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1、区域浅层地下水脆弱性评价技术指南（征求意见稿）中国地质科学院水文地质环境地质研究所水利部水利水电规划设计总院二一二年十二月目 录1 前言12 引用标准及规范23 术语与基本概念33.1 地下水污染33.2 浅层地下水33.3 地下水脆弱性33.4 地下水本质脆弱性33.5 地下水特殊脆弱性33.6 地下水脆弱性图43.7 地下水脆弱性指数44 总则54.1 目的任务54.2 评价对象与精度54.3 评价流程54.4 基本原则65 评价方法75.1 孔隙水脆弱性评价方法75.2 裂隙水脆弱性评价方法135.3 岩溶水脆弱性评价方法166 评价步骤266.1资料准备266.2指标选择316.3 图
2、层建立326.4 ARCGIS操作流程346.5 结果验证417 编图要求437.1 编图软件437.2 地下水脆弱性分级设置437.3 地下水脆弱性图的布局438 成果表达458.1 综合研究报告458.2 图表46附录1 国内外地下水脆弱性评价方法介绍471.1 GOD方法491.2 AVI方法491.3 ISIS方法501.4 DRASTIC方法511.5 SINTACS方法521.6 SEEPAGE方法531.7 EPIK模型541.8 欧洲模型55附录2 地下水脆弱性评价论文目录602.1 中文文献目录602.2 英文文献目录61附录3 地下水脆弱性评价案例631 华北平原地下水脆弱
3、性评价63第三章 华北平原地下水本质脆弱性633.1 DRASTIC评价方法633.2地下水本质脆弱性评价683.3 地下水本质脆弱性对人类活动响应研究833.4 本章小结872 青木关岩溶槽谷地下水水源地固有脆弱性评价87第三章 脆弱性风险评价873.1改进后的斯洛文尼亚模式883.2改进后的越南模式1013.3评价结果的验证1073.4比较两种方法的固有脆弱性评价1093 大武水源地地下水水源脆弱性评价110第4章 岩溶地下水水源污染风险评价1104.1 基于流场的岩溶地下水水源脆弱性评价111附录4 参数敏感度分析和评价结果验证方法1354.1 参数敏感度分析1354.2 评价结果验证1
4、361 前言地下水脆弱性评价是区域地下水资源保护的重要手段，通过地下水脆弱性研究，区别不同地区地下水的脆弱程度，识别出地下水易于污染的高风险区，可以帮助决策者和管理者制定有效的地下水保护管理战略和措施。为顺利开展水利部全国水资源保护规划专项，完善地下水功能区划分体系，制定科学合理的地下水水质保护方案，规范和指导浅层地下水脆弱性评价工作，在水利部水利水电规划设计总院组织下，中国地质科学院水文地质环境地质研究所编制 “区域浅层地下水脆弱性评价技术指南（征求意见稿）”（简称“指南”，下同）。通过总结目前国内外有关地下水脆弱性评价的研究成果，提出孔隙水、裂隙水、岩溶水脆弱性评价应选取的指标体系和评价方
5、法。参加编制“指南”的人员有费宇红、孟素花、刘瑾、钱永、李亚松。编制过程中受到了张兆吉、张光辉、孙继朝、侯杰、何江涛、刘久荣、唐克旺等专家的指导。本“指南”规定了地下水脆弱性的一般性原则、评价方法、评价步骤和编图要求。本“指南”由国家水利部组织制订。本“指南”主要起草单位：水利部水利水电规划设计总院、中国地质科学院水文地质环境地质研究所。本“指南”适用于浅层地下水本质脆弱性评价。2 引用标准及规范“指南”内容引用了下列文件中的条款。凡是不注明日期的引用文件，其最新版本适用于本“指南”。水文地质术语（GB/T 14175-93）地下水质量标准（GB/T 14848-93）环境影响评价技术导则地下
6、水环境（HJ 610-2011）地下水环境监测技术规范（HJ/T164）地下水脆弱性评价技术要求（GWI-D3）区域水文地质工程地质环境地质综合勘查规范（1：50000）（GB/T 14158-93）供水水文地质勘察规范（GB 50027-2001）水文调查规范（SL 196-97）城市地区区域地质调查工作技术要求（ZBTD 10004）地下水监测规范（SL 183-2005）1483 术语与基本概念3.1 地下水污染指在人类活动影响下，地下水水质向着恶化方向发展的现象。3.2 浅层地下水埋藏相对较浅，与当地大气降水和地表水体有直接水力联系的、容易更新的地下水。3.3 地下水脆弱性由于自然条件
7、变化或人类活动影响，地下水遭受破坏的趋向和可能性，它反映了地下水对自然和（或）人类活动影响的响应能力，地下水脆弱性一般分为本质脆弱性和特殊脆弱性。3.4 地下水本质脆弱性也称为地下水固有脆弱性，指在天然状态下地下水对污染所表现的内部固有的敏感属性。它与污染源或污染物的性质和类型无关，取决于地下水所处的地质与水文地质条件，是静态、不可变和人为不可控制的。3.5 地下水特殊脆弱性地下水对特定的污染物或人类活动所表现的敏感属性。它与污染源和人类活动有关，是动态、可变和人为可控制的。3.6 地下水脆弱性图表示地下水抵御污染能力的图件，是脆弱性评价结果的表达形式。3.7 地下水脆弱性指数地下水脆弱性指数
8、是指各个地下水脆弱性评价指标的加权综合值，其大小表示地下水脆弱性的高低。4 总则4.1 目的任务针对我国浅层地下水的水文地质条件，提出适合浅层孔隙水、裂隙水、岩溶水的脆弱性评价方法，识别不同类型地下水脆弱性的主控因素，开展相应的浅层地下水脆弱性评价，为制定科学合理的地下水水质保护方案提供科学依据。4.2 评价对象与精度本“指南”评价对象为浅层地下水，适用于平原区和有开发利用和保护意义的山丘区。评价所用基础图件比例尺为1:250000。4.3 评价流程（1）确定评价区地下水类型（2）分析地下水脆弱性的影响因素（3）资料收集（4）建立评价指标体系与指标等级划分和赋值（5）确定权重（6）编制脆弱性评
9、价图（7）分析参数敏感度（8）验证评价结果4.4 基本原则4.4.1 以浅层地下水为保护目标，仅评价本质脆弱性浅层地下水与地表污染物联系密切，是地表水的直接补给区。防止浅层地下水污染对水资源保护具有重要意义，掌握浅层地下水的本质脆弱性是制定水资源保护规划的基础。因此，本指南仅针对浅层地下水本质脆弱性评价。4.4.2 采用成熟的评价方法，ArcGIS为工具目前，国内外地下水脆弱性评价方法很多，其中迭置指数法是较为常用的方法，“指南”中对不同地下水类型区，选用其中的DRASTIC模型和“COP+K”方法进行评价，在ArcGIS平台下完成操作过程。4.4.3以省为评价单元，以地下水类型为评价区为使评
10、价结果具有水资源管理的可操作性，本次评价按省为单元，以2010年为评价水平年，各省内的不同地下水类型区单独进行评价，在流域机构的统一协调下，汇总流域地下水脆弱性图。由于各流域的气候条件，地下水形成、分布、埋藏和补给条件不同，地下水循环系统空间结构等都各具区域特点，各种参数的获取方法和计算方法也具地区特色，对“指南”中规定的孔隙水、裂隙水和岩溶水脆弱性评价指标和权重可根据各流域的实际情况进行调整。5 评价方法本“指南”针对浅层孔隙水、裂隙水和岩溶水脆弱性，分别提出评价方法，其中，分别建立适合南北方岩溶水的脆弱性评价技术方法。在评价方法选择上，孔隙水、裂隙水选择参数系统法中的计点系统模型，参照DR
11、ASTIC方法，根据研究区特征以及相关数据的数量和质量对评价指标和权重进行调整；岩溶水水文地质条件复杂，评价思路参考欧洲模型，在COP方法的基础上，增加了岩溶裂隙发育程度（K）这个指标，进行地下水脆弱性评价。5.1 孔隙水脆弱性评价方法DRASTIC评价方法是美国环境保护局（USEPA）和美国水井协会（NWWA）综合了40多位水文地质学家的经验，于1985年合作开发的。该方法采用7个影响和控制地下水运动的因素，包括地下水位埋深（D）、净补给（R）、含水层介质（A）、土壤介质（S）、地面坡度（T）、包气带介质（I）、水力传导系数（C），来定量分析各单元的脆弱性高低。对每一个DRASTIC参数给定
12、了一个相对权重值，其范围为15，以反映各个参数的相对重要程度。对地下水污染最具影响的参数的权重为5，影响程度最小的参数的权重为1。权重为不可改变的定值。DRASTIC地下水脆弱性指数由下式确定：DI=DWDR+RWRR+AWAR+SWSR+TWTR+IWIR+CWCR 式中，下标R表示指标值，W表示指标的权重。一旦确定了DRASTIC脆弱性指数（DI），就可确定哪些区域的地下水相对易于被污染。具有较高脆弱性指标的区域，则该区域的地下水就易于被污染。与DRASTIC方法相同，浅层孔隙水脆弱性评价的思路是：根据每个评价指标的变化范围或其内在属性划分为若干的范围，构建评分评价体系；根据每个评价指标对
13、地下水脆弱性影响的相对重要程度给予一个合理的权重，构成权重评判体系；各指标评分的加权和为地下水脆弱性综合指数。综合指数越大，相应区域的地下水脆弱性越高。5.1.1 影响因素孔隙水脆弱性评价影响因素包括气候、地表特征、土壤介质特征、包气带和含水层特征几个方面，如表5-1所示。表5-1 孔隙水脆弱性影响因素影响因素表征指标主要指标次要指标气候年降水量、年降水入渗系数、年蒸发量空气温度、空气湿度、风速地表地形坡度、河网密度、灌溉量、灌溉入渗系数地下水与地表水的水力联系、植被覆盖率、滨海地区咸淡水界面土壤结构、构造、厚度、有机质含量、黏土矿物含量、渗透性、含水量阳离子交换容量、解吸与吸附能力、硫酸盐含
14、量、体积密度、植物根系持水量包气带厚度、岩性、水运移时间、黏土层的厚度渗透性含水层岩性、厚度、渗透系数、富水性分布连续性、与相邻含水层的水力联系5.1.2 指标体系通过分析孔隙水脆弱性的影响因素，结合我国实际情况，确定孔隙水脆弱性的评价指标如表5-2所示。各地区可根据实际情况，建立适合本区的评价指标体系。表5-2 孔隙水脆弱性评价指标体系评价指标数据来源说明地形坡度用DEM数据计算污染物运移路径中的地表。以大气降水为区域浅层地下水补给最主要来源时，净补给量可近似用降雨入渗补给量代替；在有其他主要的补给途径时，要综合考虑各种补给来源对浅层地下水的补给量。在南方水系发育的地区，要考虑河网密度。净补给量收集水资源评价中的所有垂向补给数据河网密度按河长/面积计算，可收集河道管理方面的资料。土壤介质收集土壤资料污染物运移路径中的包气带，包气带岩性和包气带黏土层厚度二选一。地下水位埋深收集地下水水位统测资料包气带岩性按钻孔资料分析或收集包气带岩性图包气带黏土层厚度按钻孔资料分析含水层厚度按钻孔资料分析或收集水资源评价资料污染物运移路径中的含水层。含水层渗透系数从经验值或野外抽水试验得到，可以从水资源评价中收集水文地质参数。（1）地形坡度地形坡度指地表的倾斜程度，用百分比法表示，即两点的高程差与其水平距离的百分比，地形坡度越大，污染物越易随地表径流迁移，地下水脆弱性越低，反之则相
