1、1第四讲第四讲地下水污染评价地下水污染评价2引言：地下水污染防治规划引言：地下水污染防治规划31、地下水环境质量评价、地下水环境质量评价4地下水环境质量地下水环境质量 地下水环境质量地下水环境质量l一个具体含水系统内，地下水某些一个具体含水系统内，地下水某些环境环境要素要素，对人群的生存和繁衍以及社会经，对人群的生存和繁衍以及社会经济发展的济发展的适宜程度适宜程度地下水环境要素地下水环境要素l具体含水系统（或含水层）所含的地下具体含水系统（或含水层）所含的地下水的水的水量、水质、含水系统水量、水质、含水系统结构和状态结构和状态2006-09-195地下水环境质量变化地下水环境质量变化 地下水环
2、境质量的变化：地下水环境质量的变化：l（a）水量水量增加或降少增加或降少l（b）水质水质好转或恶化好转或恶化l（c）含水系统结构含水系统结构稳定或破坏稳定或破坏l结果：引发一系列原生、次生地质环境结果：引发一系列原生、次生地质环境质量问题质量问题2006-09-196地下水环境质量评价地下水环境质量评价 地下水环境质量评价地下水环境质量评价l对地下水环境质量的对地下水环境质量的优劣程度优劣程度进行进行定量描述定量描述，即按一定的即按一定的评价标准评价标准和和评价方法评价方法对一个特定对一个特定区域（或一个特定的含水系统）中的地下水区域（或一个特定的含水系统）中的地下水环境质量环境质量进行进行说
3、明、评定和预测说明、评定和预测l广义的，应该包括广义的，应该包括水量水量、水质水质及相关及相关地质环地质环境质量评价境质量评价l狭义的，狭义的，水质评价水质评价2006-09-197评价程序评价程序l准备阶段准备阶段 组织人员与设备；资料收集、现场调查与监测组织人员与设备；资料收集、现场调查与监测 l分析（计划）阶段分析（计划）阶段 评价范围、评价内容、评价目的与任务、评价指标、评价范围、评价内容、评价目的与任务、评价指标、评价标准与精度评价标准与精度 l评价与计算阶段评价与计算阶段 评价方法与途径、评价模型、分级分区、编图建库评价方法与途径、评价模型、分级分区、编图建库 l调控阶段调控阶段
4、措施、规划建议，编制报告书等措施、规划建议，编制报告书等 2006-09-198地下水质量标准地下水质量标准（GB/T1484893）地下水质量分类地下水质量分类2006-09-199地下水质量分类指标地下水质量分类指标2006-09-1910地下水质量分类指标地下水质量分类指标2006-09-1911评价方法评价方法 带附注的评分法带附注的评分法 l1、参加评分的项目，应不少于该标准规定的监测项目，、参加评分的项目，应不少于该标准规定的监测项目，不包括细菌学指标不包括细菌学指标l2、对各单项组分评价，划分组分所属质量类别、对各单项组分评价，划分组分所属质量类别l3、对各类别按表分别确定单项组
5、分评价评分值、对各类别按表分别确定单项组分评价评分值 Fil4、计算综合评价分值、计算综合评价分值l5、根据、根据F值划分地下水质量级别，再将细菌学指标评值划分地下水质量级别，再将细菌学指标评价类型注在级别定名之后。如价类型注在级别定名之后。如“优良（优良（类）类）”等等2006-09-1912评价方法评价方法 niiFnFFFF12max212单项组分评分值单项组分评分值类别类别IIIIIIIVVFi013610地下水质量级别划分标准地下水质量级别划分标准 级别级别优良优良良好良好较好较好较差较差极差极差F7.202006-09-1913例题例题实例1995年洛阳地下水监测资料单位（pH值除
6、外）：mg/L2006-09-19142、地下水功能评价、地下水功能评价15地下水功能地下水功能地下水的地下水的质和量质和量及其在及其在空间和时间空间和时间上的上的变化变化，对，对人类社会和环境人类社会和环境所产生的所产生的作用或效应作用或效应 16地下水功能评价的主体地下水功能评价的主体17地下水功能地下水功能评价体系评价体系地下水的可持续利用18地下水功能评价的地下水功能评价的分级标准分级标准19GFS（Groundwater Function System）主窗口界面主窗口界面20实例：太原盆地实例：太原盆地21实例：太原盆地实例：太原盆地太原盆地地下水太原盆地地下水功能评价分区功能评价
7、分区 222324253、地下水脆弱性评价、地下水脆弱性评价26地下水地下水脆弱性的定义脆弱性的定义1960年法国水文地质学家年法国水文地质学家Marjet首次首次提出地下水污染脆弱性提出地下水污染脆弱性的概念。的概念。40多年还没有一个普遍认可的定义多年还没有一个普遍认可的定义Vrba 和和Zaporozec认为，脆弱性是地下水系统的认为，脆弱性是地下水系统的本征特性本征特性，表征该系统的水质对人为和表征该系统的水质对人为和/或自然作用的或自然作用的敏感性敏感性大多数学者认为，地下水脆弱性可定义为，大多数学者认为，地下水脆弱性可定义为，污染物污染物从主要从主要含含水层顶部以上水层顶部以上某位
8、置介入后，到达地下水系统的某位置介入后，到达地下水系统的某个特定位某个特定位置置的的倾向或可能性倾向或可能性地下水污染程度是由发生在从污染源到含水层之间的地下水污染程度是由发生在从污染源到含水层之间的污染物污染物的天然衰减过程的天然衰减过程所决定的。由许多因素决定，包括地质、水所决定的。由许多因素决定，包括地质、水文地质、污染物排放条件及污染物物理化学性质等文地质、污染物排放条件及污染物物理化学性质等2006-09-1927地下水地下水脆弱性评价的分类脆弱性评价的分类从评价对象划分从评价对象划分l内在脆弱性评价内在脆弱性评价 某地区的地质、水文、水文地质等某地区的地质、水文、水文地质等天然条天
9、然条件对人为活动所产生的污染物的防污性能件对人为活动所产生的污染物的防污性能l特定脆弱性评价特定脆弱性评价 含水层对含水层对某种特定污染物或一组污染物的某种特定污染物或一组污染物的污染敏感性污染敏感性2006-09-1928地下水地下水脆弱性的评价方法脆弱性的评价方法评价方法评价方法l（1）指标叠加法）指标叠加法l（2）模型模拟法）模型模拟法l（3）统计法）统计法2006-09-1929DRASTIC模型模型1985年美国水井协会年美国水井协会(NWWA)和美国环境保护局和美国环境保护局（EPA）合作开发的用于地下水脆弱性评价的一种方法，）合作开发的用于地下水脆弱性评价的一种方法，它综合了它综
10、合了40多位水文地质学专家的经验多位水文地质学专家的经验1991年由年由Lobo-Ferreira博士引入欧共体国家，作为欧博士引入欧共体国家，作为欧共体各国地下水脆弱性评价的统一标准共体各国地下水脆弱性评价的统一标准我国在这方面的工作处于起步阶段我国在这方面的工作处于起步阶段l大连理工大学大连理工大学l中国地质大学中国地质大学l吉林大学吉林大学2006-09-1930DRASTIC模型模型指标体系指标体系l1、地下水位埋深（、地下水位埋深（D）影响污染物与包气带岩土体影响污染物与包气带岩土体接触时间接触时间 潜水潜水含水层，地下水埋深为地表到达地下含水层，地下水埋深为地表到达地下水水位之间的
11、距离水水位之间的距离 承压承压含水层，地下水埋深为承压含水层顶含水层，地下水埋深为承压含水层顶部（或部（或隔水顶板隔水顶板）的埋深）的埋深2006-09-1931DRASTIC模型模型指标体系指标体系l2、净补给量（、净补给量（R）为单位面积内渗入地表到达地下水水位的水量为单位面积内渗入地表到达地下水水位的水量 主要主要起传输污染物作用起传输污染物作用，虽然对污染有稀释作用，虽然对污染有稀释作用，但在评分体系中没有考虑该作用但在评分体系中没有考虑该作用 一般把年平均入渗量作为净补给量，不考虑补给事一般把年平均入渗量作为净补给量，不考虑补给事件的分布、强度和持续的时间件的分布、强度和持续的时间
12、除了降雨入渗外，还应考虑其他补给来源，如灌溉除了降雨入渗外，还应考虑其他补给来源，如灌溉2006-09-1932DRASTIC模型模型指标体系指标体系l3、含水层介质（、含水层介质（A）空隙空隙性决定着污染物的性决定着污染物的迁移路径长短迁移路径长短，也决定着与污，也决定着与污染物染物相互作用的岩土体的质量相互作用的岩土体的质量；岩性决定着污染物；岩性决定着污染物-岩岩石相互作用的石相互作用的类型类型 含水层介质的颗粒尺寸越大或裂隙和岩溶管道越多，含水层介质的颗粒尺寸越大或裂隙和岩溶管道越多，渗透性越大，含水层介质对污染物的削弱能力越小渗透性越大，含水层介质对污染物的削弱能力越小 在在多层含水
13、系统多层含水系统中，应选择一个典型的具有代表性含中，应选择一个典型的具有代表性含水层进行评价水层进行评价2006-09-1933DRASTIC模型模型指标体系指标体系l4、土壤带介质（、土壤带介质（S）指指包气带最上部包气带最上部，生物活动生物活动较较强烈的部分强烈的部分 强烈影响强烈影响补给量补给量，也影响污染物垂直向包气带运移的能，也影响污染物垂直向包气带运移的能力，力，可发生可发生过滤、生物降解、吸附和挥发等过滤、生物降解、吸附和挥发等一系列过程一系列过程 对于对于多层多层土壤，一则选择土壤，一则选择占优势占优势的具有代表性的土壤层的具有代表性的土壤层作为土壤介质；二则选择作为土壤介质；
14、二则选择最不利最不利的具有较高污势敏感性的具有较高污势敏感性的介质；三则选择污染敏感性的介质；三则选择污染敏感性中等中等的介质；的介质；当土壤层很薄或者缺失时当土壤层很薄或者缺失时，设为薄层或缺失设为薄层或缺失；砂；砂25cm,粘土可更小些粘土可更小些2006-09-1934DRASTIC模型模型指标体系指标体系l5、地形（、地形（T）指指地表的坡度地表的坡度或坡度的变化或坡度的变化 控制着控制着污染物是被冲走污染物是被冲走或是较长时间留在或是较长时间留在某一地表区域某一地表区域渗入地下渗入地下 影响着影响着土壤的形成与发育土壤的形成与发育 还影响地下水水位的空间展布，进而决定还影响地下水水位
15、的空间展布，进而决定地下水的地下水的流向和流速流向和流速2006-09-1935DRASTIC模型模型指标体系指标体系l6、包气带（、包气带（I）指等水位线以上的指等水位线以上的非饱和区非饱和区或非连续饱和区；或非连续饱和区；包气带包气带介质的类型介质的类型决定着土壤层和含水层之间岩土决定着土壤层和含水层之间岩土介质对污染物的介质对污染物的削减特性削减特性 对对潜水潜水含水层，多层介质存在时选择含水层，多层介质存在时选择岩性厚度最大岩性厚度最大的一组；对地下水污染的一组；对地下水污染敏感性小的层位敏感性小的层位，如粘土层，如粘土层 对于承压含水层，应把对于承压含水层，应把承压层承压层作为包气带
16、介质，而作为包气带介质，而不用考虑其上的覆盖层不用考虑其上的覆盖层2006-09-1936DRASTIC模型模型指标体系指标体系l7、水力传导系数（、水力传导系数（C）反映含水介质的水力传输性能，控制着地反映含水介质的水力传输性能，控制着地下水的下水的流速流速，污染物的迁移的速率，污染物的迁移的速率 由含水层内由含水层内空隙的大小和连通程度空隙的大小和连通程度所决定所决定 水力传导系数水力传导系数越大越大，污染敏感性，污染敏感性越高越高2006-09-1937DRASTIC模型模型假设条件假设条件l污染物污染物从地表介入到地下从地表介入到地下l污染物污染物与雨水一起与雨水一起进入地下水进入地下
17、水l污染物污染物具有水的活性具有水的活性l评价区应为评价区应为100或或100英亩以上英亩以上2006-09-1938DRASTIC模型模型脆弱性指数（脆弱性指数（Di）为以上为以上7个指标的加个指标的加权总和权总和l模型模型 DiDRASTIC指数指数 Wj因子因子j的权重（的权重（5，4，3，2，1，5，3）Rj因子评分，因子评分，p310 71)(jjjiRWD2006-09-1939DRASTIC模型模型脆弱性分区脆弱性分区l根据根据DRASTIC指数分区指数分区l一般来说，一般来说，DRASTIC指数越大，地下指数越大，地下水污染敏感性越高水污染敏感性越高l一般分为：一般分为：低、较
18、低、中等、高和极高低、较低、中等、高和极高5级。级。l可与可与MAPGIS结合结合2006-09-1940基于基于GIS的脆弱性分区的脆弱性分区 在在MAPGIS平台上，利用插值法，绘制平台上，利用插值法，绘制出研究区出研究区脆弱性指数等值线脆弱性指数等值线根据脆弱性指数等值线的分布情况对根据脆弱性指数等值线的分布情况对研究区进行研究区进行脆弱性区划脆弱性区划分为分为低低敏感性区、敏感性区、中中等敏感性区、等敏感性区、高高敏感性区和敏感性区和极度极度敏感性区敏感性区 2006-09-1941实例：太原市浅层孔隙水系实例：太原市浅层孔隙水系统脆弱性评价统脆弱性评价 2006-09-1942实例：
19、太原市浅层孔隙水系实例：太原市浅层孔隙水系统脆弱性评价统脆弱性评价 2006-09-1943实例：太原市浅层孔隙水系实例：太原市浅层孔隙水系统脆弱性评价统脆弱性评价 2006-09-1944实例：实例：1地下水埋深评分图地下水埋深评分图2006-09-1945实例：实例：2净补给量评分图净补给量评分图 2006-09-1946实例：实例：3含水层介质评分图含水层介质评分图 2006-09-1947实例：实例：4土壤评分图土壤评分图 2006-09-1948实例：实例：5地形评分图地形评分图 2006-09-1949实例：实例：6包气带介质评分图包气带介质评分图 2006-09-1950实例：实
20、例：7水力传导系数评分图水力传导系数评分图 2006-09-1951实例：太原市浅层孔隙水脆实例：太原市浅层孔隙水脆弱性分区图弱性分区图 2006-09-19524、地下水环境影响评价、地下水环境影响评价53评价等级评价等级54评价等级：评价等级：I类建设项目类建设项目55评价等级：评价等级：II类建设项目类建设项目56对于对于一一级评价级评价57对于对于二二级评价级评价58对于对于三三级评价级评价59评价分类评价分类60评价分类评价分类61地下水环境现状评价地下水环境现状评价62地下水环境背景数据地下水环境背景数据1、本底值、本底值l指在未受到人类活动影响（或污染）的地下水中各种物质指在未受
21、到人类活动影响（或污染）的地下水中各种物质成分的组成量成分的组成量l在人类的长期活动，特别是当今频繁的社会经济活动的影在人类的长期活动，特别是当今频繁的社会经济活动的影响下，地下水的原始状况响下，地下水的原始状况早已不复存在早已不复存在2、背景值、背景值l一个特定区域内一个特定区域内相对清洁地区相对清洁地区监测所得到的，地下水中各监测所得到的，地下水中各种物质组分的质量参数的统计平均值种物质组分的质量参数的统计平均值l所谓所谓相对清洁区相对清洁区是指受人类活动干扰较少，仍保持较为原是指受人类活动干扰较少，仍保持较为原始的地下水物质组成特征的地区始的地下水物质组成特征的地区2006-09-196
22、3地下水环境背景数据地下水环境背景数据3、基线值、基线值l指某一区域在一定的时间内，未直接受污染的情指某一区域在一定的时间内，未直接受污染的情况下，地下水环境的基本化学成分况下，地下水环境的基本化学成分背景值与基线值的背景值与基线值的区别：区别：l背景值可保持相对长时间的稳定背景值可保持相对长时间的稳定l环境背景值不易得到环境背景值不易得到2006-09-1964地下水环境背景确定方法地下水环境背景确定方法1、网格法、网格法l将研究区域划分成若干个面积相等的区间将研究区域划分成若干个面积相等的区间l在每个区间内采集有代表性样品在每个区间内采集有代表性样品l测试这些样品中各种物质组分的质量参数并
23、统计测试这些样品中各种物质组分的质量参数并统计它们的平均值它们的平均值l代表性较好，但工作量大、重复性多代表性较好，但工作量大、重复性多2006-09-1965地下水环境背景确定方法地下水环境背景确定方法2、环境单元法、环境单元法l在对地域环境特征的调查和了解的基础上，根据在对地域环境特征的调查和了解的基础上，根据不同的环境单元特征选择不同的背景点不同的环境单元特征选择不同的背景点l如可按功能分区，如对工业区、居民区、风景区如可按功能分区，如对工业区、居民区、风景区等分区进行采样，从而获取各环境单元的环境背等分区进行采样，从而获取各环境单元的环境背景值景值 2006-09-1966地下水环境背
24、景确定方法地下水环境背景确定方法3、无污染区采样法、无污染区采样法l该法是目前确定环境背景值的主要方法该法是目前确定环境背景值的主要方法l在对地域环境特征的调查和了解的基础上，根据在对地域环境特征的调查和了解的基础上，根据已取得的研究区内样品的测试结果，将区域内样已取得的研究区内样品的测试结果，将区域内样品污染物测试值最低的区域作为无污染区，从而品污染物测试值最低的区域作为无污染区，从而获取该区域的环境背景值作为整个研究区的环境获取该区域的环境背景值作为整个研究区的环境背景值背景值2006-09-1967现状评价模型选择现状评价模型选择不同的评价方法可能得出不同的评价结果不同的评价方法可能得出
25、不同的评价结果至今还没有一个统一的评价模型至今还没有一个统一的评价模型l综合污染指数法综合污染指数法l系统聚类分析法系统聚类分析法l模糊数学法模糊数学法l人工神经网络分析法人工神经网络分析法l灰色聚类分析法灰色聚类分析法l热力学法热力学法 2006-09-1968综合污染指数法综合污染指数法概念概念l地下水污染程度地下水污染程度主要取决于污染物的主要取决于污染物的种类、浓度和性质种类、浓度和性质等，等，它们具有它们具有不同量纲不同量纲，很难进行比较，很难进行比较l把不同量纲的量进行标准化处理，换算成某一统一量纲的把不同量纲的量进行标准化处理，换算成某一统一量纲的指数指数(各项污染指数各项污染指
26、数)，使其具有可比性，使其具有可比性l然后进行数学上的归纳和统计，得出一个较简单的数值然后进行数学上的归纳和统计，得出一个较简单的数值(综合污染指数综合污染指数)l用它代表地下水的污染程度，并以此作为地下水污染用它代表地下水的污染程度，并以此作为地下水污染分级分级和分类和分类的依据的依据2006-09-1969综合污染指数法综合污染指数法1、分项污染指数、分项污染指数l污染物在地下水中的污染物在地下水中的实测浓度实测浓度与与评价标准的允许值之比评价标准的允许值之比，表征单一污染物对地下水污染程度：越大，说明该污染表征单一污染物对地下水污染程度：越大，说明该污染物污染程度越高物污染程度越高l（1
27、）环境质量标准具有上限值的污染物）环境质量标准具有上限值的污染物l（2）环境质量标准有下限环境标准值的污染物）环境质量标准有下限环境标准值的污染物l（3）对污染物的浓度只允许在一定范围内）对污染物的浓度只允许在一定范围内iioiCPC0iiiCCP(1)0iimaxiimaxiCCCCP(2)min0imax0i0iiiCCCCP(3)2006-09-1970综合污染指数法综合污染指数法2、单综合污染指数法、单综合污染指数法l叠加型综合污染指数叠加型综合污染指数 a简单叠加型简单叠加型 b加权叠加型加权叠加型l均值型综合污染指数均值型综合污染指数 a均权平均型均权平均型 b加权平均型加权平均型
28、iioiCPCn1iiiPWP(b)n1iiPn1P(a)n1iiPP(a)n1iiiPWn1P(b)2006-09-1971综合污染指数法综合污染指数法2、单综合污染指数法、单综合污染指数法l极值型综合污染指数极值型综合污染指数 既考虑了污染物的平均浓度，又兼顾了浓度最大的污染物对既考虑了污染物的平均浓度，又兼顾了浓度最大的污染物对地下水污染的影响地下水污染的影响 a内梅罗指数内梅罗指数 b再次平均型指数再次平均型指数 c几何平均型指数几何平均型指数 iioiCPC 2PPP(a)2i2maxi 2PPP(b)imaxi imaxiPPP(c)2006-09-1972综合污染指数法综合污染指
29、数法3、双综合污染指数法、双综合污染指数法l单综合污染指数不能反映某些污染物对地下水的突出单综合污染指数不能反映某些污染物对地下水的突出影响影响l综合污染指数反映各污染参数的平均污染状况，而其综合污染指数反映各污染参数的平均污染状况，而其方差方差则反映污染参数分指数的离散程度则反映污染参数分指数的离散程度l只有二者同时很小，才能认为水质未受污染只有二者同时很小，才能认为水质未受污染iioiCPCm1i2ii2n1iiPPWPPP2006-09-1973综合污染指数法综合污染指数法4、分类综合污染指数法、分类综合污染指数法 l首先，按地下水中污染物的类型或地下水的用途类，分首先，按地下水中污染物
30、的类型或地下水的用途类，分别计算各类的综合污染指数别计算各类的综合污染指数l然后，采用加权叠加的方法计算总的综合污染指数然后，采用加权叠加的方法计算总的综合污染指数l污染物（污染物（3类）：无机、有机、重金属类）：无机、有机、重金属l用途（用途（3类）类）：人类直接接触、间接接触、不接触用水：人类直接接触、间接接触、不接触用水iioiCPCm1jjjPWP2006-09-1974二、确定权重二、确定权重l有多个评价因子一起参有多个评价因子一起参与评价与评价l不同的评价因子，所起不同的评价因子，所起的作用不同的作用不同l为此，赋以不同的权重为此，赋以不同的权重l赋权的方法很多赋权的方法很多200
31、6-09-1975三、确定污染程度分级三、确定污染程度分级l经计算即可得出每个评价单元的一个评价值（如综经计算即可得出每个评价单元的一个评价值（如综合污染指数法）合污染指数法）l再根据对各评价单元的评价值进行统计，划分为若再根据对各评价单元的评价值进行统计，划分为若干等级干等级l等级数视研究区污染程度的差别、评价的目的要求，等级数视研究区污染程度的差别、评价的目的要求，灵活掌握灵活掌握l一般可分为一般可分为4-6级级：未污染、轻微污染、中等污染、未污染、轻微污染、中等污染、严重污染严重污染 2006-09-1976等级划分标准参考等级划分标准参考 2006-09-1977等级划分标准参考等级划
32、分标准参考方方2006-09-1978作业：作业：现有以下地下水监测资料，请运用综合污现有以下地下水监测资料，请运用综合污染指数法对各区域进行染指数法对各区域进行19891991年的地下水污年的地下水污染评价染评价2006-09-1979作业：求解过程解答作业：求解过程解答 需解决的问题需解决的问题 选择什么样的评价标准选择什么样的评价标准 水质标准中未规定的指标如何处理水质标准中未规定的指标如何处理 指标分析值为空的情况如何处理指标分析值为空的情况如何处理 小于号如何处理小于号如何处理 对策对策 以生活饮用水水质标准为主以生活饮用水水质标准为主 标准中未规定的指标取监测数据标准中未规定的指标取监测数据“初始值初始值”指标分析值为空的情况：不参与平均计算指标分析值为空的情况：不参与平均计算 小于号情况：统一取上限小于号情况：统一取上限2006-09-1980作业：求解过程解答作业：求解过程解答pH总硬度总硬度氯化物氯化物铁铁锰锰氟化物氟化物砷砷硝酸盐硝酸盐亚硝酸盐亚硝酸盐氨氮氨氮COD6.5-8.5 4502500.30.10.10.05200.00490.040.0212572006-09-1981
