覆盖型岩溶区地下水系统防污性能评价方法.docx

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。
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。
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。
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