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地下水是水资源的重要组成部分,对国民经济、人民生活和自然生态环境都有着十分重要的意义。地下水一旦受到污染破坏,特别是水质的破坏,其治理和恢复的难度和代价都是极其巨大的,甚至几乎是不可能的。因此,如何保护宝贵的地下水资源免受污染或尽可能地少受污染就显得十分重要。但是,最近数十年来,由于社会经济的迅速发展,对地下水的需求量急剧增加,同时由于水文地质条件的复杂性,出现了许多地下水环境问题,如有害废料、废水的不合理排放等导致地下水受到污染,制约了当地社会经济的可持续发展。
目前,DRASTIC方法是评价地下水系统脆弱性的主要方法之一,且作为欧共体各国地下水敏感性评价的统一标准。但是DRASTIC评价方法属于经验性方法,其评价模型是线性的,确切地说对于复杂的含水层脆弱性评价而言,该方法是一种评估方法,缺乏理论上的严谨性。论文的目的是改进DRASTIC评价方法,建立含水层污染性难易程度评价的模糊分析理论与模型,并将其应用于沧州市区地下水系统脆弱性评价。
含水层根据所处水文地质条件的差异,在同样的污染源或外部环境条件下,受到污染的难易程度是不相同的,因此,含水层脆弱性评价的主要任务是给出评价区域地下水系统受到污染难易程度的评价。依据评价地下水系统脆弱性的10级语气算子,参考DRASTIC方法指标的经验性数据,给出10个级别的7项指标的指标标准特征值,及其对模糊概念极难污染的相对隶属度;根据实际水文地质条件,利用语气算子比较法,将含水层脆弱性评价指标进行二元比较,通过经验知识经过慎重考虑判断后,确定各评价指标的重要等级及权重。
沧州市位于华北平原东部,地势平坦,西部、西南部较高,东部、东北部略低,具有滨海城市特点。本区地下水主要赋存于第四系松散层孔隙中,第四系沉积厚度一般在350-450m,为多种成因类型、多层结构的含水地质体。
沧州市的城市建设中除有一般城市所具有的环境地质问题之外,还有其自身地质环境原因造成的典型原生环境地质问题和次生环境地质问题,如超采造成的地下水资源匮乏、地面沉降、地裂缝、海咸水入侵,以及土壤盐碱化、软弱地基土以及沿海风暴潮等问题。目前,通过近几年水质调查及水质分析,沧州市深层水尚未受到污染,浅层水有不同程度的污染。沧州市区面积虽小,但污染排放量相对较多,相对区域来看,污染较严重。沧州市污染源分为三类:工业污染源、农业污染源和地表水污染源。污染物经降水和灌溉通过溶解、淋溶作用下,将有害物质经包气带渗入含水层而污染地下水;河流中的污染物则通过侧渗或垂直入渗污染地下水。
通过模糊分析评价方法在沧州市区地下水系统脆弱性评价中的应用研究,得到如下结论:
(1)模糊分析评价与DRASTIC方法相结合,在对沧州市区地下水系统脆弱性进行评价的研究中,反映了含水层易污染性的模糊属性,丰富与改进了DRASTIC方法,开展此项研究工作具有实际意义;
(2)丰富、可靠的单指标资料是模糊分析评价的前提条件,资料不足不仅造成分区困难,而且会使评价结果失真;
(3)模糊分析评价建立DRASTIC方法基础之上,属含水层固有脆弱性评价,只考虑特定区域的地质、地形地貌、水文、水文地质等天然条件对人为活动所产生的污染物的总体防污性能,而没有考虑特定污染物的水文地球化学行为。因此,评价结果与地下水实际污染状况会有一定差异;
(4)地下水系统脆弱性评价结果从趋势上较好地反映了沧州市区地下水污染的难易程度,其抗污染能力也不是固定不变的,将随评价指标的变化而改变。
总之,地下水系统脆弱性模糊分析评价方法改进了DRASTIC方法,评价结果正确反映了沧州市区含水层抗污能力,但其精度受到基础性资料的影响。因此,开展地下水系统脆弱性评价前,首先要认真分析其影响因素,确定各评价指标的重要性等级。并对基础数据进行判别,发现错误,及时剔除。
本论文主要是在前人研究工作基础上做了一些应用性的研究和尝试,如有不妥之处,衷心希望读者和专家给予批评和指导。