覆盖型岩溶区地下水系统防污性能评价方法难点.docxVIP

4 覆盖型岩溶区地下水系统防污性能评价方法 西南岩溶区人口相对集中的城镇大多建在地势相对平缓、地形较开阔的覆盖(浅埋藏)型岩溶区,也是目前岩溶地下水污染调查的重点区。在覆盖型岩溶区, 局部岩溶裸露, 具有裸露型岩溶区特点——表层岩溶带发育; 在松散覆盖层较厚地区, 浅层地下水系统具松散含水层特征, 且与深部岩溶水系统间具有明显的水力联系。因此, 前述两种方法都不能直接应用于覆盖型岩溶区。 针对覆盖型岩溶发育及水文地质条件的特殊性, 在EPIK、COP 和DRASTIC 模型的基础上, 建立了PLEIK 评价模型, 该模型突出了P、L 因子, 并赋予各因子比EPIK 模型更丰富的内涵, 同时采用多种替代方法来确定各因子量值, 充分体现了指标体系的易获取性和可量化原则。4.1 保护性盖层(P) 含水层上部覆盖的松散层通常被认为是影响地下水防污性能的最重要因素。本指标体系中的保护性盖层是指地下水位以上的所有岩土层, 既包括上覆非岩溶地层(如第四系松散沉积物等土层), 也包括地下水位以上的岩溶化地层(如表层岩溶带上部)。在岩溶区, 保护性盖层对污染物的拦截作用显著(最具效果的是粘土层), 污染物一旦突破保护性盖层, 对地下水的污染将是迅速而严重的。保护性盖层厚度与水滞留时间密切相关, 是评价地下水防污性的重要特征参数; 盖层越薄, 地下水系统的防污性越低。根据碳酸盐岩上覆地层(土层)存在与否及其导水率可将土层分为两种情况, 再按厚度和性质划分为四类(表1)。土层性质, 包括结构、构造、有机质和粘土矿物及饱水度和导水率等与物理、化学和生物有关的特殊要素, 使土层对大部分污染物具有潜在的降解(或吸附)功能。为此, 增加CEC(阳离子交换容量)这一可以体现上覆岩土层防污性能的指标, 与覆盖层厚度属性共同构成评分矩阵(表2)。土层之下的保护性盖层的防污性能主要取决于溶蚀缝内充填物性质和充填程度: 全充填裂缝,按相应的充填物CEC 值计算, 再与上覆土层CEC进行比较, 取CEC 最大值; 半充填(或无充填)时,污染物可随水流顺利通过, 则根据溶缝发育程度降低根据上覆土层性质得到的保护性盖层评分1到2 个等级。4.2 土地类型与利用程度(L) 土地利用变化是人类活动的真实写照, 快速的城市化不可避免地破坏植被和土壤结构; 同时, 路面硬化也都会使保护性盖层的防污性能下降(付素蓉等, 2000)。土地类型与利用程度将人类活动所施加的外界影响植入岩溶水系统防污性能评价中(Haris et al., 2011)。 根据不同用途, 土地类型可分为林地、草地、园地、耕地、裸地、村镇及工矿用地等五种, 其属性分类详见表3。不同类型的土地可代表人类活动的强弱和土地利用程度的高低。4.3 表层岩溶带发育强度(E) 表层岩溶带对岩溶水系统具有重要的调蓄功能(蒋忠诚等, 2001), 作为污染物从地表进入地下的主要途径之一, 对地下水防污性能影响巨大。表层岩溶带的发育主要受岩性、岩石结构、构造、地貌、水动力条件、植被覆盖情况等因素影响。表层岩溶带发育程度可以通过两个基本的尺度来度量(Doerfliger et al., 1999): 垂直相交溶蚀通道在特定尺度内的平均深度和频率(即个数); 溶蚀通道包括岩溶节理、溶蚀裂缝、小溶沟、溶隙、溶管、小溶坑或竖井。表层岩溶带的发育分级可通过测量很方便地进行(表4)。4.4 补给类型(I) 补给类型既包括岩溶含水层的补给类型, 又包括补给强度。在覆盖型岩溶区, 以面状入渗补给为主, 同时还存在点状集中入渗补给(裸露区发育的落水洞等)。入渗补给量受降雨强度、土地利用类型及地形坡度的影响。补给类型属性分级详见表5。当雨强小于下渗能力时, 不产生地面径流。暴雨期, 补给强度较大, 初期会导致污染物大量而快速的迁移进入目标含水层, 但后期则具有较大的稀释效应。鉴于稀释效应与污染物浓度有关, 建议在特殊性防污性能评价中予以重点考虑。结合补给类型, 地面入渗补给强度对岩溶水系统防污性能的影响详见表6。4.5 岩溶网络发育情况(K) 含水层岩溶网络或洞穴系统是由直径或宽度超过10 mm 的溶蚀空间组成的, 也是自然条件下产生紊流的最小有效尺寸。缝洞在岩溶网络系统中或多或少发育并相互连通, 岩溶网络的发育及其结构对水流速度起重要作用并因此影响岩溶水系统防污性能(表7)。表7 的分类过于宏观, 很难准确把握,为定量地评价含水层岩溶网络发育特征, 建议采用地下水径流模数作为反映含水层岩溶网络发育的参数(表8)。 地下水径流模数, 亦称“地下径流率”, 是1 km2 含水层分布面积上地下水的径流量; 表示一个地区以地下径流形式存在的地下水量的大小。年平均地下径流模数可用下式求算:M=Q/(86.