素，建立地下水污染防治分區(qū)體系，劃定地下水污染保護(hù)區(qū)、防控區(qū)及治理區(qū)，其中明確以省、市、縣行政區(qū)為工作范圍。地下水污染的防治應(yīng)堅(jiān)持“以防為主、防治結(jié)合、防重于治”的方針，并與大氣污染特別是土壤污染的防治相結(jié)合[9]，而脆弱性評(píng)價(jià)是制訂地下水污染防治方案的重要前提。我國(guó)北方干旱半干旱地區(qū)受自然條件和氣候因素的影響，水資源短缺，致使水資源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展矛盾更加突出，地下水有時(shí)為該區(qū)域唯一或重要的水源，長(zhǎng)期超采導(dǎo)致北方許多地區(qū)出現(xiàn)地下水降落漏斗[10]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，陜西省地下水取水量占總用水量的比例在陜北達(dá)40%以上、關(guān)中占60%以上、陜南達(dá)20%以上，且陜西省在氣候類型、地形地貌等方面具有代表性，因此本研究以陜西省為例進(jìn)行地下水脆弱性評(píng)價(jià)，對(duì)于合理開采和保護(hù)地下水，量化地下水資源的承載力，實(shí)現(xiàn)地下水的可持續(xù)利用具有重要意義，也可為陜西省地下水污染防治分區(qū)劃分提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

地下水脆弱性(Groundwater Vulnerability)由法國(guó)水文地質(zhì)學(xué)家J. Margat于1968年首次提出[11]。它反映了地下水系統(tǒng)遭受污染的潛在可能性與傾向性，許多學(xué)者進(jìn)行了不同的解釋和探討，但目前還沒(méi)有一個(gè)公認(rèn)的定義。1994年國(guó)際水文地質(zhì)協(xié)會(huì)(IAH)把地下水脆弱性定義為“地下水系統(tǒng)的固有屬性，該屬性依賴于地下水系統(tǒng)對(duì)人類或自然沖擊的敏感性”，由眾多因素決定，包括地質(zhì)、水文地質(zhì)、污染物排放條件及其物理化學(xué)性質(zhì)等[12]。美國(guó)國(guó)家科學(xué)研究委員會(huì)于1993年指出地下水脆弱性可定義為污染物從主要含水層頂部以上某位置進(jìn)入后，到達(dá)地下水系統(tǒng)的某個(gè)特定位置的傾向或可能性，且分為兩類：一類是本質(zhì)脆弱性，即不考慮人類活動(dòng)和污染源而只考慮水文地質(zhì)內(nèi)部因素的脆弱性；另一類是特殊脆弱性，即地下水對(duì)某一特定污染源或污染群體或人類活動(dòng)的脆弱性[13]。近幾年來(lái)地下水脆弱性概念不斷得到豐富、完善和發(fā)展。地下水脆弱性的定義正由以前的側(cè)重于水質(zhì)方面向水量方面轉(zhuǎn)變[14]。對(duì)由于過(guò)量開采地下水所產(chǎn)生的資源枯竭、地面沉降、植被退化、土地沙化和鹽漬化、濕地萎縮等一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題引起的地下水脆弱性開始關(guān)注[15]。

目前地下水脆弱性的評(píng)價(jià)方法主要有統(tǒng)計(jì)方法、過(guò)程模擬法、模糊數(shù)學(xué)法和迭置指數(shù)法。統(tǒng)計(jì)方法能描述水資源對(duì)某一污染物的脆弱性，但需要足夠的長(zhǎng)系列污染監(jiān)測(cè)資料，對(duì)數(shù)據(jù)精度要求較高，因而應(yīng)用較少。過(guò)程模擬法能描述影響水資源脆弱性的物理、化學(xué)及生物過(guò)程，精度較高，可以估計(jì)污染物的時(shí)空分布情況，但需要足夠的地質(zhì)數(shù)據(jù)和長(zhǎng)系列污染物運(yùn)移數(shù)據(jù)的支撐，因而發(fā)展受限。模糊數(shù)學(xué)法通過(guò)隸屬函數(shù)來(lái)描述非確定性參數(shù)及其指標(biāo)，考慮了評(píng)價(jià)指標(biāo)的連續(xù)變化對(duì)水資源脆弱性的影響，可以預(yù)測(cè)污染物在空間和時(shí)間上的遷移情況，但是在評(píng)價(jià)因素權(quán)重的確定和隸屬度函數(shù)的構(gòu)建上存在著不足，同時(shí)由于參數(shù)較多，需要大量的地質(zhì)數(shù)據(jù)和長(zhǎng)序列污染質(zhì)運(yùn)移數(shù)據(jù)，且資料和數(shù)據(jù)的獲得比較困難，花費(fèi)多，只適用于小范圍的水資源脆弱性評(píng)價(jià)。迭置指數(shù)法采用的是一種經(jīng)典的加權(quán)評(píng)分法，簡(jiǎn)單易行，結(jié)果明了，但它是一種經(jīng)驗(yàn)性的方法，沒(méi)有嚴(yán)格的理論依據(jù)[16]。迭置指數(shù)法分為水文地質(zhì)背景法和參數(shù)系統(tǒng)法。參數(shù)系統(tǒng)法的模型精度要求較低，最適用于較大尺度、數(shù)據(jù)不夠精細(xì)的區(qū)域?qū)哟蔚拇嗳跣栽u(píng)價(jià)[17]，目前主要方法包括DRASTIC、SINTACS、GOD[18]、PI[19]、SEEPAGE[20]、AVI[21]、EPIK[22]等，其中DRASTIC因簡(jiǎn)潔方便而作為一種標(biāo)準(zhǔn)化方法廣泛采用[23]。該法被廣泛用于多個(gè)國(guó)家和地區(qū)且效果較好，如美國(guó)[24, 25]、加拿大、印度[26]、中國(guó)[27-30]等。國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)集中于在應(yīng)用過(guò)程中結(jié)合當(dāng)?shù)氐木唧w情況進(jìn)行改進(jìn)，如TODD等用改進(jìn)的DRASTIC方法評(píng)價(jià)了美國(guó)中部Texas地區(qū)Paluxy含水層的脆弱性[25]。Rupert等利用硝酸鹽和亞硝酸鹽的觀測(cè)資料對(duì)DRASTIC方法的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行了校正[31]。范琦等分析了DRASTIC模型的不足，并在充分考慮中國(guó)平原盆地水文地質(zhì)條件的前提下，提出了基于層次分析的DRUA評(píng)價(jià)方法[32]。付素蓉在GIS平臺(tái)上根據(jù)我國(guó)城市的實(shí)際情況，對(duì)原有的DRASTIC模型加以改進(jìn)，提出了DRAMIC模型，并對(duì)城市地下水污染敏感性進(jìn)行了分析[33]。雷靜在改進(jìn)DRASTIC方法的基礎(chǔ)上利用Hydrus模型[34]進(jìn)行了單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)分，并利用主成分----因子分子法確定了各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，對(duì)唐山市平原區(qū)的地下水脆弱性進(jìn)行了研究[35]。陳守煜[36]、王國(guó)利[37]等在評(píng)價(jià)過(guò)程中應(yīng)用了模糊數(shù)學(xué)方法。陳南祥通過(guò)建立基于AHP的模糊綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)研究區(qū)的地下水環(huán)境進(jìn)行了實(shí)證分析[38]。

綜上所述，采用DRASTIC方法進(jìn)行地下水脆弱性的評(píng)價(jià)在國(guó)內(nèi)外均有應(yīng)用，且多基于GIS平臺(tái)進(jìn)行參數(shù)的獲取和計(jì)算，目前在采用DRASTIC方法評(píng)價(jià)地下水脆弱性時(shí)，均需要根據(jù)評(píng)價(jià)區(qū)的特點(diǎn)和數(shù)據(jù)的收集和獲取情況對(duì)DRASTIC方法進(jìn)行調(diào)整或改進(jìn)，目前尚沒(méi)有采用該方法進(jìn)行較大范圍(整個(gè)陜西省)的地下水脆弱性評(píng)價(jià)。本研究在采用DRASTIC模型來(lái)評(píng)價(jià)陜西省地下水脆弱性，考慮到大面積分析評(píng)價(jià)面臨的數(shù)據(jù)時(shí)空精度不足問(wèn)題，根據(jù)實(shí)際資料、地質(zhì)條件的相似性，并進(jìn)一步考慮了人類活動(dòng)，對(duì)原模型針對(duì)陜西省的實(shí)際情況進(jìn)行了改進(jìn)，考慮到地下水水位埋深在一定程度上可以反映包氣帶的影響，因此本研究去除了原模型中的包氣帶影響指標(biāo)，增加了土地利用類型指標(biāo)，使得改進(jìn)后的DRASTIC法更適合陜西省的實(shí)際情況，且在有限的數(shù)據(jù)下獲得了滿意的實(shí)用性和準(zhǔn)確性。

1 研究區(qū)概況

陜西省位于東經(jīng)105°29′～111°15′，北緯31°42′～39°35′，全省總面積20.56 萬(wàn)km2，如圖1所示。地形南北狹長(zhǎng)，南北高、中間和東南低，有高原、山地、平原和盆地等多種地貌。其中黃土高原占全省土地面積的40%，地跨黃河、長(zhǎng)江兩大水系。陜西省跨越3個(gè)氣候帶，陜北北部長(zhǎng)城沿線屬中溫帶季風(fēng)氣候，關(guān)中及陜北大部屬暖溫帶季風(fēng)氣候，陜南屬北亞熱帶季風(fēng)氣候。北山和秦嶺將陜西分為三大自然區(qū)域：北部黃土高原、中部關(guān)中平原和南部秦巴山區(qū)。3個(gè)區(qū)域的水文地質(zhì)情況也各不相同。陜北由上覆黃土層的孔隙、裂隙水和下伏碎屑巖裂隙、孔隙水組成，地面切割破碎，巖層貯水條件差，降水稀少，川道及沙漠草原地下水稍豐，其他地段地下水貧乏。關(guān)中為沖積平原、黃土塬和山地，具有松散巖孔隙水為主的河谷盆地型特征，堆積物厚度大、面積廣、利于降水補(bǔ)給、富水性好。陜南除漢中、安康等幾個(gè)小型盆地區(qū)為松散巖孔隙水，水量較豐外，其他廣大山區(qū)均為基巖裂隙水，一般水量較貧乏，并補(bǔ)給河川徑流而形成基流。地下水主要受大氣降水入滲、河川徑流入滲及農(nóng)田灌溉入滲等的補(bǔ)給[39]。

圖1 研究區(qū)示意圖Fig.1 Study area

2 DRASTIC方法的改進(jìn)和數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1 評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

DRASTIC方法由美國(guó)環(huán)保局的Aller等于1987年提出[40]，該方法主要通過(guò)選取7個(gè)指標(biāo)：D----水位埋深、R----凈補(bǔ)給、A----含水層介質(zhì)、S----土壤介質(zhì)、T----地形、I----包氣帶影響、C----含水層水力傳導(dǎo)系數(shù)，進(jìn)行對(duì)于含水層的本質(zhì)脆弱性評(píng)價(jià)。針對(duì)研究區(qū)黃土分布面積廣，土層較厚，包氣帶的影響相對(duì)復(fù)雜，且包氣帶的情況難以獲得的特點(diǎn)，本研究結(jié)合實(shí)際情況對(duì)DRASTIC模型進(jìn)行調(diào)整，以水文地質(zhì)圖為依據(jù)考慮含水層影響而不再考慮包氣帶的影響，包氣帶影響通過(guò)地下水位埋深體現(xiàn)[35]，用地下水位埋深(D)、凈補(bǔ)給(R)、含水層介質(zhì)類型(A)、土壤介質(zhì)類型(S)、地形坡度(T)、土地利用類型(L)、含水層水力傳導(dǎo)系數(shù)(C)作為7個(gè)脆弱性影響指標(biāo)，改進(jìn)后為DRASTLC模型。根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)和類似地區(qū)地下水脆弱性的研究成果[7,42,43]，按各指標(biāo)其對(duì)地下水脆弱性的“貢獻(xiàn)”程度不同分別賦予權(quán)重值5、4、3、2、1、4、3，權(quán)重值越大的指標(biāo)對(duì)地下水脆弱性的影響程度越大。每個(gè)指標(biāo)根據(jù)其變化范圍、本質(zhì)屬性對(duì)指標(biāo)圖層的柵格單元用ArcGIS的柵格重分類功能進(jìn)行等級(jí)劃分，并給出相應(yīng)的脆弱性評(píng)分值，各項(xiàng)指標(biāo)脆弱性評(píng)分值加權(quán)疊加得到地下水脆弱性綜合指數(shù)GVI(Groundwater Vulnerability Index):

GVI=DwDr+RwRr+AwAr+SwSr+TwTr+LwLr+CwCr

(1)

式中：下標(biāo)w表示權(quán)重，r表示評(píng)分。由公式(1)可計(jì)算得，地下水脆弱性綜合指數(shù)在65～384之間，數(shù)值越大，說(shuō)明地下水水質(zhì)越易受周圍因素的影響，即地下水脆弱性越高。

圖2 基于GIS的用DRASTIC模型分析地下水脆弱性的方法流程圖Fig.2 Methodology for groundwater vulnerability analysis using DRASTIC model in ArcGIS

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

本研究所需的數(shù)據(jù)來(lái)源如表1所示。

2.3 脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.3.1 地下水位埋深D

地下水位埋深由原始數(shù)據(jù)來(lái)源于《陜西省地下水監(jiān)測(cè)井資料》(陜西省地下水管理監(jiān)測(cè)局編)，用ArcGIS的普通克里金法插值工具得到，地下水埋深決定著污染物到達(dá)含水層的傳輸媒介的深度以及與環(huán)境介質(zhì)接觸的時(shí)間，一般越接近地表越易被污染。而污染物與大氣中的氧接觸也為其氧化提供了更多機(jī)會(huì)。通常埋深越大，污染物到達(dá)含水層所需要的時(shí)間越長(zhǎng)，被稀釋和土壤吸收的機(jī)會(huì)越多，地下水受污染的可能性與程度越小，因此埋深越大，評(píng)分越小，埋深評(píng)分結(jié)果如圖3所示。

表1 評(píng)價(jià)所需的七類數(shù)據(jù)來(lái)源Tab.1 Data sources

圖3 地下水位埋深評(píng)分圖Fig.3. Rating of depth to water

2.3.2 含水層凈補(bǔ)給量R

含水層凈補(bǔ)給量由1981-2010年陜西90個(gè)氣象臺(tái)站的累年日平均降水量累加，用普通克里金法插值得陜西省各地多年月平均降水量。DRASTIC模型規(guī)定凈補(bǔ)給量為單位面積內(nèi)滲入地表并達(dá)到含水層的水量。而降水是研究區(qū)的凈補(bǔ)給量的主要來(lái)源，故由降水入滲系數(shù)法計(jì)算凈補(bǔ)給量，入滲系數(shù)根據(jù)各地水文地質(zhì)條件、土壤類型、地形等確定[41]，一般坡度較小、土壤透水性越好的地方降水入滲系數(shù)較大。污染物可通過(guò)補(bǔ)給水垂直傳輸至含水層，并通過(guò)補(bǔ)給水在含水層內(nèi)擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移。因?yàn)槿霛B系數(shù)有主觀性，凈補(bǔ)給的精度較低，故含水層凈補(bǔ)給的評(píng)分范圍比較寬，凈補(bǔ)給量越大，污染物稀釋程度一般越高，評(píng)分值越大，其評(píng)分結(jié)果如圖4所示。

圖4 凈補(bǔ)給評(píng)分圖Fig.4 Rating of net recharge

2.3.3 含水層介質(zhì)類型A

含水層介質(zhì)類型由陜西省水文地質(zhì)矢量圖獲得，考慮到數(shù)據(jù)的實(shí)際情況，根據(jù)含水巖組分類進(jìn)行脆弱性評(píng)分，含水層中的水流控制污染物的運(yùn)移路線，運(yùn)移路線的長(zhǎng)度決定著稀釋過(guò)程，運(yùn)移路線是由裂隙和相連的溶洞所控制的。一般含水層介質(zhì)的顆粒尺寸越大或裂隙和溶洞越多，滲透性越大，含水層介質(zhì)的稀釋能力越小，地下水脆弱性越大。一般巖層越疏松、富水性越強(qiáng)，評(píng)分值越高，其評(píng)分結(jié)果如圖5所示。

圖5 含水層介質(zhì)評(píng)分圖Fig.5 Rating of aquifer media

2.3.4 土壤介質(zhì)類型S

根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)(Harmonized World Soil Database)提供的數(shù)據(jù)用ArcGIS掩膜提取出陜西省土壤類型分布圖。在DRASTIC方法中所要評(píng)價(jià)的土壤層通常為距地表平均厚度不大于2m的地表風(fēng)化層。土壤介質(zhì)對(duì)含水層凈補(bǔ)給量有顯著影響，因此對(duì)污染物垂直運(yùn)移至滲流區(qū)有顯著影響，根據(jù)土壤的顆粒大小和透水性確定評(píng)分值，顆粒越大、透水性越強(qiáng)，評(píng)分越高，其評(píng)分結(jié)果如圖6所示。

圖6 土壤介質(zhì)評(píng)分圖Fig.6 Rating of soil media

2.3.5 地形坡度T

由原始DEM數(shù)據(jù)整理拼接并掩膜提取獲得陜西省DEM數(shù)據(jù)，再使用ArcGIS空間分析功能中的坡度工具得到。地形是指地表的坡度或坡度的變化，在很大程度上決定了污染物是被沖走還是在一定的地表有充分的時(shí)間停滯而滲入地下。地形也影響土壤的形成和污染物的稀釋程度，一般坡度百分比越大，污染物在地表停留的時(shí)間越短，下滲量越小，評(píng)分越小，其評(píng)分結(jié)果如圖7所示。

圖7 地形坡度評(píng)分圖Fig.7 Rating of topography

2.3.6 土地利用類型L

根據(jù)陜西省土地利用類型圖劃分，土地利用類型能反映人類活動(dòng)對(duì)地下水污染的影響，如農(nóng)田灌溉中農(nóng)藥下滲污染地下水、城市工業(yè)用水污染地下水等。人類活動(dòng)越集中的地方，地下水往往越容易受到污染，則地下水脆弱性越高，評(píng)分越高，其評(píng)分結(jié)果如圖8所示。

圖8 土地利用評(píng)分圖Fig.8 Rating of land use

2.3.7 含水層的水力傳導(dǎo)系數(shù)C

根據(jù)陜西省水文地質(zhì)矢量圖分析得到，由含水巖組類型和富水程度綜合決定水力傳導(dǎo)系數(shù)的脆弱性評(píng)分值。水力傳導(dǎo)系數(shù)體現(xiàn)著含水層介質(zhì)的水力傳輸性能，控制著污染物在一定水力梯度下隨地下水流動(dòng)在含水層內(nèi)遷移的速率，由含水層內(nèi)孔隙的大小和連通度決定的。一般含水巖組孔隙裂隙越大、透水性越好，富水性越強(qiáng)，污染越易進(jìn)入地下水系統(tǒng)，評(píng)分越高，其評(píng)分結(jié)果如圖9所示。

圖9 水力傳導(dǎo)系數(shù)評(píng)分圖Fig.9 Rating of hydraulic conductivity

2.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)分值

在前人對(duì)類似地區(qū)做過(guò)的相關(guān)研究的基礎(chǔ)上[23,28,44]進(jìn)行等級(jí)劃分和評(píng)分。脆弱性評(píng)分值在1～10之間，值越大表示脆弱性級(jí)別越高，各指標(biāo)范圍及其評(píng)分值見(jiàn)表2～4。

3 評(píng)價(jià)結(jié)果及分析

根據(jù)本研究改進(jìn)的地下水脆弱性評(píng)價(jià)模型方法，對(duì)每個(gè)影響因子在每個(gè)柵格單元上進(jìn)行評(píng)分，將所得7個(gè)影響因子的評(píng)分圖用ArcGIS軟件的地理分析功能按各個(gè)因子所賦權(quán)重值進(jìn)行圖層疊加，得到各柵格的綜合地下水脆弱性指數(shù)。

表2 地下水位埋深、含水層凈補(bǔ)給量、地形坡度分級(jí)與評(píng)分Tab.2 Ranks and rating for depth of groundwater, aquifer net recharge and topographic slope

根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，將陜西省地下水脆弱性按單元脆弱性指數(shù)的大小分為5個(gè)等級(jí)：低脆弱性區(qū)(脆弱性指數(shù)65～110)、較低脆弱性區(qū)(脆弱性指數(shù)110～151)、中脆弱性區(qū)(脆弱性指數(shù)151～191)、較高脆弱性區(qū)(脆弱性指數(shù)191～238)、高脆弱性(脆弱性指數(shù)238～384)，評(píng)價(jià)結(jié)果如圖10所示。

表3 含水層水力傳導(dǎo)系數(shù)、含水層介質(zhì)類型、土壤介質(zhì)類型、土地利用類型的分類與評(píng)分Tab.3 Classification and rating for aquifer media, soil media and land use

表4 含水層水力傳導(dǎo)系數(shù)的評(píng)價(jià)分類與評(píng)分Tab.4 Classification and rating for the hydraulic conductivity of aquifer

圖10 綜合地下水脆弱性指數(shù)Fig.10 Comprehensive GVI

將地下水脆弱性分布圖與行政區(qū)劃分圖對(duì)比分析，可知陜西省各市地下水脆弱性分布情況：高脆弱性區(qū)主要分布在漢中東南部、安康南部邊緣、商洛南部、西安中部及附近、榆林北部；較高脆弱性區(qū)主要分布在漢中中南部、安康和商洛南部除以外大部分地區(qū)；較低脆弱性區(qū)主要分布在寶雞中部及南部、西安南部、安康北部、商洛部分地區(qū)、楊凌北部，銅川、延安、榆林都有廣泛分布；延安市地下水脆弱性為中、較低或低，有高脆弱性區(qū)零星分布；榆林南部和關(guān)中平原為主的地區(qū)地下水相對(duì)脆弱性低，漢中、安康、商洛中部也有地下水相對(duì)脆弱性低區(qū)。低脆弱性區(qū)、較低脆弱性區(qū)、中脆弱性區(qū)、較高脆弱性區(qū)、高脆弱性區(qū)范圍分別占陜西總面積的22.6%、18.9%、33.8%、17.6%、7.1%?？梢悦黠@看出陜南地下水脆弱性整體高于關(guān)中和陜北地區(qū)，在陜北只有榆林北部地下水脆弱性較高，關(guān)中地區(qū)則只有零星分布，而陜南則在漢中、安康、商洛等地都有分布。

將評(píng)價(jià)結(jié)果與2016年《陜西省水資源公報(bào)》中“陜西省廢污水排放量表”、“陜西省水功能區(qū)水質(zhì)類別評(píng)價(jià)圖”[45]進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)陜西省各區(qū)域入河污染量最大為西安市，其次是咸陽(yáng)市、渭南市、寶雞市、商洛市、漢中市、安康市、榆林市，延安市、韓城市、銅川市、楊凌區(qū)相對(duì)較小，廢污水排放量相對(duì)多的區(qū)域，往往也是地下水脆弱相對(duì)較高的區(qū)域，故本研究結(jié)果較可靠。地下水脆弱性評(píng)價(jià)結(jié)果的驗(yàn)證往往通過(guò)地下水中的氮元素濃度(硝酸鹽濃度、亞硝酸亞濃度、氨氮濃度)來(lái)進(jìn)行[7, 28]，但是由于陜西省面積大所需數(shù)據(jù)量巨大，目前僅有西安、寶雞、咸陽(yáng)三市地下水化學(xué)分析成果表，不足以支撐對(duì)于整個(gè)陜西省地下水脆弱性評(píng)價(jià)結(jié)果的驗(yàn)證。后續(xù)研究需要進(jìn)一步獲取研究區(qū)的地下水氮元素濃度，進(jìn)一步對(duì)該研究結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證分析。

4 結(jié) 論

本研究在前人對(duì)其他區(qū)域研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)陜西省的實(shí)際情況對(duì)DRASTIC地下水脆弱性研究方法進(jìn)行了改進(jìn)，用地下水位埋深體現(xiàn)包氣帶影響，增加土地利用類型以考慮人類活動(dòng)對(duì)地下水的影響，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加符合實(shí)際?？紤]到凈補(bǔ)給數(shù)據(jù)有限，本論文用降水入滲的相對(duì)大小來(lái)簡(jiǎn)化計(jì)算。用ArcGIS加權(quán)疊加計(jì)算7個(gè)影響指標(biāo)綜合地下水脆弱性指數(shù)，最終得出整個(gè)陜西省的地下水脆弱性分布圖。本研究表明DRASTIC模型可以根據(jù)研究區(qū)的具體情況和資料數(shù)據(jù)的收集情況靈活地進(jìn)行改進(jìn)，且易于在ArcGIS平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)，因此非常適宜用來(lái)進(jìn)行不同范圍的地下水的脆弱性評(píng)價(jià)。陜西省地下水脆弱性評(píng)價(jià)結(jié)果表明：①陜西北部、關(guān)中中部和陜西南部小部分區(qū)域地下水脆弱性高，僅占總面積的7.1%；除此外關(guān)中及以北地區(qū)地下水脆弱性低或較低，陜南大部分地區(qū)地下水脆弱性中等或較高。說(shuō)明陜西的地下水脆弱性整體南部比北部高，這與南北的含水層類型與富水性差異密切相關(guān)，也與南部降水補(bǔ)給量大、地下水埋深淺密不可分；②從水功能區(qū)水質(zhì)類別評(píng)價(jià)圖中可看出目前陜北和陜南地區(qū)部分河流水質(zhì)為Ⅰ、Ⅱ，水質(zhì)較好，但處于相對(duì)地下水脆弱性較高的地區(qū)，易被忽漏，需要加強(qiáng)對(duì)這些區(qū)域地下水污染的預(yù)防。研究結(jié)果可為陜西省地下水污染防治分區(qū)劃分提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，有利于合理開采和保護(hù)地下水，量化地下水資源的承載力，實(shí)現(xiàn)地下水的可持續(xù)利用，并可為后續(xù)地下水監(jiān)測(cè)站網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供重要參考。

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