（水文学及水资源专业论文）龙口市平原区地下水污染风险评价研究.pdf

g r o u n d w a t e rc o n t a m i n a t i o nr i s ka s s e s s m e n t i np l a i na r e ao fl o n g k o uc i t y b y l il i n g l i n g u n d e rt h es u p e r v i s i o no f p r o f m az h e n m i n z h a n gb a o x i a n g at h e s i ss u b m i t t e dt ot h eu n i v e r s i t yo fj i n a n i np a r t i a lf u l f d m e n to ft h er e q u i r e m e n t s f o rt h e d e g r e eo f m a s t e ro fe n g i n e e r i n g u n i v e r s i t yo f j i n a n j i n a n ，s h a n d o n g ，p r c h i n a m a y ，2 0 1 0 3删3 肌7舢7m 4 惴7iiiil舢y 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：查金至全 e l 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解济南大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被 查阅和借鉴；本人授权济南大学可以将学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和 汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：查乏至之导师签名：日期：乏里左：步 济南大学硕士学位论文 曼曼曼曼曼皇曼曼曼鼍i i _m m m _ - - _ _ - - m m m m m mm o 皇! ! 曼曼曼曼! 曼! 曼曼 目录 摘要、0 r a b s t r a c t 。v i i 第一章绪论 1 1 课题来源1 1 2 选题的目的和意义1 1 3 地下水污染风险的内涵2 1 4 地下水污染风险评价国内外研究进展2 1 4 1 国外研究进展一2 1 4 2 国内研究进展4 1 5 主要研究内容及创新点6 1 5 1 主要研究内容和方法6 1 5 2 创新点7 1 6 使用软件介绍8 1 6 1m a p g i s 介绍8 1 6 2m a t l a b 介绍8 第二章研究区概况 2 1 区域自然地理一1 1 2 1 1 地理位置1 1 2 1 2 水文气象1 1 2 1 3 土壤植被1 2 2 2 社会经济13 2 3 地形地貌13 2 4 水文地质条件1 4 2 4 1 含水层特征1 4 2 4 2 地下水的补径排特征1 4 2 4 3 地下水的动态特征1 5 第三章龙口市平原区地下水污染源灾害分级1 7 3 1 地下水污染源调查1 7 3 1 1 地下水污染源类型1 7 i 5 1 2 单因素评分值计算4 5 5 1 3 熵权的确定4 7 5 1 4 地下水价值指数计算4 8 5 2 基于g i s 与m a t l a b 的地下水价值评价。4 9 5 2 1 模糊评价标准的建立4 9 5 2 2 评价指标的参数分区5 1 5 2 3 地下水价值评价过程5 6 5 2 4 评价结果分析。6 l 第六章 龙口市平原区地下水污染风险评价6 3 6 1 地下水污染风险评价过程6 3 6 2 评价结果分析6 6 济南大学硕士学位论文 6 3 风险管理建议6 7 第七章结论及建议7 1 参考文献7 3 致谢7 9 附录a攻读学位其间发表论文目录 附录bm a t l a b 程序代码8 3 i i i 济南大学硕士学位论文 ! ! ! m m ， 摘要 地下水是水资源的重要组成部分，在保障我国城乡居民生活、支撑社会经济可持 续发展和维持生态平衡等方面发挥着重要的作用。但是，随着经济的迅速发展、人口 的不断增长和城市化进程的加快，地下水污染日益严重。地下水的污染导致可利用资 源量日渐减少，加剧了水资源危机和供需矛盾，直接影响了工农业的生产，对生态环 境和人类健康造成了危害。采取区域地下水保护方针是最基本、也是最经济有效的预 防地下水污染的方法，进行地下水污染风险评价研究将为其提供重要的理论依据。 地下水污染风险定义为地下水污染的概率与污染后果之乘积。一般用地下水污染 源的灾害分级代替地下水污染的概率，合并地下水脆弱性图与地下水价值图可取代 地下水污染后果。地下水污染风险性高是指高价值的地下水资源将会受到灾害高的污 染源的污染。按照这一评价思路，本文以龙口市平原区为例，针对我国北方滨海地区 地下水开发利用与保护过程中的问题，进行了区域地下水污染风险评价研究，主要内 容如下： ( 1 ) 全面分析和总结了目前国内外地下水污染风险的概念及地下水污染风险评 价方法的研究现状和水平，指出了目前地下水污染风险研究中存在的一些问题。 ( 2 ) 详细调查了龙口市平原区地下水污染源的主要类型及分布情况，采用简单 评判与详细分级相结合的方法，将研究区地下水污染源灾害分为高、中、低三个级别， 并进行了不同级别分区的制图，得到污染源灾害分级结果。 ( 3 ) 从影响地下水脆弱性的因素出发，根据研究区的具体情况和可获得资料的 情况，选取目前应用最广泛的d r a s t i c 评价指标体系进行了研究区地下水脆弱性评 价。基于m a p g i s 软件，对7 个不同评价指标进行了分区制图并进行了空间合并。 根据d r a s t i c 脆弱性指数的大小，将研究区地下水脆弱性分为5 个等级：高脆弱性、 较高脆弱性、中等脆弱性、较低脆弱性、低脆弱性，并对脆弱性评价结果进行了分析。 ( 4 ) 地下水的总价值由“开采价值”和“原位价值”两部分组成。本文以地下水总 价值组成的两个方面作为分析的基本框架，结合研究区的具体情况，选取人口密度、 人均地区生产总值、地下水水质、地下水超采程度、地下水资源模数作为评价指标体 系，建立了熵权模糊评价模型，应用m a t l a b 软件实现各指标权重及评分的计算。 根据地下水价值指数的大小，基于m a p g i s 软件得到地下水价值分区评价结果。 ( 5 ) 合并地下水价值评价分区图和地下水脆弱性图得到地下水保护紧迫性图， v v i 济南大学硕士学位论文 a bs t r a c t g r o u n d w a t e ri sa ni m p o r t a n tc o m p o n e n to fw a t e rr e s o u r c e s ，w h i c hp l a y sa i li m p o r t a n t p a r ti np r o t e c t i n gu r b a na n dr u r a lr e s i d e n t s ，s u p p o r t i n gs u s t a i n a b l e s o c i o e c o n o m i c d e v e l o p m e n ta n dm a i n t a i n i n gt h ee c o l o g i c a lb a l a n c e h o w e v e r , g r o u n d w a t e rc o n t a m i n a t i o n b e c o m e sm o r ea n dm o r es e r i o u s ，w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fe c o n o m y , c o n t i n u e dg r o w t h o fp o p u l a t i o na n dt h ea c c e l e r a t i o no fu r b a n i z a t i o n t h ec o n t a m i n a t i o nl e dt od e c r e a s i n gt h e a m o u n to fa v a i l a b l er e s o u r c e sa n de x a c e r b a t i n gt h ew a t e rc r i s i sa n dc o n t r a d i c t i o nb e t w e e n s u p p l ya n dd e m a n d ，d i r e c t l yi n f l u e n c et h ei n d u s t r i a la n da g r i c u l t u r a lp r o d u c t i o n ，a n dd o h a r mt ot h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n ta n dh u m a nh e a l t h a d o p t i n gar e g i o n a lg r o u n d w a t e r p r o t e c t i o np o l i c yi st h em o s tb a s i ca n da l s ot h em o s tc o s t e 疏c t i v em e t h o dt op r e v e n t g r o u n d w a t e rc o n t a m i n a t i o n s t u d yo ng r o u n d w a t e rc o n t a m i n a t i o nr i s ka s s e s s m e n tw i l l p r o v i d et h ei m p o r t a n tt h e o r e t i c a lb a s i sf o rt h ep o l i c y - m a k i n g t h er i s ko fg r o u n d w a t e rc o n t a m i n a t i o ni sd e f i n e da st h ep r o d u c to fp r o b a b i l i t ya n d c o n s e q u e n c e so ft h ec o n t a m i n a t i o n g e n e r a l l y , t h er a t i n go ft h ec o n t a m i n a t i o ns o u r c e e q u a t e st ot h ep r o b a b i l i t yc o m p o n e n ta n dt h ec o m b i n a t i o no ft h er a t i n go fg r o u n d w a t e r v u l n e r a b i l i t ya n dg r o u n d w a t e rv a l u ee q u a t e s t oc o n s e q u e n c e ah i g h r i s kv a l u ei m p l i e st h a t t h eh i g h l yv a l u a b l eg r o u n d w a t e rr e s o u r c ew i l lb ei m p a c t e d ，o rh a sa l r e a d yb e e ni m p a c t e d ， d u et ot h es e v e r i t yo f t h ec o n t a m i n a t i o ns o u r c e i na c c o r d a n c ew i t ht h i se v a l u a t i o ni d e a s ，a n d p r o t e c t i o na n de x p l o i t a t i o np r o b l e m so fg r o u n d w a t e ri nt h en o r t h e r nc o a s t a lr e g i o no fo u r c o u n t r y , s t u d yo ng r o u n d w a t e rc o n t a m i n a t i o nr i s ka s s e s s m e n tf o rar e g i o n a la r e aw a s c o n d u c t e d ，t a k i n gp l a i na r e ao fl o n g k o uc i t ya sa ne x a m p l e t h em a i nc o n t e n to ft h et h e s i s a r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) ac o m p r e h e n s i v ea n a l y s i sa n ds u m m a r yo ft h ec o n c e p t sa b o u tg r o u n d w a t e r c o n t a m i n a t i o nr i s ka th o m ea n da b r o a dw e r ec o n d u c t e d ，a n dt h ee x i s t i n gp r o b l e m si ns t u d i e s o nr i s ka s s e s s m e n tw e r ea l s op o i n t e do u t ( 2 ) ad e t a i l e di n v e s t i g a t i o no nt h em a i nt y p e sa n dd i s t r i b u t i o no f g r o u n d w a t e rp o l l u t i o n s o u r c e si nt h ep l a i na r e ao fl o n g k o uc i t yw a sm a d e t h ec o m b i n a t i o no fg e n e r a ls c r e e n i n g a p p r o a c h e sa n do b j e c t - s p e c i f i ca p p r o a c h e sw e r ea p p l i e dt or a t et h eh a z a r do fg r o u n d w a t e r p o l l u t i o ns o u r c e st ob et h r e ec l a s s e s ：h i g h ，m e d i u m ，a n dl o w a n dg e o g r a p h i c a lm a p p i n gw a s v i l v u l n e r a b i l i t ym a pa n dg r o u n d w a t e rv a l u a t i o nm a p ，t h eg r o u n d w a t e rc o n t a m i n a t i o nr i s k a s s e s s m e n tr e s u l tw a so b t a i n e d ，w h i c hw a st h ed i s t r i b u t i o no f t h em u c hh i g h e r - r i s ka r e a s ，t h e h i g h - r i s ka r e a s ，t h em e d i u m r i s ka l e a s ，t h el o w - r i s ka r e a sa n dt h em u c hl o w e r - r i s ka r e a s t h e nt h ec a u s e so f t h ec o n t a m i n a t i o nr i s ka s s e s s m e n tr e s u l t sw e r ea n a l y z e da n dm e t h o d sf o r g r o u n d w a t e rc o n t a m i n a t i o nr i s km a n a g e m e n tw e r ep r o p o s e d ，c o m b i n e dw i t ht h ea c t u a l s i t u a t i o no ft h es t u d ya r e a k e yw o r d s ：g r o u n d w a t e rc o n t a m i n a t i o ns o u r c e ；g r o u n d w a t e rv u l n e r a b i l i t y ；g r o u n d w a t e r v a l u e ；c o n t a m i n a t i o nr i s ka s s e s s m e n t 济南大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1课题来源 本研究主要来源于科技部国际科技合作与交流计划项目“滨海地区水资源综合管 理技术研究”( 项目编号：2 0 0 7 d f b 7 0 2 0 0 ) 。 1 2 选题的目的和意义 地下水是水资源的重要组成部分，相对于其它水源，地下水具有水质好、投资少、 温度稳定、开采方便、多年调蓄性等优点，是国民经济发展的重要物质基础，是构成 并影响生态环境的重要因素，在保障我国城乡居民生活、支撑社会经济可持续发展和 维持生态平衡等方面发挥着重要作用。尤其是在地表水资源相对缺乏的我国北方干 旱、半干旱地区，地下水具有不可替代的作用【l 】。 但是，随着人口的增长、经济的发展和城市化进程的加快，与地下水有关的环境 地质问题越来越严型2 1 。工业“三废”和生活污水的大量排放以及农业生产活动中农药 化肥的广泛使用，已严重影响到地下水的水质，并危及到人类的健康。同时，地下水 的长期超量开采，导致部分地区出现区域地下水位下降，形成区域地下水位的降落漏 斗并引起地面沉降，海水入侵，生态环境退化。 由于地下含水介质的隐蔽性和埋藏分布的复杂性以及具有流速慢、稀释自净能力 比地表水差等特点，地下水一旦被污染，治理起来要比地表水困难得多，所需成本也 高得多，有些还不可能得到彻底根治。因此，要合理解决不断出现的地下水污染问题 以及因地下水开采造成的环境负效应，不能走“先污染、后治理”或“边污染、边治理” 的老路，应采取“以防为主、防治结合、防重于治”的方针。而采取区域地下水保护方 针是最根本的、也是最经济有效的预防地下水污染的办法【3 】。根据水文地质条件和工 农业生产布局，科学地进行地下水污染风险性评价与区划，并采取科学严格的防护措 施，正是区域地下水资源保护的重要手段。 龙口市平原区地处胶东半岛西北部，近年来，其工农业迅猛发展，人民生活水平 不断提高，需水量大大增加，而降水量却连年减少，地表水入不敷出，地下水开采强 度增加，地下水位大幅度下降，疏干漏斗不断扩大，至2 0 0 7 年，地下水位负值区面 积已达1 3l 平方千米，海水入侵区面积7 9 平方千米，从而引发了水资源短缺，生态 环境恶化等一系列的问题。通过进行龙口市平原区地下水污染源的深入调查，地下水 1 果【7 ，8 】。 意大利水文地质学家c i v i t a 和m a i o 将地下水污染风险定义为：r = h r d ，这里 h r 表示地下水受到污染的概率，d 为风险受体( 地下水资源) 的预期损害( 即地下水价 值功能评估) 。进一步地，d 为风险受体的脆弱性( v s a r ) 与风险受体价值( v a s a r ) 的 积函数【8 】o 1 4 地下水污染风险评价国内外研究进展 1 4 1 国外研究进展 2 0 世纪9 0 年代以来，针对区域范围内广泛存在的面源污染问题而展开的地下水 污染脆弱性评价在实践中不断得以深化。从早期的仅考虑自然属性条件下的本质脆弱 性评价，到后来考虑到有关污染物和其他人类活动因素的特殊脆弱性评价。有些研究 直接将这种考虑人类土地利用活动影响因素的脆弱性评价称之为地下水污染的风险 2 济南大学硕士学位论文 评价，并将其评价成果应用于水源保护和土地利用规划之中【8 1 。此类研究的典型案例 包括以色列的学者m a r t i nl c o l l i n 等9 1 、英国的学者s e c u n d a s 1 0 1 等进行的地下水污染 风险评价与编图的理论研究和实践探讨。然而，这些地下水污染风险评价研究所采用 的理论与方法还是初步的，需要不断完善。2 0 0 2 年，世晁银行出版了“地下水质量保 护”用户指南，全面地介绍了地下水脆弱性与污染风险性评价【1 1 1 。 由此可知，地下水污染风险评价是在地下水脆弱性研究不断深化的基础上得以发 展的。地下水污染风险评价的研究和发展过程主要经历了以下三个阶段： ( 一) 地下水污染风险评价的早期研究阶段一固有脆弱性因素与人类土地利用因 素的叠加关系 早期地下水污染风险评价的特点是，将土地利用因素作为地下水脆弱性评价的一 个影响因子，最终的评价结果是将地下水污染的固有脆弱性与人类土地利用活动影响 之间的复杂关系处理为简单的叠加关系【s 】。 1 9 9 2 年，美国怀俄明州政府配合联邦政府开展了地下水对农药的污染风险评价 项目【1 2 】。评价过程中主要考虑两个方面因素：一是地下水的固有脆弱性，二是杀虫剂 对地下水的污染影响，将二者评价结果叠加得到地下水污染风险评价图。 意大利在威尼斯泻湖流域开展了农业面源污染条件下的水资源脆弱性评价【”】。在 g i s 环境下，通过水质模拟模型建立了不同农业化学品输入的污染影响图。在对地表 水和地下水脆弱性的研究中，分别筛选了不同的关键参数进行了评价。最后将污染影 响图和污染脆弱性图叠加，得到了污染风险图。 m i c h a e lr 等开展了美国中西部地区农业面源污染条件下的区域地下水脆弱性评 价研列1 4 】。基于g i s 软件，应用改进的d r a s t i c 法以及农业除草剂( 莠去津) 一维渗 滤过程模型法，对农业土地政策的可行性以及使用农业化学品的替代方案的潜力进行 了评估【1 5 】。 ( 二) 地下水污染风险评价的进一步深化阶段一固有脆弱性因素与人类土地利用 因素的组合关系 研究发现，早期的地下水污染风险评价将地下水脆弱性与土地利用之间复杂的相 互作用关系简化成单一的叠加关系，掩盖了许多矛盾和问题。事实上，具有高脆弱性 的地区如果没有明显的污染负荷则不存在污染风险；即便在脆弱性低但污染负荷高的 地区仍存在较大的污染风险【8 1 。基于这种思路，地下水脆弱性的影响与土地利用的污 染影响就不应该是简单的叠加，而应是多种不同的组合关系。以色列和英国开展的地 3 的那样，两位学者将这种方法应用于意大利南部的某个山前河谷地带，采用了 d r a s t i c 和s i n t a c s 指标体系法，在a r c l n f o 的g i s 环境下，编制了5 个基础主题 图件：地下水水质基本状况图、地下水固有脆弱性图、污染辐射水平图、地下水流动 方向图、地下水危害性指数图，最终编制了1 ：1 0 0 0 0 比例尺地下水污染风险图【1 8 】。 1 4 2 国内研究进展 目前，国内地下水污染风险评价大多还处于探索研究的初级阶段一地下水的固有 脆弱性评价研究。例如，刘淑芬根据地下水水位埋深、包气带粘土厚度以及含水层厚 度，对河北平原的地下水防污性能进行了评价【1 9 1 ；马振民等对泰安市第四系水文地质 结构对浅层地下水污染敏感性的控制作用进行了研究【2 0 】：雷静等选择了地下水开采 量、地下水埋深、土壤有机质含量、含水层累计砂层厚、降雨灌溉入渗补给量和含水 层渗透系数6 个评价因子，通过数值模拟、主因子分析和g i s 技术，应用改进的 d r a s t i c 方法对唐山市平原区地下水脆弱性进行了评价研究，并用地下水中硝酸盐 4 济南大学硕士学位论文 浓度的实际观测数据对评价结果进行了验证【2 。张保祥从影响地下水脆弱性的因素出 发，根据研究区的具体情况和可获得资料的情况，选择地下水位埋深、含水层补给模 数、含水层岩性、地下水环境、地形坡度、非饱和带岩性、含水层综合渗透系数及土 地利用等8 个指标，建立了地下水脆弱性评价d r a m t i c h 指标体系和评价标准，对 黄水河流域中下游地区地下水脆弱性进行了评价，取得了良好的效剁2 2 1 。张少坤等根 据三江平原的实际情况，提出了基于熵权的d r a s c l p 评价方法，该方法选取地下水 埋深等7 个评价指标作为评价因子，应用熵权系数法确定各因子的权重，并结合g i s 的空间叠加功能对该区的地下水脆弱性进行评价 2 3 j 。邢立亭等以济南为例，利用上覆 岩层因子o ( o v e r l y i n gl a y e r s ) 、径流因子c ( c o n c e n t r a t i o no ff l o w ) 、大气降水因子 p ( p r e c i p i t a t i - o nr e g i m e ) 和岩溶系统的发育程度因子k ( k a r s m e t - w o r kd e v e l o p m e n o 四种 因子来评价含水层本质的脆弱性。基于a r c g i s9 0 软件，绘制了济南泉域岩溶水脆 弱性评价分区c o p 图1 2 4 】。 少数地下水污染风险评价工作集中在风险评价的早期研究阶段一进行地下水脆 j 弱性评价时同时考虑人类土地利用活动或污染源的影响。郑西来等既考虑了包气带、 含水层等水文地质内部特征，又考虑了污染源特征，对西安市潜水的特殊脆弱性进行 。 了评价【2 卯。方樟在考虑的影响地下水脆弱性的本质因素和人为因素的基础上，确定了 地下水位埋深、包气带岩性、补给强度、地形坡度、含水层导水性、污染源、地下水 开采强度、人1 2 1 密度8 个指标对松嫩平原地下水进行评价【2 6 】。卞建民等在传统的 孑 d r a s t i c 指标模型基础上，根据吉林西部通榆县的特点，增加了地下水开采强度、 地下水水质、潜水蒸发强度及土地利用4 个因子，构成了m e q u d r a s t i c 指标模型， 借助g i s 技术提取评价指标参数，应用模糊优选模型进行了研究区地下水环境脆弱性 评价【2 7 1 。姜桂华等分析了地下水特殊脆弱性内涵，以及地下水本质因素、人为因素及 污染物特殊因素等对脆弱性的影响，并从中选取1 3 个评价因子。将包气带“三氮”迁 移转化过程数值模拟结果耦合到脆弱性评价模型中，使过程模型与评价模型结合起 来，再结合g i s 技术，对地下水特殊脆弱性进行了评价【2 引。张强等从欧洲脆弱性评 价模型出发，考虑径流条件( c 因子) 和土壤保护能力( o 因子) 两个因子，用一种简单 的二元模型来评价地下水的脆弱性，在土地利用资料的基础上，叠加污染源危险评价 图和地下水含水层的固有脆弱性评价图来生成污染风险评价图，并通过水质空间分布 图和示踪试验结果，验证了该方法的合理性。梁婕等提出了基于随机模糊模型的地 下水污染风险评价方法。该方法同时考虑了参数的随机性和模糊性，将地下水污染的 5 1 图1 1 地下水污染风险评价流程图 首先由地下水脆弱性图和地下水价值图叠加生成地下水保护紧迫性图。易于受到 污染的高价值地下水需要保护的紧迫性越高；反之，不易受污染的价值低的地下水 需要保护的紧迫性越低。例如，地下水供水水源地一般位于含水层补给条件好且导水 能力强的部位，因此地下水易受污染且价值高，需要划定水源保护区加以保护。叠加 地下水保护紧迫性图与地下水污染源灾害分级图得到地下水污染风险分区图。如果在 地下水保护紧迫性高的地区存在有害的地下水污染源，则该区地下水污染风险高， 需要对地下水污染源进行优先治理。 基于上述风险评价理论，为定量化地表示污染风险的相对大小，设地下水污染风 6 济南大学硕士学位论文 险指数为尺，令： r = ( d + 矿) h( 1 1 ) 其中：d 为地下水脆弱性指数； 矿为地下水价值指数； + v ) 为地下水保护紧迫性指数； h 为地下水污染源灾害分级指数。 根据尺的大小，即可将地下水污染风险进行分级。 按照上述评价思路，本文以龙口市平原区为研究区域，针对我国北方滨海地区地 下水开发利用与保护过程中的问题，进行了区域地下水污染风险评价研究，主要内容 如下t ( 1 ) 全面分析和总结了目前国内外地下水污染风险的概念及地下水污染风险评 价的国内外研究现状和水平，指出了地下水污染风险评价中存在的一些问题。 ( 2 ) 深入分析了研究区的自然地理、社会经济、地质、水文地质情况，为地下 水污染风险评价指标体系的选取及模型的建立打下了基础。 ( 3 ) 详细调查了龙口市平原区地下水污染源的主要类型及分布情况，采用简单 评判与详细分级相结合的方法，进行了研究区地下水污染源灾害分级。 ( 4 ) 根据研究区的具体情况和可获得资料的情况，选取目前应用最广泛的 d r a s t i c 评价指标体系，基于m a p g i s 软件，进行了研究区地下水脆弱性评价。 一 ( 5 ) 以地下水总价值组成的两个方面作为分析的基本框架，结合研究区的具体 情况，选取人口密度、人均地区生产总值、地下水水质、地下水超采程度、地下水资 源模数作为评价指标体系，建立了熵权模糊评价模型，应用m a t l a b 软件实现各指 标权重及评分的计算，根据地下水价值指数的大小，基于m a p g i s 软件得到地下水 价值分区评价结果。 ( 6 ) 合并地下水价值评价分区图和地下水脆弱性图得到地下水保护紧迫性图， 取代地下水污染的后果；将地下水污染源灾害分级图作为地下水污染的概率。叠加地 下水保护紧迫性图与污染源灾害分级图，得到地下水污染风险评价结果。分析了风险 评价结果产生的原因，并结合研究区的实际情况，提出了地下水污染风险管理的建议。 1 5 2 创新点 本文全面分析了人类活动对地下水产生的污染负荷的影响，含水层系统固有的抵 御污染的能力以及污染受体( 地下水系统) 价值功能的变化，将数学计算软件 一7 1 6 2m a t l a b 介绍 图l - 2m a p g i s 各模块结构图 m a t l a b 是一种应用于科学计算领域的高级语言，它的主要功能包括数值计算 和符号计算功能、绘图功能、编程语言以及应用工具箱。 ( 1 ) 数值计算和符号计算功能 8 济南大学硕士学位论文 曼i 一一l i i i n n i ii 。皇曼曼皇 m a t l a b 以矩阵作为数据操作的基本单位，这使得矩阵运算变得非常简捷、方 便、高效。m a t l a b 还提供了十分丰富的数值计算函数，而且所采用的数值计算算 法都是国际公认的、最先进的、可靠的算法，其程序由世界一流专家编制，并经高度 优化。高质量的数值计算功能为m a t l a b 赢得了声誉。 在实际应用中，除了数值计算外，往往要得到问题的解析解，这是符号计算的领 域。m a t l a b 和著名的符号计算语言m a p l e 相结合，使得m a t l a b 具有符号计算 功能。 ( 2 ) 绘图功能 利用m a t l a b 绘图十分方便，它既可以绘制各种图形，包括二维图形和三维图 形，还可以对图形进行修饰和控制，以增强图形的表现效果。m a t l a b 提供了两个 层次的绘图操作：一种是对图形句柄进行的低层绘图操作，另一种是建立在低层绘图 操作之上的高层绘图操作。利用则m a t l a b 的高层绘图操作，用户不需过多地考虑 绘图细节，只需给出一些基本参数就能绘制所需图形。利用m a t l a b 图形句柄操作， 曹 用户可以更灵活地对图形进行各种操作，为用户在图形表现方面开拓了一个广阔的、 没有丝毫束缚的空间。 ( 3 ) 编程语言 m a t l a b 具有程序结构控制、函数调用、数据结构、输入输出、面向对象等程 序语言特征，所以使用m a t l a b 也可以像使用b a s i c 、f o r t r a n 、c 等传统编程 语言一样，进行程序设计，而且简单易学、编程效率高。 ( 4 ) m a t l a b 工具箱 m a t l a b 包含两部分内容：基本部分和各种可选的工具箱。基本部分构成了 m a t l a b 的核心内容、也是使用和构造工具构的基础。m a t l a b 工具箱分为两部分： 功能性和学科性工具箱。功能性工具箱主要用来扩充其计算功能、可视建模访真功能 及文字处理功能等。学科性工具箱专业性比较强，如控制系统工具箱、信号处理工具 箱、神经网络工具箱、最优化工具箱、金融工具箱、统计学工具箱等。这些工具箱都 是由该领域内学术水平很高的专家编写的，用户可以直接利用这些工具箱进行相关领 域的科学研究。 9 济南大学硕士学位论文 第二章研究区概况 2 1区域自然地理 2 1 1 地理位置 本次研究的范围区包括龙口市平原区，以及招远市和蓬莱市平原区的小部分。 由于龙口市平原区占绝大部分，这里简称为龙口市平原区。研究区在东部和南部以 构造剥蚀低山丘陵区与剥蚀堆积山前台地交接地带的6 0 m 等高线为界，西部、北 部濒临渤海，总面积约为5 3 2 k m 2 。研究区内主要河流有黄水河、中村河、北马河 和八里沙河等，它们多发源于龙口市南部、东部低山丘陵区，由南向北或向西注入 渤海。除黄水河外，其它河流皆为间歇性季节河流，源短流浅，除暴雨有径流外， 常年干枯断流【3 2 1 。研究区位置详见图2 1 。 图2 1 研究区位置图 2 1 2 水文气象 龙口市平原区属于暖温带半湿润季风型大陆性气候，四季分明，季风进退明显。 特点是：春季干燥多南风，夏季湿热多阴雨，秋季凉爽雨水少，冬季寒冷北风多。年 平均气温1 1 8 ，极端最高气温3 8 3 c ( 1 9 7 2 年7 月5 日) ，极端最低气温零下2 1 3 l l 龙口市平原区地下水污染风险评价研究 ( 1 9 7 7 年1 月3 0 日) ，终霜日为4 月1 7 日，初霜日为l o 月2 6 日，无霜期1 6 0 - _ 2 1 0 天，热量资源较丰富，年平均蒸发量1 2 3 8 2 - 1 3 5 0 2 m m ，相对湿度6 9 。年日照总 时数2 8 0 6 8 h ，年太阳总辐射量( 气候计算值) 1 2 7 8 k e a i o t i l 2 a ，光能资源在山东省 和烟台市均属高值区1 2 2 1 。 龙口市平原区多年平均( 1 9 6 0 2 0 0 7 年) 降水量5 8 0 9 r a m ，降水量年内分配不均， 7 2 9 集中在6 _ - 9 月份，仅7 q 月份降水量即占全年的4 9 8 ，而3 _ 5 月份降水量 占全年的1 2 6 ，1 1 1 月份占全年的9 3 ，形成了春旱、夏涝、晚秋又旱的气象 特点，龙口市平原区多年平均月降雨量变化情况见图2 2 。降水量年际变化大，1 9 6 4 年全市平均降水量1 0 4 6 2m m ，1 9 8 9 年仅为3 2 9 4m m ，极差7 1 6 8m m 。 _ - 门n 厂 nr ln 几厂 l234567891 0l l1 2 月份 图2 2 龙口市平原区多年平均月降雨量柱状图 2 1 3 土壤植被 由于成土母质的差异，加之在生物、气候和人为因素的综合影响下，形成了多种 多样的土壤，龙口市平原区土壤类型大致可分为棕壤、潮土及褐土三大类。 棕壤分布广泛，多处于丘陵、低岗和高平地，由酸性母岩风化发育而成，壤质不 粗质，土粒粗细不均，结构松散，抗蚀能力较差，重点分布在研究区的南部和中部。 潮土主要分布在河谷两岸和海滨滩地。褐土主要发育在沉积为主的母岩、母质上的一 类土壤，土体内部有不同程度的石灰反应，分布在地形较缓、高度不大的山地丘陵和 山前平原上【3 3 1 。 按照全国植被区划，龙口市平原区属暖温带落叶林、针叶林区域，植被组成主要 有乔、灌、草和农作物，其分布大致为：南部和东南部林木以赤松为主，多为人工次 1 2 们 粕 o 善v嘲窿逝 趼南大学硕士学位论文 = , mii i ii i m,a mi i _ = , i 曼 生林，经济效益低，生态效益差；沿海防护林以刺槐和黑松为主，郁闭程度较高，有 明显的防风固沙效果；经济林分布于整个平原区，有大梨、苹果、柿子、山楂等干、 鲜果树；四旁树木多为杨、柳和梧桐，年生长量较高；栽培作物以小麦、玉米为主。 2 2 社会经济 龙口市平原区交通发达，东至烟台，南通青岛，西达潍坊，海上与大连、天津相 通。研究区内公路纵横交错，以四横六纵为主的公路网，密度达5 7 k r n k m 2 ，公路通 车里程达到4 7 8 6 k m ，乡镇通车率10 0 ，城乡公路硬化率达到8 5 。 自然资源丰富。平原区中部有砖瓦、陶瓷原料；东北部有石灰岩和水泥原料：北 部地下埋藏着大量褐煤；渤海还有浅海石油和天然气资源。 国民经济发展较快，综合实力较强。工业基础雄厚，运行质量逐年提高。形成了 机械、家电、化工、纺织、轻工、建材等6 大支柱行业，新型建材、食品、电子电器、 汽车关键零部件四大新兴支柱产业也得到较快发展。现已培植出了十大企业集团、十 大民营企业等一批具有较强竞争实力的骨干企业。农业以产业化经营及标准化绿色农 业著称。山东梨、龙口粉丝、龙口草莓、龙口对虾、桑岛海参等土特产品远近闻名， 优质苹果、山东梨打入了北美市场。规划实施了以”双十双五”工程为主枢架的农业产 业化和”山区经济二次创业”战略，标准化农业和绿色农业得到全面实施，农业经济的 整体素质和效益显著提高。 2 3 地形地貌 研究区地貌类型受地质构造、岩相及古地理所控制，按成因可划分为侵蚀堆积、 滨海堆积、海蚀剥蚀及风成地貌等地貌单元类型，现分述女n t l 2 2 j ： ( 1 ) 侵蚀堆积倾斜平原区 位于研究区北半部，为洪积、冲积堆积而成，属河流相沉积物，表层多为亚砂土、 亚粘土，下伏多层砂或砂砾石层。地面缓慢沉降，并经侵蚀堆积而成的山前倾斜平原。 地面标高一般为5 - - - 4 0 m ，坡度为2 o , - - , 6 0 0 0 ，微向渤海倾斜。按其成因类型不同又可 分为河流冲积平原与山前倾斜平原。 河流冲积平原由黄水河冲积而成，沿河流呈条带状分布，主要包括河床、河漫 滩和部分古河道及牛轭湖等，主要由粉砂、细砂组成。由于河流长期的侵蚀堆积作用， 沿河形成了广阔的冲、洪积平原，并发育两级阶地。山前倾斜平原主要由冲积、洪积 及坡积、洪积作用形成，地势平缓，表层普遍分布一层粘性土，上部为第四系松散沉 龙口币平原区地f 水污染风险评价研冤 积物，下伏多层砂层或砾砂石层。分布高程1 2 - - 一4 0 m ，北部以2 0 的坡度缓缓向北倾 斜；南部靠近山前地带，地面坡度逐渐增至5 - 6 0 。 ( 2 ) 滨海堆积条带阶地 沿渤海呈条带状展布，宽约l0 0 0 - 3 0 0 0 m ，前缘临海，后缘接山前平原。为滨海 相和泻湖相沉积形成的海滨低阶地，由粉细砂、中细砂组成。地面标高一般为o -