优化地下水监测网和综合指标方案

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1、优化地下水监测网和综合指标方案［比利时］C.Rentier,F.Delloye等李烨译；冯翠娥、田芳校译执行水框架指令时需要对地下水质进行监测（EU，2000），用于确定每一个地下水体的“良好”化学状况，以及对处于“良好”状况的水体进行恢复和保护。这样就需要设计监测网并确定综合指标。这里需要注意地下水体的化学状况和污染物的扩散，许多污染物经地下水到达地表水体。没有考虑对某一点的“局部”污染物监测工作。建立最优的监测网时，要考虑到地下水体在水文地质条件、土地利用和地形条件等方面的差异。这样，就需要开发一种水质评价系统，据此确定每一个地下水体的总体状况。采用无量纲指标，可以采用标准化方法对所有

2、的化学参数进行处理，从而确定地下水体的总体状况。获得的初步结果，即使没有被完全证实，仍与EU水指令的规划目标紧密相关。一、概　述地下水是水文循环过程中的重要组成部分，在比利时的瓦龙地区，地下水占公共用水量的80%有余。事实上，地下水对于维持水环境及其生态系统也很关键。与许多国家一样，在比利时，最近河水水质的改善在很大程度上归功于点源污染物直接排放量的减少。现在需要关注扩散污染物的作用，这些污染物大多来自于地下水（Ward等，2004）。欧洲水框架指令2000/60/CE为了使各成员国对国际河流进行更好的管理，建立了水政策共同活动方案。该指令关于地下水的3个主要目标分别是：（1）预防污染；（

3、2）改善和恢复地下水水质，以期在2015年之前达到水质良好的目标；（3）防止污染物向地表迁移。要求各成员国建立监测计划，确定地下水的化学状况并进行定量。由人类活动产生的污染物需要严加控制。了解地下水质的空间分布以及确定地下水质随时间的变化特征，对于设计监测工具、确定所需的监测网和选择可靠的监测指标极为重要。最近在比利时瓦龙地区设计了1个地下水水质监测的战略性方案。在下文将会通过比利时Liège市Hesbaye含水层实例，详细介绍如何采用这一方法对地下水监测网进行优化，并对综合指标进行计算。二、目　标天然地下水水质与降雨或地表水入渗到地下水并与土壤和成岩矿物反应的地球化学作用密切相关。人类活

4、动的影响和排放到水生环境的污染物也会对地下水水质造成一定影响。然而，需要注意的是，降雨的水质已经在很大程度上受到了人类活动的影响。自然界中污染物的种类多种多样，包括人工合成有机物、碳氢化合物、无机离子、病原体和放射性核素等。本文不考虑监测井的设计、设备的安装、定深或多个深度的取样及化学分析的质量保证体系，但所有上述问题都会对化学分析结果产生很大影响。在设计方案时，需要考虑以下两个问题：（1）如何选择取样点，来获得具有代表性的监测网？（2）如何将结果归结为简单而可靠的指标，易于决策者理解？不能从静态的观点来理解地下水，就是说，不能假定入渗位置和可能的流向一成不变（Appelo和Postma，

5、1993）。地下水的变化与滞留时间、含水层矿物、化学环境、土地利用方式和相关的污染行为有关。为了了解地下水水质的时间和空间变化，需要对地下水体进行全面了解。这样，在“优化”地下水监测网之前，首先要了解地下水的水文地质特征。在设计监测网时，必须要考虑以下几点：（1）与瓦龙和欧洲授权保持一致；（2）提供客观和可靠的信息；（3）确定天然地下水条件；（4）确定地下水变化趋势；（5）提供地下水污染的早期预警；（6）确定地下水与地表水系统之间的水力联系和地球化学作用。三、选择监测点EU工作组在推行水指令时，对于点的密度给出如下建议：如果地下水承压，为每25km2一个点；否则为100km2一个点。对每一

6、个水体的空间代表性也有建议值，提出了一个具有代表性的指标Ru，而且认为Ru要达到80%（WFD-GW2001）：式中，d是地下水中任一点距最近取样点的平均距离；n是取样点的数量；A是地下水体的总面积。此时采用地下水系统的概念模型以及压力与系统之间的相互作用进行分析。选择取样点的依据如下：测量点上游和下游的位置（考虑测压梯度）；●测量点或取样点的综合或代表性特征；●根据已有历史测量资料提供的天然（或人类诱发）的变化情况；●不存在点污染源；●易于测量或取样的点；●水井装置（位置和滤管长度）的了解和可靠性；●水井目前的状况和所有权。以Geer流域的地下水体作为实例，该流域每天为Liege市及其周

7、边地区提供60000m3的饮用水（Dassargues和Monjoie，1993）。Hesbaye高原面积为350km2，西南地区的海拔为206m，东北地区海拔为80m。从上至下地层组成为（Brouyère等，2004）：●第四系黄土，厚度不等，最大可达20m；●最大厚度为10m的燧石聚结体，极为不均质的地层，由溶解的白垩残积物（燧石、砂、粘土和磷酸盐）组成；●几米厚的第三系砂沉积物，主要位于Geer流域北部地区，这些物