附件4
地下水污染防治区划分
工作指南
(试行)
2014年10月
目 次
第一章 总则 ........................................................ 1
1.1 编制目的 ................................................... 1
1.2 适用范围 ................................................... 1
1.3 编制依据 ................................................... 1
1.4 术语与定义 ................................................. 2
1.5 指导原则 ................................................... 3
1.6 组织编制单位 ............................................... 3
第二章 工作内容与流程 .............................................. 4
2.1 工作内容 ................................................... 4
2.2 工作流程 ................................................... 4
第三章 地下水污染防治区划分方法 .................................... 7
3.1 地下水污染源荷载评估 ....................................... 7
3.2 地下水脆弱性评估 .......................................... 14
3.3 地下水功能价值评估 ........................................ 19
3.4 地下水污染现状评估 ........................................ 23
3.5 地下水污染防治区划分 ...................................... 24
第四章 地下水污染防治区划分技术报告及成果图表 ..................... 29
4.1 报告编制大纲 .............................................. 29
4.2 成果图 .................................................... 29
4.3 成果表 .................................................... 31
附录 A地下水保护区、防控区及治理区评估结果分析表(参考式样) ...... 32
附录 B岩溶区域地下水脆弱性评估指标说明 ............................ 35
附录 C土地利用现状分类及说明 ...................................... 40
附录 D权重和参数敏感度分析 ........................................ 45
地下水污染防治区划分工作指南
(试行)
第一章 总 则
1.1 编制目的
为贯彻落实《全国地下水污染防治规划(2011-2020年)》,推进我国地下水污染防治工作,规范地下水污染防治区划分工作,根据《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《地下水质量标准》(GB/T 14848)及相关法律、法规、标准、文件,编制《地下水污染防治区划分工作指南(试行)》(以下简称“指南”)。
1.2 适用范围
1.2.1 本指南适用于区域尺度地下水污染防治区划分,评估区面积一般不小于0.4万km2,精度一般不小于1:25万。
1.2.2本指南主要包括开展地下水污染防治区划分工作的主要工作内容、工作流程、技术方法、报告图集编制要求等方面。
1.3 编制依据
《中华人民共和国环境保护法》
《中华人民共和国水污染防治法》
《全国地下水污染防治规划(2011-2020年)》
GB/T 14175 水文地质术语
GB/T 14848 地下水质量标准
GB 3838 地表水环境质量标准
GB 5749 生活饮用水卫生标准
GB 5084 农田灌溉水质标准
GB 8537 饮用天然矿泉水
GB/T 8538 饮用天然矿泉水检验方法
GB 11615 地热资源地质勘查规范
GB 15218 地下水资源分类分级标准
GB/T 21010 土地利用现状分类
HJ/T 164 地下水环境监测技术规范
HJ 610 环境影响评估技术导则地下水环境
HJ/T 338 饮用水水源保护区划分技术规范
当上述标准和文件被修订时,使用其最新版本。
1.4 术语与定义
下列术语和定义适用于本指南。
地下水污染源荷载:指污染源对地下水产生影响程度的大小,取决于污染源的位置、类型以及污染物迁移转化规律等。
地下水脆弱性:由于自然条件变化或人类活动影响,地下水遭受破坏的趋向和可能性,它反映了地下水对自然和(或)人类活动影响的应付能力。
地下水功能价值:根据地下水埋藏条件、富水性、水质等,可为地下水开发利用服务的、具有现实或潜在经济意义的功能价值。
地下水污染防治区划分:基于地下水使用功能和污染现状特征,结合地下水污染源荷载、脆弱性和功能价值评估结果,对地
下水污染防治类型和等级提出分区。
1.5 指导原则
(1)简单实用原则:地下水污染防治区划分的方法原理简单且实用性强,结合地下水环境保护需求和经济社会发展规划,提出科学合理的污染防治分区建议;
(2)系统完整原则:综合考虑水文地质单元及行政区划,划定防治分区的范围;
(3)分区分级原则:根据地下水污染源荷载、脆弱性、功能价值以及污染状况,确定保护区、防控区及治理区等三类分区,根据区划防控值确定不同分区的地下水污染防治的对策建议;
(4)动态调整原则:根据评估区地下水污染荷载、地下水污染状况等因素的重大变化情况,结合地下水环境管理需要,对地下水污染防治的区划结果进行动态调整。
1.6 组织编制单位
本指南由环境保护部污染防治司组织编写,环境保护部环境规划院、北京师范大学、清华大学、中国地质科学院水文地质环境地质研究所、中国地质科学院岩溶地质研究所等单位起草编制。
第二章 工作内容和流程
2.1 工作内容
综合考虑地下水水文地质结构、脆弱性、污染状况、水资源禀赋和行政区划等因素,建立地下水污染防治区划分体系,划定地下水污染治理区、防控区及保护区。
将保护区划分为一级保护区、二级保护区及准保护区;防控区划分为优先防控区、重点防控区和一般防控区;治理区划分为优先治理区、重点治理区和一般治理区。
2.2 工作流程
地下水污染防治区划分工作的流程见图1,具体内容如下:
(1)确定评估范围。以行政区或地下水系统为评估范围。
(2)收集资料。根据地下水污染源荷载、脆弱性、功能价值、污染现状评估的指标体系,收集相关数据资料,并开展必要的补充调查工作。
(3)地下水污染源荷载、脆弱性和功能价值的指标体系评估。根据资料分析结果,采用各指标体系的评估方法,开展地下水污染源荷载分区、地下水脆弱性分区、地下水功能价值分区等工作。
(4)地下水污染现状评估。根据地下水质量目标、标准限值、对照值(或背景值)开展地下水污染现状评估,评估指标主要是“三氮”(指硝酸盐氮、亚硝酸盐氮及氨氮)、重金属(第一类:铅、汞、铬、镉和类金属砷等;第二类:铊、锰、铋、镍、
锌、锡、铜、钼等)和有机类等污染指标,分别形成“三氮”、重金属和有机类等污染分布图。
(5)地下水污染防治区划分。根据地下水使用功能和污染现状评估结果,划分保护区、治理区的一级区和二级区,以及防控区一级区;通过地下水污染源荷载、脆弱性、功能价值的图层叠加,划分防控区二级区;根据区划防控值,确定地下水污染防治的优先等级,提出针对性的地下水污染防治对策建议。
(6)编制报告和成果图表。汇总和综合分析各阶段成果,编写地下水污染防治区划分技术报告和图表。
图1地下水污染防治区划分工作流程图
第三章 地下水污染防治区划分方法
3.1 地下水污染源荷载评估
3.1.1 地下水重点污染源分类
地下水重点污染源主要包括工业污染源、矿山开采区、危险废物处置场、垃圾填埋场、加油站、农业污染源和高尔夫球场等。通过填写污染源清单信息(主要包括名称、所在地区、所属水文地质单元、地理坐标、重点污染源基础信息、监测井信息和水质监测状况、主要污染指标等信息),完成对不同污染源的调查。地表污水主要指水质为V类和劣于V类的地表水体,通过填写监测断面的水质监测状况、主要污染指标等信息完成调查。
资料来源为污染源普查、土壤污染状况调查、环境影响评估报告等,详见下表。
表1污染源范围、资料来源及归属部门
3.1.2 单个污染源荷载风险评估指标体系
单个地下水污染源荷载风险计算公式如下:
P=T×L×Q(3-1)
式中,P表示污染源荷载风险指数,T表示污染物毒性,L表示污染源释放可能性,Q表示可能释放污染物的量。
图2污染源荷载评估指标体系
3.1.2.1 污染物毒性
污染物的毒性考虑污染物的物理化学性质、降解、迁移性等因素,与受体的致癌或非致癌风险直接相关,因此筛选和识别有毒、致癌风险较高的污染物是毒性指标评估的基础。在污染物指标明确的情况下,优先采用表2的毒性评分,存在多种污染物时一般取毒性最高的T作为计算值;若无法确定污染物指标时,采用表3进行计算。
缓冲区半径是指在污染源占地面积的基础上污染物可能迁移扩散的半径范围,主要与污染物类型有关。
表2主要污染物及其毒性评分表
注:(1)C为致癌物质,N为非致癌物质;D为比水重的非水相有机物,L为比水轻的非水相有机物。
表3污染源毒性指标评分表
3.1.2.2 污染源释放可能性
污染源释放可能性与其防护措施有着密切关系。一般情况下,有防护措施且存在年限时间较短,污染源释放可能性较低;若由于时间久、防护措施维护不当等原因,污染源释放可能性会增加;若未采取任何防护措施,污染源释放可能性认定为1,评
分标准见下表。
表4污染物释放可能性分级标准
3.1.2.3 可能释放污染物的量
可能释放污染物的量与污染源规模、污染物排放量等因素相关,污染源规模越大,污染物排放量越高,则可能释放到地下水中污染物的量越大,分级及评分标准见下表。
表5可能释放污染物的量分级及评分表
注: 1.矿山类型请参见“矿山生产建设规模分类一览表”(国土资发[2004]208号)。
2.
规模化养殖场评分中,可根据已知多少(只)鸡或是(头)牛猪羊,按以下表格初步估算出COD排放量:
出处《总量核查核算细则》。
3.1.2.4 单个污染源荷载风险等级划分
将单个污染源风险按公式(3-1)进行计算,计算结果P值由大到小排列,根据取值范围分为低、较低、中等、较高、高5个等级,在GIS环境下编辑得出每一类污染源的荷载风险等级分区图。
3.1.3 综合污染源荷载评估方法
依据各污染源计算结果迭加形成污染源荷载等级图。荷载综合指数计算公式:
PI=∑Wi×Pi(3-2)
式中,PI表示污染源荷载综合指数,Wi表示第i类污染源类型的权重(见下表),Pi表示第i类污染源的荷载。PI值越大,表明污染源荷载越大。
表6荷载指标权重Wi推荐值表
3.1.4 地下水污染源荷载评分结果及分区
对地下水污染源荷载综合指数(PI)进行等间距分级,一般划分成五级,按污染源荷载由强到弱依次为强、较强、中等、较弱、
弱,在GIS环境下编辑得出地下水污染源荷载评估综合分区图。
表7地下水污染源荷载评价标准
3.2 地下水脆弱性评估
地下水脆弱性评估主要针对我国浅层地下水的水文地质条件,提出适合的孔隙潜水、岩溶水及裂隙水的地下水脆弱性评估方法,得出在天然状态下地下水对污染所表现的本质敏感属性。地下水脆弱性评估与污染源或污染物的性质和类型无关,取决于地下水所处的地质与水文地质条件,是静态、不可变和人为不可控制的。因此地下水脆弱性评估首要是判别地下水类型,然后识别不同类型地下水脆弱性的主控因素,并收集相应的指标资料。
资料来源于水文地质调查、环境地质调查、气象、土壤质地类型、地下水监测孔钻孔报告等。
3.2.1 孔隙潜水脆弱性评估
孔隙潜水脆弱性评估建议采用DRASTIC模型。该模型在应用时假设以下条件成立:(1)污染物由地表经土壤层、包气带进入含水层;(2)污染物随水流入渗到地下水中;(3)污染物随水流动。
DRASTIC模型由地下水位埋深(D)、净补给量(R)、含水层厚度(A)、土壤带介质(S)、地形(T)、包气带介质类型(I)和含水层渗透系数(C)等7个水文地质参数组成。模型中每个指标都分成几个区段,每个区段赋予评分。然后根据每个指标对脆弱性影响大小,参考附录B计算相应权重,最后通过加权求和,得到地下水脆弱性指数(DI)。
DI=DWDR+RWRR+AWAR+SWSR+TWTR+IWIR+CWCR(3-3) 式中,DI表示地下水脆弱性指数,字母D、R、A、S、T、I、C说明参见表8,下标R表示指标值,下标W表示指标的权重。根据DI值,将脆弱性分为低脆弱性、较低脆弱性、中脆弱性、较高脆弱性和高脆弱性等类别。DI值越高,地下水脆弱性越高,反之脆弱性越低。
孔隙潜水脆弱性各评估指标的数据来源、说明及建议权重见表9,指标等级划分和赋值见表10。
表8 DRASTIC模型各指标说明和权重建议值
表9孔隙潜水脆弱性评估指标等级划分和赋值
根据上述各指标的评分和权重值,经计算可知地下水脆弱性综合指数取值范围为20~200。DRASTIC的地下水脆弱性级别与综合指数对应关系如下表所示:
表10孔隙水脆弱性评价标准
3.2.2 岩溶水脆弱性评估
岩溶地下水脆弱性评估可根据岩溶地区的特点和评估尺度建立相应指标体系。对比例尺大于1:5万的区域评价推荐使用PLEIK模型,对比例尺小于1:5万的大区域评价推荐使用REKST模型。不同类型的评估区可根据自然地理特征和水文地质特征对评估指标进行适当调整。
(1)PLEIK模型
该模型共包括5个指标:P为保护性盖层厚度,L为土地利用类型,E为表层岩溶带发育强度,I为补给类型,K为岩溶网络系统发育程度。具体评估过程请参考附录B。
(2)REKST模型
该模型共包括5个指标:R为岩石岩性,E为表层岩溶(补给量R或径流模数M),K为岩溶化程度(或含水层A),S为土壤层,T为地形。REKST模型参数的权重是根据研究区实际情况来分配的,推荐权重为2:5:3:4:1,其地下水脆弱性指标由下式确定:
REKST=2×R+5×K+3×E+4×S+1×T(3-4)
3.2.3 裂隙水脆弱性评估
裂隙水是指保存在坚硬岩石裂隙中的地下水,主要分布于基岩山区,平原区埋藏于松散沉积物之下的基岩中,地表很少出露。裂隙水具有强烈的非均匀性、各向异性和随机性。本指南推荐采用DRASTIC模型进行评估计算,评估方法及参数使用可参照3.2.1(孔隙水脆弱性评估)所述进行计算。
3.2.4 地下水脆弱性评分结果及分区
综上,地下水脆弱性评估结果是对地下水脆弱性指数进行分级,一般划分成五级,按脆弱性由高到低依次为高、较高、中等、较低、低,在GIS环境下编辑得出地下水脆弱性评估分区图。对评估地区的地下水脆弱性进行定期跟踪评价。
3.3 地下水功能价值评估 3.3.1 地下水使用功能分类
地下水的使用功能主要包括饮用水、饮用天然矿泉水、地热水、盐卤水、农业用水、工业用水等。本指南将饮用天然矿泉水、地热水、盐卤水等特殊矿产资源且具有较高的社会经济价值定义为“地下水特殊使用功能”;对于其他不确定使用功能的地下水定义为“其他类”。通过填报地下水使用功能清单信息(主要包括名称、所在地区、所属水文地质单元、地理坐标、使用功能基础信息、监测井信息、水质监测状况、主要水质指标等信息),完成对不同使用功能的调查,并在GIS环境下编制地下水使用功能分类图。
资料主要来源于水文地质调查、水利普查、环境影响评价报告、土地利用类型调查等,详见下表。
表11地下水使用功能清单情况表
3.3.2 地下水功能价值评估指标体系
在明确地下水使用功能的基础上,地下水功能价值等级的计算综合考虑两个方面因素:地下水水质和地下水富水性。计算公式如下:
VI=VQ×VW(3-5)
式中,VI为地下水功能价值综合指数,VQ为地下水水质,Vw为地下水富水性。不同的使用功能其VQ和VW的评分标准不同。
3.3.2.1 地下水质量现状评估
(1)饮用水、农业和工业用水及其他不确定功能用水:根据收集的资料和调查的结果对地下水质量进行评估,评估方法采用《地下水质量标准》(GB/T 14848)、《生活饮用水卫生标准》(GB 5749)中的单因子污染评价法和综合污染评价法,其评分标准见下表。
表12地下水质量现状评估分级标准
地下水质量现状评估的最终评分按单因子污染评价法和综合污染评价法中分数最高分计算,即地下水质量现状评估分级=Max(单因子污染评价分级,综合污染评价分级)。对于未列入《地下水质量标准》(GB/T 14848)、《生活饮用水卫生标准》(GB 5749)的指标,需指明检出组分名称和检出值。
(2)饮用天然矿泉水、地热水、盐卤水等特殊功能用水:凡符合相应功能水质标准的评分VQ=5,不符合的评分VQ=1。①饮用天然矿泉水水质标准参见《饮用天然矿泉水》(GB 8537)和《饮用天然矿泉水检验方法》(GB/T8538)等标准;②地热水在本指南中主要针对含有某些特有的矿物质(化学)成分、可作为理疗热矿水开发利用的地热水进行评估。地热水水质标准(水温25℃)参见下表;③地下盐卤水是一种重要的盐化工业原料,具有很高的经济价值,一般情况下其水质标准为卤化矿化度大于50g/L、盐水矿化度30-50g/L。
表13地热水水质标准(水温25℃) 单位:mg/L
注:1.本表根据以下资料综合制定:
a.1981年全国疗养学术会议修订的医疗矿泉水分类标准; b.原地矿部水文地质工程地质研究所编写的《地下水热水普查勘探方法》(地质出版社);c.卫生部文[73]卫军管第29号《关于北京站热水井水质分析和疗效观察工作总结报告》。
2.本表引自国家标准GB11615 《地热资源地质勘查规范》。
3.3.2.2 地下水富水性评估
地下水含水层的富水性表征地下水资源的埋藏条件和丰富程度,可用评估基准年的单井涌水量表征。
(1)饮用水、农业和工业用水及其他功能用水的评分标准见下表。
表14地下水富水性评分标准
(2)饮用天然矿泉水、地热水、盐卤水等特殊功能用水的富水性可根据相关调查报告或专家咨询进行评分,一般情况下特殊功能富水性高时评分VW=5,中时VW=3,少时VW=1。
3.3.3 地下水功能价值评分结果及分区
将地下水功能价值按公式(3-5)进行计算,计算结果VI值由大到小排列,根据使用功能及VI取值范围分为低、较低、中等、较高、高5个等级(见下表),在GIS环境下编辑得出不同使用功能的地下水功能价值等级分区图。
表15地下水使用功能指标评分推荐表
3.4 地下水污染现状评估
地下水污染现状评估是指在不同的地下水使用功能区内评估人类活动产生的有毒有害物质的程度。主要采用“三氮”、重金属和有机类等有毒有害污染指标,在扣除背景值的前提下进行评估,直观反映人为影响的污染状况,根据评估指标超过标准的程度进行分区。
3.4.1 对照法
根据收集的资料和调查的结果,参照《地下水质量标准》(GB/T 14848)、《生活饮用水卫生标准》(GB 5749)以及特殊使用功能水质相关标准(参见3.3.2.1)分别进行“三氮”、重金属和有机类等污染指标进行指标对照评估。若“三氮”、重金属和有机类等污染指标①在评估区内未检出,则定义为未检出区;②若有检出但未超标,则定义为检出区;③若超过相关使用功能标准限值,则定义为超标区。①和②可合并为未超标区。
3.4.2 地下水污染现状分区图
基于GIS平台,根据上述结果编制地下水污染现状分区图件,主要反映地下水中三氮、重金属和有机类污染物在评估区的分布情况。
3.5 地下水污染防治区划分 3.5.1 地下水污染防控值的计算
根据地下水污染源荷载(PI)、脆弱性(DI)和功能价值(VI)的评分结果,采用公式(3-6)计算得出不同区域的防控值。
R= PI×DI×VI(3-6)
式中,R表示评价区的防控值,PI表示污染源荷载综合指数,DI表示脆弱性综合指数,VI表示地下水功能价值综合指数。结果一般采用等间距法划分为高、中、低三个等级,在GIS环境下编辑成图。
3.5.2 地下水污染防治区划分结果和分区 3.5.2.1 保护区
①对于明确地下水饮用水水源(包括城镇及农村集中式)、特殊使用功能(一般指饮用矿泉水、地热水和盐卤水等)区域,且地下水污染现状评估结果是未超标区,则评定为相关使用功能的保护区;
②在已确定的地下水饮用水水源保护区范围内,二级保护区区划分需按照《饮用水水源保护区划分技术规范》确定的一级保护区、二级保护区及准保护区进行分区和分级。
③在已确定的地下水特殊使用功能(一般指饮用矿泉水、地热水和盐卤水等)区域,二级区划需叠加区划防控值的计算结果。根据防控值的高低确定优先等级,一般划为二级保护区(防控值高区)和准保护区(防控值中或低区)。
3.5.2.2 治理区、防控区的划分
①对于明确地下水饮用水水源、特殊使用功能区域,且地下
水污染现状评估结果为超标区,并确定为人为污染,则评定为相关使用功能的治理区;
②对于地下水饮用水水源和特殊使用功能的治理区范围,一般划分为两级,即优先治理区(已发生人为污染超标的地下水饮用水水源功能区)、重点治理区(已发生人为污染超标的特殊使用功能区)。
③对于农业用水、工业以及其他不明确地下水使用功能区域,若地下水污染现状评估结果为未超标区,则一般认定为防控区;若地下水污染现状评估结果为超标区,且确定为人为污染,则开展地下水健康风险评估(参见《地下水健康风险评估工作指南》),如健康风险评估结果未超过可接受健康风险水平,则一般认定为防控区,如健康风险评估结果超过可接受健康风险水平,则认定为治理区。
④在步骤③中划分的防控区范围内,二级区划需根据使用功能叠加区划防控值的计算结果划分。若为农业用水区,其划分为优先防控区(防控值高区)和重点防控区(防控值中或低区);若为工业及其他不明确使用功能区域,则划分为重点防控区(防控值高区)和一般防控区(防控值中或低区)。
⑤在步骤③中划分的治理区范围内,需根据使用功能叠加污染严重程度进行划分。若为农业用水,严重超标区,则划分为重点治理区;非严重超标,则为一般治理区;若为工业及其他不明确使用功能区域,若非严重超标和严重超标区,则划分为一般治理区。
3.5.2.3 区划结果
3.5.2.1节和3.5.2.2节初步确定了地下水污染防治区划分的结果,即根据地下水使用功能和污染现状得出一级区划结果,分为保护区、防控区、治理区。再根据不同的使用功能、区划防控值的高低又得到不同优先等级的二级区划结果,即一级保护区、二级保护区和准保护区;优先防控区、重点防控区和一般防控区;优先治理区、重点治理区和一般治理区,具体结果分析见下表。最后,根据评估区内行政区单元调整各一级区划和二级区划结果的边界,服务于管理需求。
有条件地区开展地下水污染防治区立体分层划分工作。需要注意的是,考虑到地层构造及沉积作用,我国很多地区(如华北平原)地层沉积以砂、砂砾石、粘性土层等相互交错出现,因此含水层存在单一层向多层转化分布的规律。所以建议在有条件的情况下分层进行区划,在单一结构含水层区和多层结构含水层区分别考虑相应的地下水脆弱性、地下水功能价值和地下水污染现状特点,获得立体式分层区划结果。
根据地下水功能价值和污染状况等因素重大变化,动态调整划分结果。如果有后续长期监测,发现了不同区域内地下水污染状况发生明显变化,则需要对划分范围进行修改,动态调整保护区、防控区和治理区的划分结果。
表16地下水污染防治区划结果分析详表
27
28
第四章 地下水污染防治区划分技术报告及成果图表
4.1 报告编制大纲 1 前言
地下水污染防治区划分原则、任务目的、范围、精度和技术路线等。 2 评估区概况
相关行政区划情况、土地利用类型、地表水系特征、水文地质条件、地下水环境特征、地下水污染源基本情况等。 3 地下水污染源荷载评估 4 地下水脆弱性评估 5 地下水功能价值评估 6 地下水污染现状评估 7 地下水污染防治区划分 8 地下水污染防治分区对策建议 4.2 成果图
成果图主要包括地下水污染源荷载、脆弱性、功能价值、污染现状评估过程中的单指标分级图和综合结果图等。基于GIS空间分析平台,各部分评估采用精度一般不小于1:25万,投影系统为北京54坐标,空间数据离散时建议采用克里金(Kriging)等方法进行插值。
29
表17地下水污染防治区划分所需成果图(GIS)需求表
30
4.3 成果表
本指南的成果表主要用来分析地下水污染源荷载、脆弱性、功能价值和污染现状评估结果的空间贡献情况,以及保护区、治理区和防控区的占地面积及空间贡献率(如表18,也可采用饼状图进行分析)。详细区划成果分析表可参见表17和附录A,可为地下水污染防治工程措施提供参考。
表18 地下水污染防治区划分析简表
31
附录A 地下水保护区、防控区及治理区评估结果分析表(参考式样)
表A.1 地下水保护区评估结果分析表
32
表A.2 地下水饮用水及特殊功能治理区评估结果分析表
33
表A.3 地下水非饮用水或特殊使用功能区域的防控区及治理区评估结果分析表
注:“其他”指不明确使用功能的地下水。
34
附录B 岩溶区域地下水脆弱性评估指标说明
1保护性盖层(P)
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(如第四项松散沉积物等土层),也包括地下水位以上的岩溶化地层(如表层带上部)。在岩溶区,保护性盖层对污染物的拦截作用显著,岩溶含水层上部覆盖的松散层通常被认为是影响地下水脆弱性的最重要因素。本指标体系中的保护性盖层是指地下水位以上的非岩溶地层(如第四项松散沉积物等土层);地下水位以上的岩溶化地层(如表层带上部)则在E因子(表层岩溶带发育强度)中进行评价。
保护性盖层厚度与水滞留时间密切相关,是评价地下水脆弱性的重要特征参数;盖层越薄,地下水脆弱性越高。根据碳酸盐岩上覆地层(土层)存在与否及其透水性可将土层分为两种情况,再按边界范围划分为四类(附表A.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脆弱性的指标,与覆盖层厚度属性共同构成评分矩阵(附表B.2)。分值越低,代表地下水脆弱性越低,系统的防污性能越强。
2土地利用类型(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脆弱性提高。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脆弱性评价中。
根据不同用途,土地类型可分为林地、草地、园地、耕地、村镇及工矿用地等五种,其属性分类详见附表B.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。
35
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,作为污染物从地表进入地下的主要途径之一,对地下水脆弱性影响巨大。
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、土层及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: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(附表B.4)。
当表层岩溶带定量测量难度较大时,还可以区域岩溶层组类型为基础进行分级(附表B.5)。覆盖型岩溶区参照附表B.5对水位之上的表层岩溶带进行分级。
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附表B.6。
36
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。结合补给类型,地面入渗补给强度对岩溶水系统脆弱性的影响详见附表B.7。降雨强度可采用当地多年日最大降雨强度平均值。
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。空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脆弱性能。附表B.8~10均可进行岩溶网络发育评分,附表B.8的分类比较宏观,适于资料不足时判断评分;附表B.9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,可定量地评价含水层岩溶网络发育特征,建议采用。另外,还可根据岩溶含水层组类型划分结果简单地确定含水层岩溶网络发育程度(附表B.10)。
37
地下水径流模数,亦称“地下径流率”,是1平方公里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/(86.4F)(附A-1)
式中,M表示地下水径流模数,L·s-1·km-2;F表示含水层分布面积,km2;Q表示地下水天然径流量,m3/d。
6评价与分级
为定量评价地下水脆弱性大小,需要对PLEIK属性进行数值计算,主要包括两个部分:权重赋值确定与指标等级划分(附表B.10)。计算方法见公式:
DI=w1×Pi+w2×Lj+w3×Ek+w4×Im+w5×Kl(附B-2)
其中,DI值为脆弱性等级,DI值越低,脆弱性越低(表8);w1、w2、w3、w4、w5为权重赋值;Pi、Lj、Ek、Im、Kl为等级分值。
各指标权重赋值可采用模糊综合矩阵法确定。方法如下:
将5项地下水脆弱性评价指标组成指标集:D=(d1,d2,…,d4,d5)=(保护性盖层,土地类型及利用程度,表层岩溶带,补给类型,岩溶网络发育程度)
首先研究指标集D对重要性的二元比较定性排序。
根据覆盖性岩溶区的水文地质条件,确定四个因子的相对重要性为:保护性盖层>土地类型及利用程度>表层岩溶带>补给类型>岩溶网络发育程度。由两两比较确定优先矩阵,再对优先矩阵进行一致矩阵转化并利用方根法进行归一化,得到最终的权重矩阵;再利用公式计算脆弱性等级:
(附A-3)
以广西柳州市、河池市、南宁市等为例计算得到的权向量为:
w=(0.29,0.24,0.20,0.16,0.11)(附A-4)
38
因此得到权重推荐值如附表B.11,如下:
根据上述各指标的评分和权重值,经计算可知岩溶地下水脆弱性综合指数取值范围为1~10。PLEIK的地下水脆弱性级别与综合指数对应关系如附表B.12所示:
附录C 土地利用现状分类及说明
土地利用现状分类参照《土地利用现状分类》国家标准(GB/T21010-2007)。
表C.1 土地利用现状分类和编码
42
43
表C.2 城镇村和工矿用地
121二级类按本表进行归并。
附录D 权重和参数敏感度分析
(1)权重的确定
对于各阶段评估中出现的权重,一般可采用本指南的推荐权重。同时,也可根据指标选择情况对指标权重进行归一化处理,使指标权重和等于20,以便进行评价结果的对比。
指标归一公式如下:
(附D-1)
式中,
为指标归一化权重,
为指标原权重,n为选取的指标个数。
(2) 参数敏感度分析
对影响评估区地下水污染源荷载、脆弱性乃至区划评估结果的因素进行敏感度分析,讨论每个指标参与评价的必要性,分析判断对各项评估影响最高和最低的指标,也是对评估指标体系选取合理性的一个检验。敏感度高的指标对评估体系有大的影响作用,在室内资料收集与外业调查中适当加强对其的关注,增加采样密度,提高数据精度。敏感度低的指标对评估体系影响较低,可以适当放松其数据要求。
目前有两种敏感度分析方法,分别是地图移除参数分析法和单参数敏感分析法。 ①地图移除参数分析
地图移除参数分析方法(Map Removal Sensitivity Analysis)是指通过从评估指标体系分析中移除一个或几个地图指标层确定评估的敏感度。公式为:
(附D-2)
式中,S表示敏感度;V和V’表示未受干扰和受干扰的指标;N和n表示计算V和V’的参数的数量。在本指南中,用所有指标计算得到的评估得分是非干扰结果,然而减少指标计算得到的评估得分是干扰结果。
②单参数敏感分析
单参数敏感分析(Single-Parameter Sensitivity)法用于评价每个参数对评估体系的影响。该方法计算了每个参数的有效权重。
有效权重是每个指标评分和相应权重乘积占用评估结果指数求得的百分比,计算公式如下:
(附D-3)
式中,W表示每个参数的有效权重;Pr和Pw表示每个参数的等级和权重;V表示评估结果指数值。
附件4
地下水污染防治区划分
工作指南
(试行)
2014年10月
目 次
第一章 总则 ........................................................ 1
1.1 编制目的 ................................................... 1
1.2 适用范围 ................................................... 1
1.3 编制依据 ................................................... 1
1.4 术语与定义 ................................................. 2
1.5 指导原则 ................................................... 3
1.6 组织编制单位 ............................................... 3
第二章 工作内容与流程 .............................................. 4
2.1 工作内容 ................................................... 4
2.2 工作流程 ................................................... 4
第三章 地下水污染防治区划分方法 .................................... 7
3.1 地下水污染源荷载评估 ....................................... 7
3.2 地下水脆弱性评估 .......................................... 14
3.3 地下水功能价值评估 ........................................ 19
3.4 地下水污染现状评估 ........................................ 23
3.5 地下水污染防治区划分 ...................................... 24
第四章 地下水污染防治区划分技术报告及成果图表 ..................... 29
4.1 报告编制大纲 .............................................. 29
4.2 成果图 .................................................... 29
4.3 成果表 .................................................... 31
附录 A地下水保护区、防控区及治理区评估结果分析表(参考式样) ...... 32
附录 B岩溶区域地下水脆弱性评估指标说明 ............................ 35
附录 C土地利用现状分类及说明 ...................................... 40
附录 D权重和参数敏感度分析 ........................................ 45
地下水污染防治区划分工作指南
(试行)
第一章 总 则
1.1 编制目的
为贯彻落实《全国地下水污染防治规划(2011-2020年)》,推进我国地下水污染防治工作,规范地下水污染防治区划分工作,根据《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《地下水质量标准》(GB/T 14848)及相关法律、法规、标准、文件,编制《地下水污染防治区划分工作指南(试行)》(以下简称“指南”)。
1.2 适用范围
1.2.1 本指南适用于区域尺度地下水污染防治区划分,评估区面积一般不小于0.4万km2,精度一般不小于1:25万。
1.2.2本指南主要包括开展地下水污染防治区划分工作的主要工作内容、工作流程、技术方法、报告图集编制要求等方面。
1.3 编制依据
《中华人民共和国环境保护法》
《中华人民共和国水污染防治法》
《全国地下水污染防治规划(2011-2020年)》
GB/T 14175 水文地质术语
GB/T 14848 地下水质量标准
GB 3838 地表水环境质量标准
GB 5749 生活饮用水卫生标准
GB 5084 农田灌溉水质标准
GB 8537 饮用天然矿泉水
GB/T 8538 饮用天然矿泉水检验方法
GB 11615 地热资源地质勘查规范
GB 15218 地下水资源分类分级标准
GB/T 21010 土地利用现状分类
HJ/T 164 地下水环境监测技术规范
HJ 610 环境影响评估技术导则地下水环境
HJ/T 338 饮用水水源保护区划分技术规范
当上述标准和文件被修订时,使用其最新版本。
1.4 术语与定义
下列术语和定义适用于本指南。
地下水污染源荷载:指污染源对地下水产生影响程度的大小,取决于污染源的位置、类型以及污染物迁移转化规律等。
地下水脆弱性:由于自然条件变化或人类活动影响,地下水遭受破坏的趋向和可能性,它反映了地下水对自然和(或)人类活动影响的应付能力。
地下水功能价值:根据地下水埋藏条件、富水性、水质等,可为地下水开发利用服务的、具有现实或潜在经济意义的功能价值。
地下水污染防治区划分:基于地下水使用功能和污染现状特征,结合地下水污染源荷载、脆弱性和功能价值评估结果,对地
下水污染防治类型和等级提出分区。
1.5 指导原则
(1)简单实用原则:地下水污染防治区划分的方法原理简单且实用性强,结合地下水环境保护需求和经济社会发展规划,提出科学合理的污染防治分区建议;
(2)系统完整原则:综合考虑水文地质单元及行政区划,划定防治分区的范围;
(3)分区分级原则:根据地下水污染源荷载、脆弱性、功能价值以及污染状况,确定保护区、防控区及治理区等三类分区,根据区划防控值确定不同分区的地下水污染防治的对策建议;
(4)动态调整原则:根据评估区地下水污染荷载、地下水污染状况等因素的重大变化情况,结合地下水环境管理需要,对地下水污染防治的区划结果进行动态调整。
1.6 组织编制单位
本指南由环境保护部污染防治司组织编写,环境保护部环境规划院、北京师范大学、清华大学、中国地质科学院水文地质环境地质研究所、中国地质科学院岩溶地质研究所等单位起草编制。
第二章 工作内容和流程
2.1 工作内容
综合考虑地下水水文地质结构、脆弱性、污染状况、水资源禀赋和行政区划等因素,建立地下水污染防治区划分体系,划定地下水污染治理区、防控区及保护区。
将保护区划分为一级保护区、二级保护区及准保护区;防控区划分为优先防控区、重点防控区和一般防控区;治理区划分为优先治理区、重点治理区和一般治理区。
2.2 工作流程
地下水污染防治区划分工作的流程见图1,具体内容如下:
(1)确定评估范围。以行政区或地下水系统为评估范围。
(2)收集资料。根据地下水污染源荷载、脆弱性、功能价值、污染现状评估的指标体系,收集相关数据资料,并开展必要的补充调查工作。
(3)地下水污染源荷载、脆弱性和功能价值的指标体系评估。根据资料分析结果,采用各指标体系的评估方法,开展地下水污染源荷载分区、地下水脆弱性分区、地下水功能价值分区等工作。
(4)地下水污染现状评估。根据地下水质量目标、标准限值、对照值(或背景值)开展地下水污染现状评估,评估指标主要是“三氮”(指硝酸盐氮、亚硝酸盐氮及氨氮)、重金属(第一类:铅、汞、铬、镉和类金属砷等;第二类:铊、锰、铋、镍、
锌、锡、铜、钼等)和有机类等污染指标,分别形成“三氮”、重金属和有机类等污染分布图。
(5)地下水污染防治区划分。根据地下水使用功能和污染现状评估结果,划分保护区、治理区的一级区和二级区,以及防控区一级区;通过地下水污染源荷载、脆弱性、功能价值的图层叠加,划分防控区二级区;根据区划防控值,确定地下水污染防治的优先等级,提出针对性的地下水污染防治对策建议。
(6)编制报告和成果图表。汇总和综合分析各阶段成果,编写地下水污染防治区划分技术报告和图表。
图1地下水污染防治区划分工作流程图
第三章 地下水污染防治区划分方法
3.1 地下水污染源荷载评估
3.1.1 地下水重点污染源分类
地下水重点污染源主要包括工业污染源、矿山开采区、危险废物处置场、垃圾填埋场、加油站、农业污染源和高尔夫球场等。通过填写污染源清单信息(主要包括名称、所在地区、所属水文地质单元、地理坐标、重点污染源基础信息、监测井信息和水质监测状况、主要污染指标等信息),完成对不同污染源的调查。地表污水主要指水质为V类和劣于V类的地表水体,通过填写监测断面的水质监测状况、主要污染指标等信息完成调查。
资料来源为污染源普查、土壤污染状况调查、环境影响评估报告等,详见下表。
表1污染源范围、资料来源及归属部门
3.1.2 单个污染源荷载风险评估指标体系
单个地下水污染源荷载风险计算公式如下:
P=T×L×Q(3-1)
式中,P表示污染源荷载风险指数,T表示污染物毒性,L表示污染源释放可能性,Q表示可能释放污染物的量。
图2污染源荷载评估指标体系
3.1.2.1 污染物毒性
污染物的毒性考虑污染物的物理化学性质、降解、迁移性等因素,与受体的致癌或非致癌风险直接相关,因此筛选和识别有毒、致癌风险较高的污染物是毒性指标评估的基础。在污染物指标明确的情况下,优先采用表2的毒性评分,存在多种污染物时一般取毒性最高的T作为计算值;若无法确定污染物指标时,采用表3进行计算。
缓冲区半径是指在污染源占地面积的基础上污染物可能迁移扩散的半径范围,主要与污染物类型有关。
表2主要污染物及其毒性评分表
注:(1)C为致癌物质,N为非致癌物质;D为比水重的非水相有机物,L为比水轻的非水相有机物。
表3污染源毒性指标评分表
3.1.2.2 污染源释放可能性
污染源释放可能性与其防护措施有着密切关系。一般情况下,有防护措施且存在年限时间较短,污染源释放可能性较低;若由于时间久、防护措施维护不当等原因,污染源释放可能性会增加;若未采取任何防护措施,污染源释放可能性认定为1,评
分标准见下表。
表4污染物释放可能性分级标准
3.1.2.3 可能释放污染物的量
可能释放污染物的量与污染源规模、污染物排放量等因素相关,污染源规模越大,污染物排放量越高,则可能释放到地下水中污染物的量越大,分级及评分标准见下表。
表5可能释放污染物的量分级及评分表
注: 1.矿山类型请参见“矿山生产建设规模分类一览表”(国土资发[2004]208号)。
2.
规模化养殖场评分中,可根据已知多少(只)鸡或是(头)牛猪羊,按以下表格初步估算出COD排放量:
出处《总量核查核算细则》。
3.1.2.4 单个污染源荷载风险等级划分
将单个污染源风险按公式(3-1)进行计算,计算结果P值由大到小排列,根据取值范围分为低、较低、中等、较高、高5个等级,在GIS环境下编辑得出每一类污染源的荷载风险等级分区图。
3.1.3 综合污染源荷载评估方法
依据各污染源计算结果迭加形成污染源荷载等级图。荷载综合指数计算公式:
PI=∑Wi×Pi(3-2)
式中,PI表示污染源荷载综合指数,Wi表示第i类污染源类型的权重(见下表),Pi表示第i类污染源的荷载。PI值越大,表明污染源荷载越大。
表6荷载指标权重Wi推荐值表
3.1.4 地下水污染源荷载评分结果及分区
对地下水污染源荷载综合指数(PI)进行等间距分级,一般划分成五级,按污染源荷载由强到弱依次为强、较强、中等、较弱、
弱,在GIS环境下编辑得出地下水污染源荷载评估综合分区图。
表7地下水污染源荷载评价标准
3.2 地下水脆弱性评估
地下水脆弱性评估主要针对我国浅层地下水的水文地质条件,提出适合的孔隙潜水、岩溶水及裂隙水的地下水脆弱性评估方法,得出在天然状态下地下水对污染所表现的本质敏感属性。地下水脆弱性评估与污染源或污染物的性质和类型无关,取决于地下水所处的地质与水文地质条件,是静态、不可变和人为不可控制的。因此地下水脆弱性评估首要是判别地下水类型,然后识别不同类型地下水脆弱性的主控因素,并收集相应的指标资料。
资料来源于水文地质调查、环境地质调查、气象、土壤质地类型、地下水监测孔钻孔报告等。
3.2.1 孔隙潜水脆弱性评估
孔隙潜水脆弱性评估建议采用DRASTIC模型。该模型在应用时假设以下条件成立:(1)污染物由地表经土壤层、包气带进入含水层;(2)污染物随水流入渗到地下水中;(3)污染物随水流动。
DRASTIC模型由地下水位埋深(D)、净补给量(R)、含水层厚度(A)、土壤带介质(S)、地形(T)、包气带介质类型(I)和含水层渗透系数(C)等7个水文地质参数组成。模型中每个指标都分成几个区段,每个区段赋予评分。然后根据每个指标对脆弱性影响大小,参考附录B计算相应权重,最后通过加权求和,得到地下水脆弱性指数(DI)。
DI=DWDR+RWRR+AWAR+SWSR+TWTR+IWIR+CWCR(3-3) 式中,DI表示地下水脆弱性指数,字母D、R、A、S、T、I、C说明参见表8,下标R表示指标值,下标W表示指标的权重。根据DI值,将脆弱性分为低脆弱性、较低脆弱性、中脆弱性、较高脆弱性和高脆弱性等类别。DI值越高,地下水脆弱性越高,反之脆弱性越低。
孔隙潜水脆弱性各评估指标的数据来源、说明及建议权重见表9,指标等级划分和赋值见表10。
表8 DRASTIC模型各指标说明和权重建议值
表9孔隙潜水脆弱性评估指标等级划分和赋值
根据上述各指标的评分和权重值,经计算可知地下水脆弱性综合指数取值范围为20~200。DRASTIC的地下水脆弱性级别与综合指数对应关系如下表所示:
表10孔隙水脆弱性评价标准
3.2.2 岩溶水脆弱性评估
岩溶地下水脆弱性评估可根据岩溶地区的特点和评估尺度建立相应指标体系。对比例尺大于1:5万的区域评价推荐使用PLEIK模型,对比例尺小于1:5万的大区域评价推荐使用REKST模型。不同类型的评估区可根据自然地理特征和水文地质特征对评估指标进行适当调整。
(1)PLEIK模型
该模型共包括5个指标:P为保护性盖层厚度,L为土地利用类型,E为表层岩溶带发育强度,I为补给类型,K为岩溶网络系统发育程度。具体评估过程请参考附录B。
(2)REKST模型
该模型共包括5个指标:R为岩石岩性,E为表层岩溶(补给量R或径流模数M),K为岩溶化程度(或含水层A),S为土壤层,T为地形。REKST模型参数的权重是根据研究区实际情况来分配的,推荐权重为2:5:3:4:1,其地下水脆弱性指标由下式确定:
REKST=2×R+5×K+3×E+4×S+1×T(3-4)
3.2.3 裂隙水脆弱性评估
裂隙水是指保存在坚硬岩石裂隙中的地下水,主要分布于基岩山区,平原区埋藏于松散沉积物之下的基岩中,地表很少出露。裂隙水具有强烈的非均匀性、各向异性和随机性。本指南推荐采用DRASTIC模型进行评估计算,评估方法及参数使用可参照3.2.1(孔隙水脆弱性评估)所述进行计算。
3.2.4 地下水脆弱性评分结果及分区
综上,地下水脆弱性评估结果是对地下水脆弱性指数进行分级,一般划分成五级,按脆弱性由高到低依次为高、较高、中等、较低、低,在GIS环境下编辑得出地下水脆弱性评估分区图。对评估地区的地下水脆弱性进行定期跟踪评价。
3.3 地下水功能价值评估 3.3.1 地下水使用功能分类
地下水的使用功能主要包括饮用水、饮用天然矿泉水、地热水、盐卤水、农业用水、工业用水等。本指南将饮用天然矿泉水、地热水、盐卤水等特殊矿产资源且具有较高的社会经济价值定义为“地下水特殊使用功能”;对于其他不确定使用功能的地下水定义为“其他类”。通过填报地下水使用功能清单信息(主要包括名称、所在地区、所属水文地质单元、地理坐标、使用功能基础信息、监测井信息、水质监测状况、主要水质指标等信息),完成对不同使用功能的调查,并在GIS环境下编制地下水使用功能分类图。
资料主要来源于水文地质调查、水利普查、环境影响评价报告、土地利用类型调查等,详见下表。
表11地下水使用功能清单情况表
3.3.2 地下水功能价值评估指标体系
在明确地下水使用功能的基础上,地下水功能价值等级的计算综合考虑两个方面因素:地下水水质和地下水富水性。计算公式如下:
VI=VQ×VW(3-5)
式中,VI为地下水功能价值综合指数,VQ为地下水水质,Vw为地下水富水性。不同的使用功能其VQ和VW的评分标准不同。
3.3.2.1 地下水质量现状评估
(1)饮用水、农业和工业用水及其他不确定功能用水:根据收集的资料和调查的结果对地下水质量进行评估,评估方法采用《地下水质量标准》(GB/T 14848)、《生活饮用水卫生标准》(GB 5749)中的单因子污染评价法和综合污染评价法,其评分标准见下表。
表12地下水质量现状评估分级标准
地下水质量现状评估的最终评分按单因子污染评价法和综合污染评价法中分数最高分计算,即地下水质量现状评估分级=Max(单因子污染评价分级,综合污染评价分级)。对于未列入《地下水质量标准》(GB/T 14848)、《生活饮用水卫生标准》(GB 5749)的指标,需指明检出组分名称和检出值。
(2)饮用天然矿泉水、地热水、盐卤水等特殊功能用水:凡符合相应功能水质标准的评分VQ=5,不符合的评分VQ=1。①饮用天然矿泉水水质标准参见《饮用天然矿泉水》(GB 8537)和《饮用天然矿泉水检验方法》(GB/T8538)等标准;②地热水在本指南中主要针对含有某些特有的矿物质(化学)成分、可作为理疗热矿水开发利用的地热水进行评估。地热水水质标准(水温25℃)参见下表;③地下盐卤水是一种重要的盐化工业原料,具有很高的经济价值,一般情况下其水质标准为卤化矿化度大于50g/L、盐水矿化度30-50g/L。
表13地热水水质标准(水温25℃) 单位:mg/L
注:1.本表根据以下资料综合制定:
a.1981年全国疗养学术会议修订的医疗矿泉水分类标准; b.原地矿部水文地质工程地质研究所编写的《地下水热水普查勘探方法》(地质出版社);c.卫生部文[73]卫军管第29号《关于北京站热水井水质分析和疗效观察工作总结报告》。
2.本表引自国家标准GB11615 《地热资源地质勘查规范》。
3.3.2.2 地下水富水性评估
地下水含水层的富水性表征地下水资源的埋藏条件和丰富程度,可用评估基准年的单井涌水量表征。
(1)饮用水、农业和工业用水及其他功能用水的评分标准见下表。
表14地下水富水性评分标准
(2)饮用天然矿泉水、地热水、盐卤水等特殊功能用水的富水性可根据相关调查报告或专家咨询进行评分,一般情况下特殊功能富水性高时评分VW=5,中时VW=3,少时VW=1。
3.3.3 地下水功能价值评分结果及分区
将地下水功能价值按公式(3-5)进行计算,计算结果VI值由大到小排列,根据使用功能及VI取值范围分为低、较低、中等、较高、高5个等级(见下表),在GIS环境下编辑得出不同使用功能的地下水功能价值等级分区图。
表15地下水使用功能指标评分推荐表
3.4 地下水污染现状评估
地下水污染现状评估是指在不同的地下水使用功能区内评估人类活动产生的有毒有害物质的程度。主要采用“三氮”、重金属和有机类等有毒有害污染指标,在扣除背景值的前提下进行评估,直观反映人为影响的污染状况,根据评估指标超过标准的程度进行分区。
3.4.1 对照法
根据收集的资料和调查的结果,参照《地下水质量标准》(GB/T 14848)、《生活饮用水卫生标准》(GB 5749)以及特殊使用功能水质相关标准(参见3.3.2.1)分别进行“三氮”、重金属和有机类等污染指标进行指标对照评估。若“三氮”、重金属和有机类等污染指标①在评估区内未检出,则定义为未检出区;②若有检出但未超标,则定义为检出区;③若超过相关使用功能标准限值,则定义为超标区。①和②可合并为未超标区。
3.4.2 地下水污染现状分区图
基于GIS平台,根据上述结果编制地下水污染现状分区图件,主要反映地下水中三氮、重金属和有机类污染物在评估区的分布情况。
3.5 地下水污染防治区划分 3.5.1 地下水污染防控值的计算
根据地下水污染源荷载(PI)、脆弱性(DI)和功能价值(VI)的评分结果,采用公式(3-6)计算得出不同区域的防控值。
R= PI×DI×VI(3-6)
式中,R表示评价区的防控值,PI表示污染源荷载综合指数,DI表示脆弱性综合指数,VI表示地下水功能价值综合指数。结果一般采用等间距法划分为高、中、低三个等级,在GIS环境下编辑成图。
3.5.2 地下水污染防治区划分结果和分区 3.5.2.1 保护区
①对于明确地下水饮用水水源(包括城镇及农村集中式)、特殊使用功能(一般指饮用矿泉水、地热水和盐卤水等)区域,且地下水污染现状评估结果是未超标区,则评定为相关使用功能的保护区;
②在已确定的地下水饮用水水源保护区范围内,二级保护区区划分需按照《饮用水水源保护区划分技术规范》确定的一级保护区、二级保护区及准保护区进行分区和分级。
③在已确定的地下水特殊使用功能(一般指饮用矿泉水、地热水和盐卤水等)区域,二级区划需叠加区划防控值的计算结果。根据防控值的高低确定优先等级,一般划为二级保护区(防控值高区)和准保护区(防控值中或低区)。
3.5.2.2 治理区、防控区的划分
①对于明确地下水饮用水水源、特殊使用功能区域,且地下
水污染现状评估结果为超标区,并确定为人为污染,则评定为相关使用功能的治理区;
②对于地下水饮用水水源和特殊使用功能的治理区范围,一般划分为两级,即优先治理区(已发生人为污染超标的地下水饮用水水源功能区)、重点治理区(已发生人为污染超标的特殊使用功能区)。
③对于农业用水、工业以及其他不明确地下水使用功能区域,若地下水污染现状评估结果为未超标区,则一般认定为防控区;若地下水污染现状评估结果为超标区,且确定为人为污染,则开展地下水健康风险评估(参见《地下水健康风险评估工作指南》),如健康风险评估结果未超过可接受健康风险水平,则一般认定为防控区,如健康风险评估结果超过可接受健康风险水平,则认定为治理区。
④在步骤③中划分的防控区范围内,二级区划需根据使用功能叠加区划防控值的计算结果划分。若为农业用水区,其划分为优先防控区(防控值高区)和重点防控区(防控值中或低区);若为工业及其他不明确使用功能区域,则划分为重点防控区(防控值高区)和一般防控区(防控值中或低区)。
⑤在步骤③中划分的治理区范围内,需根据使用功能叠加污染严重程度进行划分。若为农业用水,严重超标区,则划分为重点治理区;非严重超标,则为一般治理区;若为工业及其他不明确使用功能区域,若非严重超标和严重超标区,则划分为一般治理区。
3.5.2.3 区划结果
3.5.2.1节和3.5.2.2节初步确定了地下水污染防治区划分的结果,即根据地下水使用功能和污染现状得出一级区划结果,分为保护区、防控区、治理区。再根据不同的使用功能、区划防控值的高低又得到不同优先等级的二级区划结果,即一级保护区、二级保护区和准保护区;优先防控区、重点防控区和一般防控区;优先治理区、重点治理区和一般治理区,具体结果分析见下表。最后,根据评估区内行政区单元调整各一级区划和二级区划结果的边界,服务于管理需求。
有条件地区开展地下水污染防治区立体分层划分工作。需要注意的是,考虑到地层构造及沉积作用,我国很多地区(如华北平原)地层沉积以砂、砂砾石、粘性土层等相互交错出现,因此含水层存在单一层向多层转化分布的规律。所以建议在有条件的情况下分层进行区划,在单一结构含水层区和多层结构含水层区分别考虑相应的地下水脆弱性、地下水功能价值和地下水污染现状特点,获得立体式分层区划结果。
根据地下水功能价值和污染状况等因素重大变化,动态调整划分结果。如果有后续长期监测,发现了不同区域内地下水污染状况发生明显变化,则需要对划分范围进行修改,动态调整保护区、防控区和治理区的划分结果。
表16地下水污染防治区划结果分析详表
27
28
第四章 地下水污染防治区划分技术报告及成果图表
4.1 报告编制大纲 1 前言
地下水污染防治区划分原则、任务目的、范围、精度和技术路线等。 2 评估区概况
相关行政区划情况、土地利用类型、地表水系特征、水文地质条件、地下水环境特征、地下水污染源基本情况等。 3 地下水污染源荷载评估 4 地下水脆弱性评估 5 地下水功能价值评估 6 地下水污染现状评估 7 地下水污染防治区划分 8 地下水污染防治分区对策建议 4.2 成果图
成果图主要包括地下水污染源荷载、脆弱性、功能价值、污染现状评估过程中的单指标分级图和综合结果图等。基于GIS空间分析平台,各部分评估采用精度一般不小于1:25万,投影系统为北京54坐标,空间数据离散时建议采用克里金(Kriging)等方法进行插值。
29
表17地下水污染防治区划分所需成果图(GIS)需求表
30
4.3 成果表
本指南的成果表主要用来分析地下水污染源荷载、脆弱性、功能价值和污染现状评估结果的空间贡献情况,以及保护区、治理区和防控区的占地面积及空间贡献率(如表18,也可采用饼状图进行分析)。详细区划成果分析表可参见表17和附录A,可为地下水污染防治工程措施提供参考。
表18 地下水污染防治区划分析简表
31
附录A 地下水保护区、防控区及治理区评估结果分析表(参考式样)
表A.1 地下水保护区评估结果分析表
32
表A.2 地下水饮用水及特殊功能治理区评估结果分析表
33
表A.3 地下水非饮用水或特殊使用功能区域的防控区及治理区评估结果分析表
注:“其他”指不明确使用功能的地下水。
34
附录B 岩溶区域地下水脆弱性评估指标说明
1保护性盖层(P)
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(如第四项松散沉积物等土层),也包括地下水位以上的岩溶化地层(如表层带上部)。在岩溶区,保护性盖层对污染物的拦截作用显著,岩溶含水层上部覆盖的松散层通常被认为是影响地下水脆弱性的最重要因素。本指标体系中的保护性盖层是指地下水位以上的非岩溶地层(如第四项松散沉积物等土层);地下水位以上的岩溶化地层(如表层带上部)则在E因子(表层岩溶带发育强度)中进行评价。
保护性盖层厚度与水滞留时间密切相关,是评价地下水脆弱性的重要特征参数;盖层越薄,地下水脆弱性越高。根据碳酸盐岩上覆地层(土层)存在与否及其透水性可将土层分为两种情况,再按边界范围划分为四类(附表A.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脆弱性的指标,与覆盖层厚度属性共同构成评分矩阵(附表B.2)。分值越低,代表地下水脆弱性越低,系统的防污性能越强。
2土地利用类型(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脆弱性提高。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脆弱性评价中。
根据不同用途,土地类型可分为林地、草地、园地、耕地、村镇及工矿用地等五种,其属性分类详见附表B.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。
35
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,作为污染物从地表进入地下的主要途径之一,对地下水脆弱性影响巨大。
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、土层及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: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(附表B.4)。
当表层岩溶带定量测量难度较大时,还可以区域岩溶层组类型为基础进行分级(附表B.5)。覆盖型岩溶区参照附表B.5对水位之上的表层岩溶带进行分级。
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附表B.6。
36
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。结合补给类型,地面入渗补给强度对岩溶水系统脆弱性的影响详见附表B.7。降雨强度可采用当地多年日最大降雨强度平均值。
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。空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脆弱性能。附表B.8~10均可进行岩溶网络发育评分,附表B.8的分类比较宏观,适于资料不足时判断评分;附表B.9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,可定量地评价含水层岩溶网络发育特征,建议采用。另外,还可根据岩溶含水层组类型划分结果简单地确定含水层岩溶网络发育程度(附表B.10)。
37
地下水径流模数,亦称“地下径流率”,是1平方公里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/(86.4F)(附A-1)
式中,M表示地下水径流模数,L·s-1·km-2;F表示含水层分布面积,km2;Q表示地下水天然径流量,m3/d。
6评价与分级
为定量评价地下水脆弱性大小,需要对PLEIK属性进行数值计算,主要包括两个部分:权重赋值确定与指标等级划分(附表B.10)。计算方法见公式:
DI=w1×Pi+w2×Lj+w3×Ek+w4×Im+w5×Kl(附B-2)
其中,DI值为脆弱性等级,DI值越低,脆弱性越低(表8);w1、w2、w3、w4、w5为权重赋值;Pi、Lj、Ek、Im、Kl为等级分值。
各指标权重赋值可采用模糊综合矩阵法确定。方法如下:
将5项地下水脆弱性评价指标组成指标集:D=(d1,d2,…,d4,d5)=(保护性盖层,土地类型及利用程度,表层岩溶带,补给类型,岩溶网络发育程度)
首先研究指标集D对重要性的二元比较定性排序。
根据覆盖性岩溶区的水文地质条件,确定四个因子的相对重要性为:保护性盖层>土地类型及利用程度>表层岩溶带>补给类型>岩溶网络发育程度。由两两比较确定优先矩阵,再对优先矩阵进行一致矩阵转化并利用方根法进行归一化,得到最终的权重矩阵;再利用公式计算脆弱性等级:
(附A-3)
以广西柳州市、河池市、南宁市等为例计算得到的权向量为:
w=(0.29,0.24,0.20,0.16,0.11)(附A-4)
38
因此得到权重推荐值如附表B.11,如下:
根据上述各指标的评分和权重值,经计算可知岩溶地下水脆弱性综合指数取值范围为1~10。PLEIK的地下水脆弱性级别与综合指数对应关系如附表B.12所示:
附录C 土地利用现状分类及说明
土地利用现状分类参照《土地利用现状分类》国家标准(GB/T21010-2007)。
表C.1 土地利用现状分类和编码
42
43
表C.2 城镇村和工矿用地
121二级类按本表进行归并。
附录D 权重和参数敏感度分析
(1)权重的确定
对于各阶段评估中出现的权重,一般可采用本指南的推荐权重。同时,也可根据指标选择情况对指标权重进行归一化处理,使指标权重和等于20,以便进行评价结果的对比。
指标归一公式如下:
(附D-1)
式中,
为指标归一化权重,
为指标原权重,n为选取的指标个数。
(2) 参数敏感度分析
对影响评估区地下水污染源荷载、脆弱性乃至区划评估结果的因素进行敏感度分析,讨论每个指标参与评价的必要性,分析判断对各项评估影响最高和最低的指标,也是对评估指标体系选取合理性的一个检验。敏感度高的指标对评估体系有大的影响作用,在室内资料收集与外业调查中适当加强对其的关注,增加采样密度,提高数据精度。敏感度低的指标对评估体系影响较低,可以适当放松其数据要求。
目前有两种敏感度分析方法,分别是地图移除参数分析法和单参数敏感分析法。 ①地图移除参数分析
地图移除参数分析方法(Map Removal Sensitivity Analysis)是指通过从评估指标体系分析中移除一个或几个地图指标层确定评估的敏感度。公式为:
(附D-2)
式中,S表示敏感度;V和V’表示未受干扰和受干扰的指标;N和n表示计算V和V’的参数的数量。在本指南中,用所有指标计算得到的评估得分是非干扰结果,然而减少指标计算得到的评估得分是干扰结果。
②单参数敏感分析
单参数敏感分析(Single-Parameter Sensitivity)法用于评价每个参数对评估体系的影响。该方法计算了每个参数的有效权重。
有效权重是每个指标评分和相应权重乘积占用评估结果指数求得的百分比,计算公式如下:
(附D-3)
式中,W表示每个参数的有效权重;Pr和Pw表示每个参数的等级和权重;V表示评估结果指数值。