李　芸，杨秋萍，肖振国

(云南省水文水资源局，云南 昆明 650106)



昆明盆地浅层地下水脆弱性评价

李芸，杨秋萍，肖振国

(云南省水文水资源局，云南 昆明 650106)

[摘要]昆明盆地作为云南省经济发展的重要区域，随着经济的快速发展，水资源供需矛盾日趋加剧，合理开发利用和保护地下水成了重要的的问题。采用DRASTIC模型和GIS空间分析技术，对昆明盆地进行地下水孔隙水、裂隙水和岩溶水脆弱性级别评价，并分析分布情况，为地下水资源的科学管理提供技术支撑。

[关键词]水资源； 脆弱性评价；地下水；DRASTIC模型；昆明盆地

地下水脆弱性反映地下水系统遭受污染的潜在可能性，是国内外研究热点。在国外，美国、前苏联、德国、意大利、法国、捷克、瑞典、保加利亚等许多国家和地区都开展了广泛深入的地下水脆弱性研究工作；国内地下水脆弱性研究虽起步较晚，上世纪90年代后，才逐步开展此项研究，但北京、广东、贵州、陕西、重庆和宁夏等省份对辖区内部分区域地下水脆弱性进行了深入细致的研究。通过地下水脆弱性调查评价，可评价地下水潜在的易污染性，圈定不同地区地下水的脆弱程度，以警示人们在开采利用地下水资源的同时，采取有效的防护措施。

云南是一个水资源相对较为丰沛的省份，目前大部分行业用水主要是地表水，开发地下水的区域主要集中在一些经济社会发展较快的盆地。省会昆明所在的昆明盆地由于经济社会的快速发展，加之连年出现的干旱，致使水资源供需矛盾日益加剧，地下水作为一种储备资源，对于缓解日趋紧张的供需矛盾和维护生态环境和谐发展具有重要的作用。根据区域水文地质状况以及地下水存储、运移和排泄的特点，评价分析昆明盆地浅层地下水脆弱性，对该地区地下水资源的合理开发、有效保护、高效利用和科学管理有着重要的现实意义。

1评价区概况

昆明盆地南北向绵长70 km，东西宽15～20 km，面积1 555 km2。四周群山环抱，滇池(湖盆)位于盆地西侧，滇池东北及东侧水系发育,计有20余条河流流入湖盆。 多年平均降水量1 002 mm。冬春两季(11月至翌年4月)干旱少雨，降水量占全年的10%～17%；夏秋季节(5月至10)降水量占全年的86%～90%； 多年平均蒸发量1 900～2 100 mm，蒸发量大于降水量，山区蒸发量随高程增加而减少。

昆明盆地中的地质构造大部分隐伏于盆地松散岩之下，以经向构造为骨干，纬向构造次之，北东、北西向构造也有发育。盆地内地下水分布严格受地质构造、地层岩性、地貌条件控制，全区形成一个以滇池为地表水与地下水最低排泄基准的断陷盆地。

据调查资料，盆地内共出露有19个含水层组，划分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和碳酸盐岩类岩溶水3大类、5个亚类。依地下水补、径、排关系和富集情况，圈定了5个水文地质单元和19个富水块段。

2地下水脆弱性评价

2.1地下水脆弱性的概念

“地下水脆弱性”一词的英文表示是：Groundwater vulnerability 或Aquifer contamination potential 或Sensitivity of groundwater to contamination 。1968年，法国学者Margat在他的文章中首次提出这一术语。 “地下水脆弱性”是指由于自然条件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)人类活动影响的应付能力，地下水脆弱性一般分为本质脆弱性和特殊脆弱性。本质脆弱性也称为固有脆弱性，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。特殊性脆弱性是指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。本文对昆明盆地浅层地下水进行本质脆弱性评价。

随着社会经济的发展，我国越来越重视国土资源的作用，相应地也越来越重视财政税收预算管理工作的开展。要想提高政税收预算管理的科学合理性，就必须仔细发现目前其工作中的问题，并对这些问题进行详细的分析，提出切实可行的应对策略，才能使得预算管理结构更加合理、科学。

2.2评价方法及模型

昆明盆地浅层地下水脆弱性采用DRASTIC模型进行评价。DRASTIC模型是美国环境保护局(USEPA)和美国水井协会(NWWA)综合了40多位地质专家的经验，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，包括地形坡度(T)、净补给量(R)、土壤介质(S)、地下水埋深(D)、包气带介质(I)、含水层介质(H)、含水层渗透系数(C)，来定量分析各单元的脆弱性高低。评价过程中，将不同的评价因子根据其值赋以评分，并赋以每个因子权重。权重的范围在1～5之间：对地下水脆弱性最具影响的因子权重为5；影响最小的权重为1。采用下式计算地下水脆弱性指数：

DI=TW×TR+RW×RR+SW×SR+DW×DR+IW×IR+HW×HR+CW×CR

式中：下标R因子评分，下标W因子权重。

地形坡度(T)越大，污染物越易随地表径流迁移，地下水脆弱性越低，反之则相反。净补给量(R)对地下水脆弱性具有双重影响，补给水是淋滤、传输污染物的主要载体，入渗水越多，由补给水带给潜水含水层的污染物越多，地下水脆弱性越高；同时，补给水量足够大而引起污染物稀释时，污染可能性降低，地下水脆弱性变低。土壤介质(S)的颗粒越小，粘土矿物含量越多，有机质含量越高，含水量越高，地下水脆弱性越低，反之则相反。地下水位埋深(D)越大，污染物与包气带介质接触的时间就越长，污染物经历的各种反应(物理吸附、化学反应、生物降解等)越充分，污染物衰减越显著，地下水脆弱性越低，反之则相反。包气带介质(I)粘性土层厚度越大，污染物到达含水层的时间越长，污染物接受稀释、降解的机会就越大，地下水脆弱性越低，反之则相反。含水层渗透系数(C)越大，污染物在含水层内的迁移速度越快，地下水脆弱性越高，反之则相反。

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污染。具有较高的脆弱性指标的区域，则该区域的地下水就易于被污染。

2.2.1因子评分指标等级划分及赋值

各项因子的评分指标等级划分及赋值，主要是根据《区域浅层地下水脆弱性评价技术指南》中的相关规定，即查阅国内外相关文献而定对每个评价指标进行全面了解和研究而选定，详见表1。

表1　浅层地下水脆弱性评价因子评分

2.2.2因子权重

评价因子权重取用方法同前述的因子评分指标等级划分及赋值，见表2。

表2　地下水脆弱性评价因子权重体系

表3　地下水脆弱性评价标准

2.2.3评价标准

根据各指标的评分和权重值，可得地下水脆弱性综合指数，按表3评价地下水脆弱性的级别。地下水脆弱性综合指数越大，脆弱性级别越高，越容易受到污染。

2.2.4评价方法

具体评价时，采用收集评价因子相关资料、建立评价因子指标体系并进行指标等级划分和赋值、确定权重、应用ArcGIS软件进行数据编辑和叠加运算、编制脆弱性评价图等流程，按照前述评价标准进行区域地下水脆弱性评价。由于各影响因子在昆明盆地内是变化的，因此通过相关资料绘制各影响因子取值的分区图，然后应用ArcGIS软件叠加运算区域地下水脆弱性综合指数值(DI)，以评价各区域的地下水脆弱性。地形坡度(T)分区图采用地形等高线绘制；净补给量(R)分区图通过收集区域水文地质资料及降雨量资料，以多年平均降雨量为补给量绘制；土壤介质(S)分区图根据本项目钻孔所取土样，以及收集到的相关资料，统计土壤成分、结构、有机质含量、粘土矿物含量、透水性、解吸与吸附能力等绘制；地下水位(D)分区图根据区内水文地质钻孔资料绘制；包气带介质(I)分区图根据区内包气带介质类型和水文地质图绘制；含水层介质(H)分区图根据区域水文地质图绘制；含水层渗透系数(C)分区图根据钻孔抽水试验的资料，选择典型钻孔抽水试验资料计算渗透系数绘制。

3评价结果

采用GIS空间分析技术，分析和绘制各评价因子分区图(详见图1)，通过叠加运算，得昆明盆地浅层地下水脆弱性图，详见图2。从图2可看出：昆明盆地孔隙水脆弱性总体为中等-较高水平，较高水平位于昆明市主城区南市区，中等水平位于主城区东部和北部。裂隙水脆弱性总体为较低-中等-较高，较低区域分布在双龙乡南、黑林铺部分地区及北东区域，中等和较高区域分布在昆明市北部的沙朗、茨坝和东部的双龙、大板桥；影响因子主要是包气带介质、裂隙发育程度等因子。岩溶水脆弱性总体为低-较低-较高，较高区域主要分布在昆明市主城区的东部大板桥、北部茨坝和西部沙朗及黑林铺；影响因子主要是包气带岩性、包气带厚度。

图1　昆明盆地浅层地下水脆弱性评价因子分区图

昆明盆地表层第四系砂砾石含孔隙水，主要靠大气降水和地表河流补给，昆明市主城区位于盆地中西部，该区域地形坡度较缓、地下水位埋深相对较浅，尤其是城区南部，降雨净补给量仅为350～400 mm之间(其他区域在400～600 mm)，孔隙水脆弱性相对较高，这和评价结果相吻合。裂隙水脆弱性较低区域分布在盆地边缘，该区域由于是盆地边缘，粘性土层厚度相对较大，地下水脆弱性相对较低；较高区域分布在盆地中部(昆明市主城区)。岩溶水脆弱性相对较高区域(昆明市主城区的东部大板桥、北部茨坝和西部沙朗及黑林铺)包气带岩性为含粉粒和粘粒的砂砾石，粘性土层厚度相对较小，地下水脆弱性相对较高。总之，本次评价成果，昆明盆地孔隙水、裂隙水和岩溶水脆弱性相对较高区域大部分位于盆地中西部的昆明市主城区内。

图2　昆明盆地浅层地下水脆弱性图

4结语

在昆明盆地，尤其是昆明市主城区，大部分区域的地下水属于容易污染的脆弱性中等-较高区域，地下水抵御污染能力较弱，受人类活动干扰变化强力，市区南部基本上没有防污能力，而且该区域内一些人口稠密的地区和工业企业周边，污染还会日益加重。在一些属于脆弱性中等的区域，虽然对污染有一定的抵御能力，但如果不采取措施，经过长期逐渐聚积的各种污染物延续性的积累危害，也将加剧地下水资源的保护难度。

因此，为确保昆明盆地地下含水层组不至于失去供水价值，必须尽快有效防止地下水污染。建议：一要对昆明市区的排污管网体系开展一次全面而深入的调查，对有破损和陈旧的设备设施立即修复和更换，新城建成区的排污管网建设要尽快与污水处理厂贯通，缓解城市污染对下游水环境的压力。二要开展大比例尺地下水污染调查与评价，尤其是针对人口密集区、潜在污染源分布区和饮用水水源区等区域，摸清现有污染源分布、污染物排放量、污染途径等，为地下水污染防治做好基础工作。三要建立地下水饮用水水源风险评估机制，对地下水饮用水水源保护区外，与水源共处同一水文地质单元的工业污染源、垃圾填埋场及加油站等风险源实施风险等级管理，对有毒有害物质进行严格管理与控制。四要加强地下水的监测，尤其是工业企业等污染源分布较为密集的区域，应引导企业加强污染防护，减少污染物外排进入地下水系统中。五要加强造林工程，加大植被覆盖率，涵养和净化水源。

参考文献

[1]陈美贞,杨世瑜.丽江盆地城市地下水脆弱性评价[J].云南地质.2006,25(2)：256-266.

[2]中国人民解放军00939部队.1/20万昆明幅区域水文地质普查报告[R].1979.

[收稿日期]2015-03-14

[作者简介]李芸(1967-)，女，云南昆明人，高级工程师，主要从事水文水资源方面研究工作。

[中图分类号]P641.2

[文献标识码]A

[文章编号]1004-1184(2016)01-0053-03