河北省沧州市地下水脆弱性评价与编图示范

一、内容概述

地下水系统脆弱性评价和脆弱性区划与地面沉降灾害危险性评价和风险区划是两项内容繁杂的系统工作，涉及内容广泛，在国内外尚无先例的情况下，通过对两个问题分别研究评价，首次对地下水脆弱性、地面沉降危险性和地下水水质综合影响进行叠加，对重点地区沧州市区和沧县地质环境质量做出了评价。主要取得了如下成果：

1.地下水系统脆弱性评价与编图

（1）地下水系统脆弱性评价方法的系统总结

地下水脆弱性评价一般分为固有（天然）脆弱性评价和特殊（综合）脆弱性评价。国内外现有的评价方法主要有四种：迭置指数法、过程数学模拟法、统计方法和模糊数学方法。对每种方法各自的特点，尤其是方法的性质、研究对象、适用范围和评价结果的程度进行了评述。在此基础上，确定选用DRASTIC方法在沧州地区开展地下水系统脆弱性的评价与编图示范。

（2）《地下水系统脆弱性编图技术要求纲要》的编制

为指导全国范围内地下水脆弱性评价与编图工作的开展，编制了《地下水系统脆弱性编图技术要求纲要》，确立了以DRASTIK方法为我国脆弱性评价体系的思路，以改变各地区脆弱性编图缺乏统一性和可比性的现状，使脆弱性编图统一和标准化，增强脆弱性图的可读性、可比性和实用性。

（3）DRASTIC方法在沧州的示范应用

1）沧州市1∶200000地下水脆弱性DRASTIK标准方法图编制。

本次示范在分析各种不同的地下水脆弱性评价方法特点和适用性的基础上，根据沧州市的水文地质条件，应用 DRASTIK方法，编制了包括单因子和综合指数图在内的1∶200000地下水脆弱性图。结果显示：示范区内可划分为2个级别的不同区域，即脆弱性中等的和较高的区域，而且大部分地区属于脆弱性中等，约占示范区总面积的90%以上，这与当地的水文地质条件基本是吻合的，与其他地区具备了可比性。所引用确定的7个因子中的5个因子也是适宜的，基本反映了影响当地地下水环境主要因素的作用。

2）沧州市1∶200000地下水脆弱性人为划分相对DRASTIK方法图编制。

为能够在示范区内区分出脆弱性的高低差异，同时也为了地下水的保护与管理的需要，以DRASTIK方法为基础，又细划了沧州市脆弱性综合指数评分值，将示范区划分出了脆弱性相对DRASTIK综合指数不同的五个等级：脆弱性相对低、相对较低、相对中等、相对较高和相对高的分区范围分别约占示范区总面积的4%、6%、10%、70%和10%。根据当地条件确定的五级分级等级对于沧州市和市区来说是可行的，有实际意义的。

3）沧州市区1∶50000脆弱性评价图编制。

为加强城市区域地下水环境管理，在沧州市区加密了勘察和采样监测点，并编制了较大比例尺1∶50000脆弱性评价图。如果按照标准的DRASTIK方法示范区内无法划分出级别和区域，即全部地区属于脆弱性中等区域。为此，采用人为划分的相对DRASTIC方法，进行了评价图的编制，效果良好。

2.地面沉降危险性评价与风险区划

（1）确定地面沉降影响因素

引起地面沉降的原因包括自然因素和人为因素。自然因素包括构造活动、软弱土层的自重压密固结、海平面上升等；人为因素有过量开采地下水、地下热水、油气资源及大规模工程建设等。评价区内自然因素所引起的地面沉降量占总沉降量比例很小，而人为因素，尤其地下水开采是导致地面沉降的主要原因。

（2）建立了地面沉降灾害危险性评价和风险区划指标体系

地面沉降灾害危险性构成包括产生地面沉降的地质条件、人类工程活动因素和地面沉降灾害现状，其评价指标为：0～300m黏性土层累积厚度（m），地下水开采强度（10⁴m³/a），地下水水位埋深（m），油气、热水资源开采、累积沉降量（mm）和建筑容积度；地面沉降风险性构成为灾害程度和灾害损失函数，其评价因素为地面沉降灾害危险性、易损性和防灾抗灾能力三个方面。

（3）给出了指标标准特征值

对评价指标进行相同等级划分，等级划分为五级，即 A 级、B 级、C 级、D 级、E级，级别由低到高；在充分分析取得的资料基础上，结合评价区实际情况，对评价指标进行了统计和概化，并确定评价指标标准特征值。

（4）确定评价指标权重

根据地面沉降危险性评价和风险区划指标重要程度具有非确定性特点，利用陈守煜提出的语气算子比较法确定评价指标权重：首先确定指标集D对重要性的二元比较定性排序，然后将定性排序的最重要指标与其他指标逐一进行二元对比，可应用语气算子直接确定评价指标的非归一化权重值，最后对权重值归一化。

（5）建立了地面沉降灾害危险性评价的模糊综合评价方法和模型

根据评价指标之间及它们与评价目标的相关性，理顺组合方式，建立因素集、综合评价集和权重集，确定隶属函数，得到综合评价结果，并进行解释分析。

（6）开展了沧州市区及沧县地面沉降风险区划

将评价区划分为三个风险等级，高度风险、中度风险和轻度风险。高度风险区主要分布在市区中部，本区危险性程度高，易损性程度高，防灾抗灾能力强。中度风险区包括市区的西部和北部，沧县的捷地回族乡、张官屯乡、姚官屯乡、旧州镇、仵龙堂乡和风化店乡部分地区，本区危险性程度较严重，易损性程度包括高、中、低度易损性，大部分地段防灾抗灾能力较低，仅市区为中等。低度风险区主要为沧县的西部及东部，涉及崔尔庄镇等16 乡镇，本区危险性程度中等及以下，易损性程度中等及以下，防灾抗灾能力较低。

（7）提出了沧州市控沉措施和防灾减灾与地下水环境保护建议

针对地面沉降形成的主要因素，提出控沉措施：严格控制开采深层地下水，充分利用咸水资源，并调整地下水开采层位和开采时间，若条件允许，可考虑人工回灌地下水；城市规划中要考虑地面沉降因素。防灾减灾建议包括地面沉降监测措施、工程措施和避让措施。

3.地下水环境质量评价

本次地质环境质量评价主要依据沧州市区及沧县的地质问题和地质灾害对人类生存与发展的不利影响方面考虑，按照地质环境问题（灾害）的大小和地质环境固有的对人类生存与发展的适宜程度为原则，做出地质环境为人类可持续利用意义上的相对优劣评价。

本次地质环境质量评价是在地下水系统脆弱性评价、地下水水质评价和地面沉降危险性评价的基础上，结合当地实际情况和给地方经济发展造成的危害大小，分别给定三要素的权重进行地质环境质量评价。然后，根据地质环境质量综合指标的大小，将环境质量分为环境质量较好、环境质量中等、环境质量较差和环境质量差四个等级。

由地质环境质量评价结果可看出：随着评价指数的减小，沧州市区及沧县由市区二环线内的中心城区向外围（沧县）逐渐变好，其地面沉降破坏迹象也由显著变形破坏过渡为无明显变形迹象、地下水质由差也恢复到背景值、地下水系统脆弱性也由高过渡到低。

二、应用范围

可供地下水资源保护与利用和相关研究提供借鉴和参考。

三、转化推广方式

学术交流、技术咨询服务等。

技术依托单位：中国地质调查局水文地质环境地质调查中心

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