DRASTIC

DRASTIC（精选3篇）

DRASTIC 篇1

1 引言

地下水易污性DRASTIC评价方法是美国环境保护署 (EPA) [1]于1987年提出的, 并先后用于Columbia, W yoming等10个县区的地下水易污性的评价工作, 并被加拿大、南非等国采用。开发DRASTIC方法的目的在于制定统一的地下水污染的评价体系, 以便于制定地下水环境保护措施与法规。由于该方法在美国获得了成功的应用并积累了丰富的经验, 于1991年由Lobo-Ferreira博士引入欧共体国家, 作为欧共体各国地下水易污性评价的统一标准[2]。欧盟委员会 (EEC) 地下水工作组采用DRASTIC的目的是为欧盟各国家建立一个国际统一的地下水易污性评价方法。在此之前, 由于各国所采用的方法不同, 主要评价参数和准则也有很大不同, 因此各国所绘制的地下水易污性图缺乏可比性。

2 DRASTIC评价指标体系

2.1 DRAMTSC易污性指数

地下水易污性的强弱用DRASTIC易污性指标来表示:DRAMTSC易污性指数=åÁÂÃÂ, 式中, W为评价因子的权重;R为评价因子的赋值。

DRASTIC易污性指标对应的是对7项水文地质参数评价指标评分的加权值, 见表1。对每一个DRASTIC参数给定了一个相对权重值, 其范围为1~5, 以反映各个参数的相对重要程度。对地下水污染最具影响的参数的权重为5, 影响程度最小的参数的权重为1。权重为不可改变的定值。

ÁDRASTIC权重的赋值分为正常和农田喷洒农药两种情况。对于正常情况DRASTIC地下水易污性指标由下式确定:

对于农田喷酒农药的情况, DRA ST IC地下水易污性指标由下式确定:

2.2 DRASTIC评价指标简介

2.2.1 地下水埋深

地下水埋深是对地下水易污性能影响最大的因子, 埋深越大, 污染物与介质接触的时间越长, 污染物稀释的机会越多, 其易污性能越弱。

2.2.2 净补给

补给量越大, 地下水污染的潜势就越大。但当补给量足够大以至使污染物被稀释时, 地下水污染的潜势不再增大而且减小。DRASTIC方法对净补给的评分没有反映污染物稀释这一因素。

2.2.3 含水层介质

一般情况下, 含水层介质的颗粒尺寸越大或裂隙和溶洞越多, 渗透性越大, 含水层介质的稀释能力越小。

2.2.4 土壤介质

一般情况下, 土壤中粘土类型、粘土的胀缩性能以及土壤中颗粒的尺寸对土壤的易污势有很大影响, 粘土的胀缩性越小和颗粒尺寸越小, 土壤的易污势就越小。

2.2.5 地形

地形为污染物掺入提供较大机会的坡度, 相应的地下水具有较大的易污势。地形还对土壤的形成具有影响, 因此对污染物的稀释程度具有影响。

2.2.6 渗流区介质

渗流区介质的类型决定着土壤层和含水层之间物质的稀释特性, 生物降解作用、中和作用和化学反应等过程均发生在浮流区内。渗流区介质还控制着渗流路径的长度和渗流路线, 因此对稀释的时间有影响。渗流区内的任何裂隙对渗流路线起控制作用。

2.2.7 含水层的水力传导系数

水力传导系数是由含水层内孔隙空间的大小和连接程度所决定的。水力传导系数越大, 易污染越高。在选择渗流区介质时, 必须选择对易污势有显著影响的介质层。

3 DRASTIC评价体系存在的问题

DRASTIC法对复杂的地下水易污性评价尚存在缺陷, 各指标的定额为离散值, 同级别内不同属性值被赋予相同的数值, 忽略了指标连续变化的客观事实, 即对指标分级的过程未能真实反映指标实际变化, 因而使评价结果客观性受影响。

地下水脆弱性评价7个特征因素的10个评价标准

4 DRASTIC评价方法的改进

Thirumalaivasan etal[3]发明了AHP-DRAS-TIC模型, 获得了用于具体含水层脆弱性评价研究的改进的DRASTIC模型参数的等级和权重。层次分析法 (AHP) 将研究问题系统化和模型化, 适合应用于地下水易污性评价此类相互联系并制约的多因素复杂问题。Chen and Fu[4]用模糊集理论对最容易污染到最难污染的连续性的转变进行了描述, 它是根据专家的经验决定权重。AHP-DRASTIC模型克服了主观决定DRASTIC权重的缺点。用AHP的模糊优选理论模型, DRASTIC重新被定义如下表。

5 结论

DRASTIC指标方法是一较成熟的地下水易污性评价方法。由于该方法在美国加拿大、南非及欧共体的成功应用并积累了相当丰富的经验, 我国在应用该方法时可少走弯路, 并可借鉴上述各国的经验制定相应的地下水环境保护法规。但是DRASTIC各指标适用于离散值而忽略了连续值。AHP-DRASTIC模型克服了这一缺点, 因而结果更合理。

摘要：本文详细介绍了地下水易污性评价。对于地下水易污性评价方法主要介绍了目前欧美国家在地下水易污性评价中所广泛采用的DRASTIC指标体系方法及改进, 对其中所含的地下水埋深、含水层的净补给、岩性、土壤类型、地形、渗流区介质、水力传导系数7个参数的评分进行了阐述。简要介绍了DRASTIC易污性指标体系法存在的问题和改进方法。最后总结AHP-DRASTIC模型优于DRASTIC。

关键词：地下水,易污性,DRASTIC,AHP-DRASTIC,改进

参考文献

[1]A ller L., Bennet T., L ehr J.H., Petty R., Heckett G.DRASTIC:a standardized sys-tem for evaluating ground water pollution po-tential using hydrogeo-logical settings.U.S.Environmental Protection Agency, A da (Ok la-homa) , U.S.A.1987.

[2]Lobo-Ferreira, J.P.Costa2Cabral, M.Propos-al for an operational definition of vulnerability for the Euroean community's atlas of ground-water resources.Communication in the framework of the Meet-ing of the"Groundwater"Work Group held in the E.I.W., Brussels, Feb.22, 1991.

[3]Thirumalaivasan D, Karmegam M, Venugopal K (2003) AHPDRASTIC:software for specific aquifer vulnerability assessment using DRAS-TIC model and GIS.Environ Model Soft18:645-656.

[4]Chen, Shouyu., Fu, Guobing, 2003.A DRASTIC-based fuzzypattern recognition methodology for groundwater vulnerability Evaluation.Hydrological Science Journal48 (2) , 211-220.00

DRASTIC 篇2

基于DRASTIC模型的呼和浩特市平原区地下水脆弱性评价中的应用

摘要：利用DRASTIC模型,结合呼和浩特市平原区实际地质情况,在ArcGis平台下对该地区地下水脆弱性做出了评价,并对地下水天然防污性能进行分级,可以为制定地下水环境保护规划.划定水源地保护区提供参考和依据.作 者：魏敬铤 李烨 作者单位：内蒙古自治区环境科学研究院,内蒙古呼和浩特,010020期 刊：科技创新导报 Journal：SCIENCE AND TECHNOLOGY INNOVATION HERALD年，卷(期)：2010,“”(3)分类号：X32关键词：DRASTIC模型 呼和浩特 脆弱性

DRASTIC 篇3

关键词：地下水,脆弱性评价,DRASTIC

0前言

毕节地区是贵州省人均水资源量最少的地区之一, 水资源总量为134.4亿m3, 人均水资源量为1 840 m3, 其中地下水资源量63亿m3, 占水资源量的46.9%, 地下水资源所占比例较大 (贵州水文水资源局, 2006) 。近年来, 随着当地煤炭资源的大规模开采, 加之连年的干旱, 引起了一系列的生态环境破坏, 石漠化问题日趋严重, 问题十分突出。贵州省毕节市地下水资源开发利用程度较低, 至今对地下水脆弱性评价研究尚属空白。本文以毕节市所在地段进行区域地下水脆弱性评价, 圈定和区分地下水不同程度的脆弱区。

1 研究区概况

毕节市地处乌蒙山区, 由西南向北东缓缓倾斜。研究区内平均海拔1 511 m, 属北亚热带湿润季风气候, 年均降雨量为954 mm, 研究区约89 km2, 地形地貌主要受北东南西向构造控制, 表现为复式褶皱控制的盆山相间地貌体系, 地面高程从西南1 720 m, 下降到北东1 480 m, 地面坡度1/10至2/100, 研究区地理位置见图1。

研究区内地下水分为碳酸盐岩岩溶水、基岩裂隙水两大类。碳酸盐岩分布区多属裸露及半揭露型岩溶山区, 赋存丰富的岩溶水, 是区内主要的地下水类型。岩溶水通过地表大量的负地形接受大气降水的渗入补给, 长途径流集中排泄于当地的河谷侵蚀基准面。

基岩裂隙水受地势影响, 多以大气降水渗入的近源补给, 短途排泄。区域内构造对地下水的分布控制明显。构造控制了含水岩组的展布, 而构造和岩性又控制了地下水的赋存与富集。其中华夏式构造对该区域地下水富集的控制最为突出, 表现为以褶曲控制为主。

1.1 研究区富水地段水文地质特征

毕节地段:分布面积25 km2, 为一开阔平缓略有起伏的向斜溶蚀谷地。含水层主要为关岭组白云岩, 白云质灰岩及永宁镇组灰岩。因位于构造复合部位, 裂隙发育1号孔关岭组白云岩, 岩心破碎。水位深度3.14 m, 抽水降深2.55 m, 涌水量1 135.99 t/昼夜, 2号孔永宁镇组灰岩中, 水位深度11 m, 抽水降深5.81 m, 涌水量508 t/昼夜。在河床两边砂砾黏土堆积物级谷地中有较多的的上升露出泉。所以证实了该地段含丰富的裂隙岩溶水, 且含水较均一。据《毕节幅20万水文地质报告》所查资料显示, 在谷地中地下水埋深一般小于10 m。

1.2 富水性级别

1.2.1 碳酸盐岩岩溶水

1) 碳酸盐岩裂隙溶洞水:溶洞暗河强烈发育, 富水性极强的, 一般泉流量20~100 L/s, 暗河大泉流量100~1000 L/s, 枯季地下径流模数大于7 L/s·km2。溶洞暗河中等发育、富水性强的, 一般泉水流量10~20 L/s, 暗河大泉流量20~100 L/s, 枯季地下径流模数6~7 L/s·km2。

2) 碳酸盐岩夹碎屑岩裂隙溶洞水:溶洞暗河中等发育、富水性强的, 一般泉流量10~50 L/s, 暗河大泉流量50~500 L/s;枯季地下径流模数4~6 L/s·L/s·km2。

3) 碎屑岩夹碳酸盐岩溶洞裂隙水:溶洞暗河不发育、富水性中等的, 泉水流量一般为1~10 L/s, 枯季地下径流模数3~3.5 L/s·km2。

1.2.2 基岩裂隙水

1) 碎屑岩裂隙水:富水性弱的, 一般泉流量为1~5L/s, 枯季地下径流模数为0.5~1.5 L升/s·km2。

2) 碎屑岩 (红层) 裂隙水:富水性微弱的, 一般泉流量小于1 L/s, 枯季地下水径流模数小于0.5 L/s·km2。

1.3 研究区内华夏式构造主要褶曲

观测区内, 由一系列北东向平行斜列的褶曲和压扭性断裂组成。褶曲轴线由于南北、东西向构造的限制, 常形成特殊的弧形弯曲呈“S”形展布。其中主要褶曲为: (1) 毕节向斜:向斜核部侏罗系红层组成山地, 而两翼可溶岩呈带状分布形成槽谷, 地下水富集于谷地的管道中, 多表现为单向性运动, 两翼一边很少有水力联系, 毕节向斜, 轴向北东, 平面上略呈“S”型, 区内长41 km, 北西翼岩层倾角15°~65°, 南东翼岩层倾角20°~40°; (2) 露朗背斜:总体轴向近北东, 平面呈“S”型, 南北两端近东西向, 区内长42 km, 核部出露地层为中上寒武统娄山关群, 翼部地层为石炭系至侏罗系, 两翼对称, 岩层倾角30°~65°。

2 DRASTIC评价方法

DRAST IC评价方法是美国环境保护局 (USEPA) 和美国水井协会 (NWWA) 综合了40多位水文地质学专家的经验[1], 于1985年合作开发的。该方法用于Columbia, Wyoming等40个县区的地下水脆弱性评价。由于该方法在美国获得了成功的应用并积累了丰富的经验, 于1991年由Lobo-Ferreira博士引入欧共体成为各国地下水脆弱性评价的统一标准[2]。

该方法考虑以下影响含水层脆弱性的7项主要因素作为评价因子: (1) 含水层埋深 (D) ; (2) 净补给量 (R) ; (3) 含水介质 (A) ; (4) 土壤带介质 (S) ; (5) 地形 (T) ; (6) 包气带介质 (1) ; (7) 水利传导系数 (C) , 上述7个因子构成了DRASTIC方法的评价因子体系[3]。模型中每个指标都分成几个区段, 每个区段根据其在指标内的相对重要性, 赋予一个评分值。各指标的评分范围为1~10 (见表1) ;各个指标根据其对脆弱性影响的重要性赋予一个相应的权重 (见表2) ;最后, 脆弱性指数 (Di) 为以上7个指标的加权综合。

DRASTIC指标体系的计算公式为:

式中Di—脆弱性指数, 量纲为1;

Wi—因子j的权重, 量纲为1;

Ri—因子评分, 量纲为1。

公式中, 各参数的分级值均可查表求得, DRASTIC指标数值越大, 则代表该地区易污染程度越高。根据脆弱性指数, 可以对地下水脆弱性进行分区。根据最后得到的指数大小, 把脆弱性分为几个等级:低脆弱性、中等脆弱性、高脆弱性和极高脆弱性。

需要指出的是, DRASTIC模型是以以下四个主要假定为前提: (1) 污染物从地表介入到地下; (2) 污染物与雨水一起进入地下水; (3) 污染物具有水的活性; (4) 评价区应为40.5万m2或40.5万m2以上。也就是说污染物应从地表开始, 通过土壤层、包气带, 最后进入含水层。如果污染物通过侧向迁移污染地下水, 即从补给区向排泄区迁移, 这种污染方式就超出了DRASTIC模型的考虑范围。

3 DRASTIC单个评价指标的GIS实现

3.1 地形

在DEM数据的基础上, 使用Arc GIS软件中Spatial Analyst模块下的<Surface Analysis>工具生成坡度图。利用Spatial Analyst模块下的Reclassify工具将坡度重新分类, 得到地形坡度的评分图。

3.2 含水介质、地下水埋深、包气带介质、水力传导系数

通过查阅《1∶20万水文地质报告》获取17个钻孔以及210个出水点资料, 选取本文所需的含水介质、地下水埋深、包气带介质、水力传导系数四个指标的数据和相关信息。在Arc GIS软件中对水文地质地质图矢量化, 把收集的各个钻孔数据信息输入属性表, 并赋予评分值。最终得到含水介质、地下水埋深、包气带介质、水力传导系数四个指标的评分图。

3.3 大气降水净补给量

通过所收集到的毕节市年鉴 (2000~2011年) 12年的年降雨量, 并根据所划分的降水系数的研究单元, 采用以下公式计算出大气降水净补给量Q[5]:

式中, Q为大气降水补给量, m3;α为降水入渗系数, 无量纲;F为计算区面积, km2;P为多年平均降水量, mm。降水入渗系数可查阅《毕节幅20万水文地质报告》。

本文将毕节市地段的1∶20万水文地质图在Arc GIS软件中采用Georefencing工具进行配准, 并对其矢量化, 得到研究区矢量图, 然后建立这一图层属性表, 赋予这一图层评分值, 最后将矢量图转化成栅格图, 得到大气降水补给量的评分图。

3.4 土壤类型

由于该研究区地段的土壤类型为薄层或缺失, 所以该整个研究区的评分取值根据其在权重中所对应的分值, 直接将整个研究区的评分定为2。

3.5 研究区地下水脆弱性分布图

借助Arc GIS软件中的栅格运算功能, 对以上毕节市脆弱性单个指标的评分图, 按照各个指标权重值进行叠加分析, 得到研究区地下水脆弱性结果图 (见图2) , 然后根据该分布图进行分类。

4 评价结果分析

根据所得到的毕节市各个单元指标的评分图, 借助GIS软件对各指标的评分图按各个指标因子的相对权重值进行图层间的叠加分析[6], 得到各个单元的地下水脆弱性指数在 (91~154) 之间, 即各评价因子评分的加权和。

根据评分, 可将研究区地下水脆弱性分为四个等级:地下水低脆弱性 (I) 、地下水中等脆弱性 (II) 、地下水高脆弱性 (III) 、地下水极高脆弱性 (IV) 见图2。

从图2可知, 毕节地段的地下水脆弱性分布情况:极高脆弱区 (139~154) 主要分布在毕节主城区, 高脆弱区 (122~138) 主要分布在周围几个村镇, 中等脆弱区 (105~121) 主要分布在离毕节市较远的北部, 其余地区为低脆弱区 (91~104) 。

从研究区地下水的脆弱性分布来看, 其分布特征很大程度上受到了地质构造的影响, 由毕节向斜和露朗背斜组成的褶皱形成了一个近似封闭的隔水单元, 控制了地下水的走向及分布, 地下水富集于谷地的管道中, 再加上城区建设和人类活动, 综合起来形成了毕节地区地下水的脆弱性特征。从以上分析可知, 所得到的地下水脆弱性分布图较好地反映了研究区的实际情况, 评价为极高脆弱性和高脆弱性的地区是地下水易受污染的地区, 这对区域地下水的开发利用和保护提供了客观的理论依据。

5 结论

本文根据毕节地段的实际情况, 在借鉴了DRASTIC评价模型的基础上, 对研究区内的地下水脆弱性情况进行了合理的评价, 评价结果较好地反映了当地的具体情况。结合GIS技术得到的地下水脆弱性评价图可以为毕节地段地下水资源的保护及其开发利用提供参考, 特别是近年来贵州省旱灾较为严重, 石漠化问题突出, 地下水资源的保护与利用有着深远的意义。

参考文献

[1]姜志群.地下水污染敏感性评价中DRASTIC法的应用[J].河海大学学报, 2001, 29 (2) .

[2]王焰新.地下水污染与防治[M].北京:高等教育出版社, 2007.

[3]唐克旺.地下水脆弱性评价:概念、方法与应用[J].中国水利, 2013, 64 (19) .

[4]AllerL, BennetT, Lehr JH.A Standardized system for evaluating groundwater pollution potential using hydrogeological settings[M].Oklahoma:U.S.EPA, 1987.

[5]厉艳君.广州市地下水脆弱性评价[D].广州:广州大学, 2008.