地下水科学与工程基于DRASTIC指标体系法对吉林市城区的地下水脆弱性评价 精品.docx

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地下水科学与工程基于DRASTIC指标体系法对吉林市城区的地下水脆弱性评价精品

基于DRASTIC在吉林市地区的地下水脆弱性评价研究报告

第一章绪论

1.1地下水脆弱性概念及研究意义

1968年Margat首次提出“地下水脆弱性"这一术语,但在其后的二十几年间,有关“地下水脆弱性"概念的定义问题基本上处于众说纷纭的状态,许多学者从不同的角度给“地下水脆弱性"以不同的定义。

大体说来，“地下水脆弱性”概念的发展过程可以1987年为界分为两个发展阶段。

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、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：

Vrana于1984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层的地表与地下条件的复杂性。

Villumsen、Olmer与Rezac、Vierhuff、Goosens与Vandamme、Klauco、Friesel、Johnston等其他学者也给出了类似的定义。

在1987年的“土壤与地下水脆弱性国际会议"上,“地下水脆弱性”的定义方式有了新的突破，不少学者在考虑上述因素的同时,同时考虑到了人类活动和污染源等外部因素对地下水脆弱性的影响。

例如:

Foster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。

Bachmat与Collin、Sotonikova与Vrba、Vrba、Palmquist等其他学者也给出了类似的定义。

该发展阶段的一个重要事件是美国国家科学研究委员会于1993年给予地下水脆弱性如下定义:

地下水脆弱性是污染物到达最上层含水层之上某特定位置的倾向性与可能性。

同时,这个委员会将地下水脆弱性分为两类:

一类是本质脆弱性,即不考虑人类活动和污染源而只考虑水文地质内部因素的脆弱性;另一类是特殊脆弱性,即地下水对某一特定污染源或人类活动的脆弱性。

而本文对此概念定义为：

“地下水容易受到污染的程度。

”

研究地下水脆弱性，可以帮助决策者和管理者制定相应的管理战略和方针，将有限的资金和人力直接投入到容易受到污染的地区。

最大限度的保护地下水资源。

经过研究最后得出的地下水脆弱性研究成果图可以非常直观的看出易受污染地区，可用于土地规划、城市垃圾堆放及地下水资源选取等方面，可以达到使城市的规划布局更加合理的目的。

本文应用DRASTIC评价方法来评价吉林市地下水的脆弱性，并得出最终的评价效果图，以便于管理者与决策者合理的利用开发以及做好提前的防御。

1.2国内外的研究现状

虽然地下水脆弱性这一概念诞生于60年代晚期，但随着相应的科学技术迅猛发展和研究的深入，地下水脆弱性这一概念也在不断地概念的更新，1987年

国际地质学在会议上启动了地下水脆弱性评价与编图项目。

在1987年Aller提出了相对较合理的地下水评价分级标准（即DRASTIC）。

需要提出的是，所有脆弱性评价方法都用在水文地质方面，并且只能客官的评价出一个地区地下水相对的易污性。

地下水脆弱性评价一共有四种方法，即

水文地质背景值法、参数系统法、相关分析与数值模型法。

在实际工作中，国内外地质工作者在评价地下水脆弱性时主要以前三种方法为主，尤其以第二种方法为主。

其中，最具代表性的DRASTIC指标法应用的最为普遍。

其中最典型的是美国环保署在1987年提出的DRASTIC方法。

该方法现如今已是国内外评价地下水脆弱性的统一标准。

该方法利用的是加权得分法，相应的是7项水文地质参数评价指标的加权值，这7项因素是：

地下水埋深（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）和含水层的水力传导系数（C），该标准主要用于评价地下水的本质脆弱性，地下水环境脆弱性指标由式（1－1）确定。

20世纪90年代早期，国内对地下水脆弱性也有了初步的研究，由于国人对地下水的资源防范意识不高，地下水脆弱性这一概念才出现的比较晚，不过经过地质专家不懈的探讨与努力，地下水脆弱性评价这一技术在近几年发展的很快，也有了初步的成就。

目前国内的研究大多注重的是对地下水本质的脆弱性，且脆弱性研究的实地操作主要在局部得城市或水源地进行，而对区域地下水脆弱性评价研究方面的实例较少，在区域地下水脆弱性评价时大多没有考虑到本质因素和特殊因素。

主要研究成果有：

DRASTIC这一指标体系法比较早期的应用出现在1996年大连理工大学对大连沿海地区的地下水脆弱性研究当中，由于当时国内对地下水的研究还不都完善，该报告只对其本质脆弱性进行了评价；吉林大学在1996年应用了前人所研究出的“环境生态脆弱区地下水开发模式及系列编图”，在评价松嫩盆地地下水脆弱性的中，将包气带厚度、包气带透水性、地下水补给强度和地下水水力坡度等因素作为评价因素，以模糊数学方法成功的评价了区域地下水脆弱性，但遗憾的是该报告也是对地下水本质脆弱性评价；郑西来等人在1997年成功的评价了西安市潜水脆弱性，该报告不仅考虑了包气带、含水层等水文地质因素，而且还考虑了污染源等特殊因素，是国内比较具有代表性的地下水评价报告，属于地下水的本质和特殊脆弱性综合评价报告；皇甫行丰等人在1999年研究了新乡市地下水防污性能，采用了当时教先进的技术将包气带厚度、包气带粘性土厚度和含水层厚度等作为重要评价因素进行评价，该研究属于城市地下水本质脆弱性评价；吴登定等人在20XX年通过《地质通报》发表了地下水脆弱性评价方法，该文章阐述了国内外最先进的地下水脆弱性的评价方法及地下水脆弱性的发展趋势，完善了地下水脆弱性中的缺陷。

1.3研究的重点内容和基本要求

1.31研究的重点内容

本以地下水主要汇集的的区域作为评价单元，考虑到吉林市城区地下水的特性，本文通过以下三个步骤对其地下水脆弱性进行评价：

1.利用DRASTIC体系指标法将研究区域划分为12个大区，然后根据河谷阶地的类型及区域特性的不同再把这12个大区细分为27个小区，对每个评价单元中的7个参数进行分析。

2．收集每个单元的七项参数资料，列出表格，对参数不同的评价单元进行编图，用颜色来进行区分，通过图可以明显的看出区域的差异。

而对于同一评分的参数就省略编图。

3.经过DRASTIC指标体系法的计算最终得出地下水脆弱性评价成果图，再通过成果图对研究区进行分析，并提出建议。

1.3.2基本要求

1.地下水脆弱性评价要以定性的分析为主，定量的分析化为辅，阐明脆弱性分区情况时要明确的指出易污染区；

2.地下水脆弱性评价要以评价单元做为基础，由于计算比较简单，计算时无需用计算机程序，但计算的结果要精准无误。

3.由于每个评价单元的水文条件与区域特点不同，所以获取参数时要充分考虑各个地区的实际情况，做到因地制宜。

而且地下水脆弱性评价的指标体系及权重需要通过各自的典型区示范研究和专家经验确定；

4为证明地下水脆弱性评价的精确性，应该选择较典型地区进行实地考察。

5地下水脆弱性评价成果必须要通俗易懂，简洁美观，以便于读者能够明确地了解到吉林市地区地下水的脆弱性。

6.由于本文需要编图，因此需要掌握MapGIS编图软件，并且要熟练运用。

1.4存在的缺陷

1．由于对吉林市城区所研究的报告较少，收集的含水层埋深等参数的资料年限比较老，因此本文收集到的数据并不能代表现如今的吉林市地下水脆弱性，本文的主旨在于了解并熟练运用DRASTIC指标体系法评价一个区域。

2．本文运用MapGIS绘制出的是2维效果的评价图，并不能立体直观的看出脆弱性评价图的阶地类型。

对研究区域的阶地类型分析只能靠文字编写。

3．实际的研究区域存在着很多水文地质特征，由于资料有限，本文只能把最具有代表性的水文地质特征编写出来，不能够完整的描述出研究区域的水文地质特征。

4.本文已经指出传统的DRASTIC指标法只能适合地下水环境本质脆弱性评价，却不能反映出其特殊脆弱性，并且采用加权评分法却掩盖了各评价因素指标值的连续变化对地下水环境脆弱性的影响，因此本文所评价的也是研究区域的地下水脆弱性的本质。

第二章研究区概况

2.1交通位置

吉林市地处东北腹地长白山脉，向松嫩平原过渡地带的松花江畔，三面临水、四周环山。

东接延边朝鲜族自治州，西临长春市、四平市，北与黑龙江省牡丹江市接壤，南与白山市、通化市、辽源市毗邻。

东西向较短，宽约182km，南北较长，长约234km，全市所占土地面积约为。

吉林市城区共划分为有四个管辖区，分别是西部的船营区、北部的龙潭区、西北部的昌邑区、南部的丰满区4个城区，而桦甸市、蛟河市、磐石市、舒兰市是吉林市所辖的县级市。

此外还拥有具有“物华天宝”之称的永吉县1、1个被国家誉为“级高新技术产业”的开发区和1个经济技术开发区。

地理交通位置如图2-1所示：

吉林市地理位置图2-1

2.2地形地貌

研究区处于吉林省东部的中低山丘陵区，位于长白山山脉向松嫩平原的过渡地带。

地势由东南向西北逐渐降低，海拔由507m逐渐变低为河谷的175m。

研究区位于河谷冲积平原上，形成了漫滩、一级阶地、二级阶地三种形态单元。

漫滩地带主要呈带状，沿河床两侧不对称分布，分布面积较小，由粉土、砂、砾卵石组成。

海拔标高170—180m；一级阶地地带呈带状，沿河谷两侧分布，二元结构明显，表层为粉土或粉质粘土，下部为砾砂、卵砾石。

海拔标高180—185m；二级阶地地带沿河谷两岸不对称分布，微向河床倾斜，地层具有二元结构，上部为粉质粘土或粉土，下部为砾砂、卵砾石。

海拔标高185—190m。

2.3气候

研究区气候类型属于温带大陆性季风气候，四季分明。

春季少雨干燥,夏季温热多雨，秋季凉爽多晴，冬季漫长而寒冷。

多年年平均气温5.1℃，最高气温36.6℃，最低气温-40.2℃。

20XX~20XX年间，多年平均降水量为657.6mm，其中

6~8月降水量最大，最大年降水量938.9mm（20XX年），最小年降水量340.4mm（20XX年）。

多年平均蒸发度为1423.8mm。

全年多西南风，多年平均相对湿度70﹪，全年日照时数2400~2600h，全年总辐射量为1.15×106ka/mm3。

2.4水文

吉林市境内水系发达，由松花江、拉林河、牡丹江3个水系的部分河段和支流组成。

10公里长以上河流277条，20公里以上的73条。

松花江水系流经过吉林市境内的流域面积为22336平方公里，所占全市总流域面积的84%，由此可见，松花江是吉林市地区的主要水系。

第二松花江发源于长白山脉白头山天池，贯穿吉林省东部14个市县，全长825.4km，多年月平均流量414m3/s，最小月平均流量104m3/s，最大月平均流量2800m3/s。

多年平均水位186.52m，最低水位185.95m，最高水位188.88m。

温德河发源于永吉县五里河镇肇大鸡山北侧，呈南北走向，流域面积1179km2，河道全长64.5km，平均降深2.9‰，多年平均降水量687.6mm，降水年内分配不均，6~9月份降水量约占年降水量的70﹪左右，多年平均流量5.98m3/s。

牤牛河发源于蛟河市天岗镇天岗桥南，流向自东向西，流域面积874km2，河道全长78.4km，平均降深2.7‰，多年平均流量5.55m3/s。

2.5地层

本区第四系下部为基岩，主要有印支期和燕山期，下二叠系范家屯组（P12f），上二叠系杨家沟组（P21y）、马达屯组（P23y），上三叠系大兴沟群及大酱缸组（T3d）以及下白垩系泉头组（K1q）。

印支期和燕山期：

岩性以花岗闪长岩以及花岗岩为主。

下二叠系范家屯组（P12f）：

下部粉砂岩夹砂板岩；中部灰岩、凝灰岩和凝灰质砂岩；上部粗砂岩及凝灰质粗砂岩。

上二叠系杨家沟组（P21y）：

岩性以板岩、粉砂岩及砂岩为主，夹灰岩透镜体。

上二叠系马达屯组（