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为评估含水层污染风险,研究人员开展 “Enhanced contamination risk assessment for aquifer management using the geo-resistivity and DRASTIC model in alluvial settings” 研究。结果表明研究区地下水脆弱性为中到高,DRASTIC 模型中部分因素影响显著。该研究助力含水层管理。
在地球的水资源体系中,地下水就像是隐藏在地下的巨大宝藏,为人类提供了丰富且优质的饮用水。然而,随着现代社会的快速发展,采矿、农业活动、城市化和工业化进程的加快,地下水正面临着前所未有的威胁。大量污染物肆意侵入地下含水层,对人类健康和生态系统造成了严重的危害。在这样的背景下,如何准确评估地下水的污染风险,保护这一珍贵的水资源,成为了亟待解决的问题。
来自国外的研究人员为了攻克这一难题,开展了一项极具意义的研究。他们以尼日利亚南部阿夸伊博姆州沿海的含水层系统为研究对象,运用地电阻率调查、垂直电测深(VES)数据以及时空评估等方法,结合 DRASTIC 模型,对该地区的含水层特征进行了深入探究。研究结果显示,该地区含水层主要由细到砾砂组成,具有高孔隙度和渗透率,但地下水行为存在不一致性。通过 DRASTIC 指数(DI)评估,地下水脆弱性为中到高,影响因素包括浅水位深度(28%)、包气带属性(25%)和净补给(20%)等。
这一研究成果发表在《Cleaner Water》上,具有重要的意义。它为地下水污染风险评估提供了新的思路和方法,有助于当地制定更加科学合理的地下水管理策略,保护水资源,保障人类健康和生态平衡。
在研究方法上,研究人员主要采用了以下几种关键技术:一是地球物理电阻率法,通过使用 Schlumberger 电极配置在 19 个 VES 位置进行电阻率调查,获取关键含水层参数;二是通过对岩芯样本进行处理和分析,测定孔隙度、渗透率等重要水文地质参数;三是运用 DRASTIC 模型,综合考虑水位深度、净补给、含水层介质等七项因素评估地下水脆弱性。
下面来看具体的研究结果:
- 含水层特征分析:通过对 VES 数据的分析,研究发现该地区含水层在不同深度存在 12 个具有三层电阻率的位置和 7 个具有四层电阻率的位置。含水层主要由细到砾砂组成,孔隙度在 0.368 - 0.456 之间,平均值为 0.414,相对稳定,但其他属性如渗透率、水力传导率和 transmissivity2等存在较大差异。这表明该地区含水层虽然孔隙度稳定,但其他性质的不一致影响了地下水的流动和储存。
- 电阻率曲线分析:研究区的电阻率曲线类型主要为 H 和 K 型,这两种类型各占 26.3%。H 曲线可能与污染有关,K 曲线则代表了高电阻率和低电导率的区域,可能存在中等至高度污染或复杂地质条件。曲线的增厚或变薄也反映了含水层性质的变化和潜在的污染情况。
- DRASTIC 模型评估:运用 DRASTIC 模型评估地下水脆弱性,结果显示该地区含水层的脆弱性主要为中等(DI 范围:141 - 180)或高度(DI 范围:181 - 220)。在影响脆弱性的因素中,水位深度对污染脆弱性的贡献最大(28%),其次是包气带影响(25%)和净补给(20%),而地形的影响最小(1%)。
- 时空分析:研究人员对含水层脆弱性进行时空分析,发现较高海拔地区污染物渗透更快,而较低海拔地区虽有细粒土壤过滤,但污染物积累和缓慢的水流运动仍增加了污染风险。此外,该地区平坦的地形和砂质岩性,使得污染物更容易渗透到地下水中。
综合研究结论和讨论部分,此次研究揭示了研究区域内含水层特征的显著变异性,明确了地下水的中到高脆弱性以及主要影响因素。研究结果对于理解地下水污染风险具有重要意义,为相关部门制定有效的地下水保护策略提供了科学依据。同时,研究还指出在制定策略时,应重点关注水位深度、含水层和土壤介质等因素,而地形和水力传导率的影响相对较小。这有助于优化资源配置,实现含水层的可持续管理,对保护水资源和生态环境有着不可忽视的价值。