河池市罗城县地下水环境质量评价及分析

郭诗琪，班美玲

(广西壮族自治区环境保护科学研究院，广西南宁530022)

近年来随着社会经济快速发展，城镇人口不断增加，给地下水环境带来巨大压力。为查清罗城县地下水基本属性、水质状况和污染源等情况，本次研究依托“2013年广西地下水基础环境状况调查评估”项目，对罗城县地下水饮用水水源保护区、工业园区和矿山开采区的地下水环境展开调查和环境质量评价。

目前地下水环境质量评价方法包括单因子指数评价法、内梅罗指数法、模糊综合评价法、灰色聚类法、人工神经网络法等[1－5]。本论文采用内梅罗指数法和模糊综合评价法对罗城县地下水水质进行评价，并对评价结果进行对比分析，同时提出合理的对策建议。

1 区域概况

罗城仫佬族自治县位于广西壮族自治区北部，河池市东部，县域地势西北高，东南低，中部南北向呈鲤鱼背状拱起，向东西两侧倾斜。西北部属九万大山余脉，主要为中山剥蚀地形;东北及东南部主要为溶蚀堆积平原及剥蚀丘陵地形，地面起伏平缓;中部及西南部主要为溶蚀峰丛洼地及岩溶地形。全县地下水储量较为丰富，初步勘探查明的地下河有12条，以大气降水作为主要补给来源，地下水径流总量多年平均值1.01亿 m3，可利用水量为0.303亿 m3。地下水类型主要分为松散岩类孔隙水、岩溶水和碎屑岩裂隙水三种。

1.1 饮用水水源保护区

罗城县城区(东门镇)20 km范围内没有地表常流河，生产生活用水主要靠抽取(大气降雨及地表渗透补给的)地下水供应。罗城县有龙潭呇和双塘坝2个潜水型地下水型饮用水源地，均在县城区内，主要赋存于纯碳酸盐岩和非纯碳酸盐岩类岩组地层中，含水层厚度一般40 m左右，含水岩组由白云岩和灰岩组成，以C2d白云岩为主，碳酸盐岩成分大于75%，水质为HCO3－Ca－Mg型，属于碳酸盐岩裂隙溶洞水，具有集中径流和集中排泄的特点。

1.2 工业园区

工业园区位于罗城县小长安镇境内，紧靠融江，距县城区约20 km，园区内有20多家企业，主要以发展农副产品加工和木材加工工业为主，地下水类型为碳酸盐岩裂隙溶洞水。

1.3 矿山开采区

罗城县位于环太平洋金属成矿带，县域内有煤、铁、锡、铜、锑、铅、锌、水晶和重晶石等重要矿产。矿山开采区位于罗城县西北部，地下水类型为基岩裂隙水，主要存在于C1y和D3t地层中，富水性较弱，含水岩性组分由页岩、炭质页岩、粉砂岩、砂岩夹少量泥灰岩等组成。

2 评价方法

2.1 数据来源、评价因子及质量标准

本次研究数据来源于“2013年广西地下水基础环境状况调查评估”项目监测数据，布点监测以浅层地下水为主，分别选取罗城县饮用水水源保护区(Q－1、Q－2、Q－3)、工业园区(G －1、G －2、G －3)和矿山开采区(W －1、W －2、W －3)具有代表性的地下水监测点位，运用内梅罗指数法和模糊综合评价法进行地下水水质综合评价，综合考虑当地实际情况和水文地质条件，选择高锰酸盐指数、硝酸盐氮、总硬度、氨氮、铁和锰作为评价因子，各点位地下水监测值见表1。评价标准采用地下水质量标准(GB/T14848－93)[6]，评价因子对应标准见表2。

表1 评价因子监测值 mg/L

2.2 内梅罗指数法

内梅罗指数法[3]是加附注的评分法，具体方法如下:

(1)对各单项组分逐一进行评价，划分组分所属的质量类别;

(2)对各类别按照表3中对照分值确定单项组分评价分值Fi;

(3)计算综合评价评分值F。

(4)根据F值，按表3中划分的地下水质量级别(表4中类别划定与表3相对应)。

表2 评价因子地下水环境质量标准限值 mg/L

表3 地下水质量评分表

表4 地下水质量分级表

2.3 模糊综合评价法

模糊综合评价法是近年地下水水质综合评价中应用较为广泛的一种方法，根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，以对地下水污染分界的中介过渡性的模糊描述和以隶属度表示地下水对各等级水的隶属关系，使得地下水水质评价结果更具有客观性和综合性[7]。其具体评价方法如下:

(1)根据地下水质量分级标准确定各单因子实测值(ui)对各级别的隶属度:

①当j=Ⅰ时;

②当j=Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ时;

③当j=Ⅴ时;

(2)分别计算各单项因子对各级水质的隶属度，依次排列成一个 i×j模糊矩阵，即 R=(rij)，0≤rij≤1。

(3)计算各因素在综合评价中的权重:

式中:Wi为i指标的权系数;Ci为i指标的实测浓度值;C0为i指标各级水标准浓度均值;为i指标经归一化后的权重。由此组成一个1×6矩阵 A=[W1，W2，…，W6]。

(4)对R和A采用取大取小法进行复合运算得出结果，比较各级隶属度的大小，其中隶属度最大所在等级代表地下水水质分类等级。

3 评价结果分析

3.1 内梅罗指数法评价结果

根据内梅罗指数法评价结果(见表5):饮用水水源保护区域内地下水质良好，均保持Ⅱ类水质;工业园区G－2和G－3点位水质较差，为Ⅳ类水，存在总硬度超标;矿山开采区3个点位全部超标，其中W－1和W－2为Ⅴ类水，W－3为Ⅳ类，主要为铁和猛超标。

3.2 模糊综合评价法评价结果

以 G －1 为例，权重 A=[0.05，0.02，0.32，0.04，0.02，0.01]，隶属度矩阵 R

对上述结果进行归一化处理得到:

Y=[0.420 0.514 0.066 0 0 ]，按照“隶属度选择近归类原则”，可知G－1监测点位水质类别为Ⅱ类。

根据模糊综合评价法评价结果得到表6:饮用水水源保护区域内地下水质良好，均保持Ⅱ类水质;工业园区有2个点位达标(G－1达Ⅱ类水质，G－2达Ⅲ类水质)，G－3点位地下水水质超标，为Ⅴ类水质，主要超标因子为总硬度;矿山开采区仅W－3点位地下水水质达标，W－1和W－2均为Ⅴ类水质，主要为铁和猛超标。

表5 内梅罗指数法评价结果

3.3 评价结果分析

两种方法得出评价结果见表7。

3.3.1 评价方法比较

根据表7结果显示，采用内梅罗综合指数法与模糊数学法在罗城县地下水水质评价的应用中结果一致性较好，评价结果重合率为77.8%，其中饮用水水源保护区重合率100%，工业园区和矿山开采区分别有1个点位评价结果不一致，即G－2和W－3点位，模糊数学法评价结果级别均高于内梅罗综合指数法。

内梅罗指数法计算过程简单清晰、运算方便，但过于突出最大污染因子对地下水水质污染的影响。以G－2点位为例，其地下水总硬度值偏高，即使其他因子(高锰酸盐指数、铁、锰)浓度值很低，也会导致综合评价值偏高，评价结果为Ⅳ类超标。模糊综合评价法的不足之处在于计算步骤较为繁琐，但由于采用隶属度函数来评判地下水污染状况，能公正、客观地体现各个评价因子对水质的综合影响。虽然G－2点位总硬度值超标，但综合考虑其他因子在总体污染重的作用，分别赋予不同的权重，使评价结果更加客观实际，综合评价结果为Ⅲ类。综合考虑，出现差异的评价结果以模糊数学法为准。

3.3.2 评价结果分析

饮用水水源保护区地下水质情况良好，均保持在Ⅱ类标准。

工业园区G－3点位内存在总硬度超标。总硬度超标原因可能是由于工业园区内碳酸盐岩主要为白云岩和灰岩，化学成分主要为 CaCO3和CaMg(CO3)2，化学类型为 HCO3－Ca·Mg型，经长时间水与岩土相互作用，钙离子溶出会对地下水中总硬度背景值造成影响。工业园区内部分企业以农副加工为主，生产过程中产生的垃圾堆放氧化分解产生酸下渗到地下，这些酸溶解了岩土中的钙、镁矿物质，使其进入浅层地下水中，增加了地下水中Ca2+和Mg2+，使地下水硬度升高。

矿山开采区主要超标因子为铁和锰，超标原因大部分为历史遗留问题，过去相关制度未能及时建立，群众生态意识淡薄，工矿企业在开采过程中没有规范堆放废矿渣，经长期雨水淋溶后下渗到地下，对地下水造成污染，导致出现铁和锰超标的现象。

表6 模糊综合评价法评价结果

表7 两种评价方法对比结果

4 对策建议

加强部门协作，建立完善地下水监测。地下水的管理涉及供水、节水、排水、治污等多个环节，管理过程中缺乏充分沟通协调，很难形成地下水资源的优化配置和统一规划管理。建议多部门共同建设地下水监测网络，制定地下水监测井建设运行维护长效管理机制，保障地下水监测能力基础设施，同时建立地下水污染防治综合数据平台，建立地下水环境风险分析和预测体系，有效保障地下水污染防治和管理。

加强重点污染源地下水污染防治。加强矿山、工业园等重点行业企业污染防治工作，建立分级分类管理工作制度。根据污染严重程度不同，建立优先治理清单，实施地下水污染源监测预防、污染控制和修复治理的分级管理体系。

落实企业污染防治责任。针对污染排放企业，建议落实企业的污染防治责任，严格做到“谁污染、谁负责、谁治理”，进一步强化企业的责任意识和环保意识，从源头上控制污染排放。

[1]白玉娟，殷国栋.地下水水质评价方法与地下水研究进展[J].水资源与水工程学报.2010，21(3):115－120.

[2]程继雄，程胜高，张炜.地下水质量评价常用方法的对比分析[J].安全与环境工程.2008，15(2):23－25.

[3]关云鹏.利用内梅罗指数法模型评价地下水水质的探讨[J].山西水利科技.2012(1):81－84.

[4]韩程辉，刘文生.模糊综合评判法在矿区地下水水质评价中的应用[J].矿山安全与环保.2004，31(5):36?40.

[5]周林飞，许士国，孙万光.基于灰色聚类法的扎龙湿地水环境质量综合评价[J].大连理工大学学报.2012，47(2):240－246.

[6]国家技术监督局.GB/T14848－93.地下水质量标准[S].北京:中国标准出版社.1994.

[7]虞登梅.两种不同的水环境质量评价方法应用与比较[J].安徽理工大学学报(自然科学版).2006，26(1):6－9.