蘭村泉域地下水污染原因及可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用對(duì)策研究

張志祥，張永波，趙雪花

(太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，山西太原 030024)

蘭村泉域地下水污染原因及可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用對(duì)策研究

張志祥，張永波，趙雪花

(太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，山西太原 030024)

為確保蘭村泉域地下水資源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用，在現(xiàn)場(chǎng)踏勘及有關(guān)資料分析的基礎(chǔ)上，對(duì)泉域地下水污染原因進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，蘭村泉域地下水污染與以下因素有關(guān):(1)污染物入滲;(2)地下水開(kāi)采;(3)水環(huán)境化學(xué)條件變化;(4)部分地區(qū)地下水原生本底值異常。提出了泉域地下水可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用對(duì)策。研究成果為蘭村泉域地下水資源保護(hù)與管理提供科學(xué)依據(jù)。

蘭村泉域;地下水污染;可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用;對(duì)策

地下水是水資源重要的組成部分，是工農(nóng)業(yè)及生活用水的重要來(lái)源。世界上許多國(guó)家和地區(qū)利用地下水資源作為飲用水源，特別是在干旱、半干旱地區(qū)，地下水是最主要的供水水源。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人口增加，開(kāi)發(fā)利用地下水資源日趨廣泛，導(dǎo)致世界許多地區(qū)出現(xiàn)了地下水污染問(wèn)題，并引發(fā)了與地下水有關(guān)的人類(lèi)健康問(wèn)題。與此同時(shí)，我國(guó)地下水污染情況也不容樂(lè)觀，許多地方地下水水質(zhì)逐年下降，嚴(yán)重危及了人民群眾的飲用水安全。特別是以地下水開(kāi)采為主的華北平原，城鎮(zhèn)地區(qū)地下水中的有機(jī)物檢出率相對(duì)較高［1］。在一些北方地區(qū)，由于煤礦的開(kāi)采，導(dǎo)致裂隙水被疏干、泉水?dāng)嗔?、河川徑流?yán)重衰減等一系列環(huán)境問(wèn)題［2］。因此，對(duì)地下水進(jìn)行有效保護(hù)［3－5］，才能避免地下水水質(zhì)的進(jìn)一步惡化。我國(guó)許多學(xué)者針對(duì)地下水污染進(jìn)行了分析研究［6－8］，取得了有價(jià)值的成果，為地下水污染防治等提供了參考。蘭村泉域是山西省重點(diǎn)保護(hù)的八大巖溶泉域之一，是太原市的主要供水水源之一，多年來(lái)，泉域內(nèi)水源地一直處在超采狀態(tài)，地下水位大幅度下降，同時(shí)泉域內(nèi)污染物排放量與日俱增，出現(xiàn)了地下水污染等水環(huán)境問(wèn)題。為確保蘭村泉域地下水資源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用，對(duì)地下水污染原因進(jìn)行研究是非常必要和有意義的?；诖?，在現(xiàn)場(chǎng)踏勘及有關(guān)資料分析的基礎(chǔ)上，對(duì)蘭村泉域地下水污染原因進(jìn)行了研究，提出了地下水可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用對(duì)策，以期為蘭村泉域地下水資源保護(hù)與管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 泉域概況

蘭村泉域位于太原市東北部，總面積為2 500 km2，行政區(qū)域包括陽(yáng)曲縣全部、尖草坪區(qū)大部和杏花嶺區(qū)、萬(wàn)柏林區(qū)、古交市及迎澤區(qū)少部。泉域東部、西部為基巖山區(qū)，其中灰?guī)r裸露區(qū)面積1 360 km2，灰?guī)r淺埋區(qū)面積481 km2。中部地勢(shì)相對(duì)平緩，為太原斷裂凹陷地區(qū)，其中棋子山以南為太原盆地，1海拔高程在755～810 m之間，面積為169 km2;棋子山以北為黃土覆蓋區(qū)—灰?guī)r深埋地帶，面積為490 km2。泉域?qū)倥瘻貛О敫珊导撅L(fēng)型大陸性氣候，四季分明。多年平均氣溫9.5℃，降雨多集中在七、八、九月份，年平均降水量為459.5 mm，年平均蒸發(fā)量為1 798.3 mm。泉域河流水系主要是黃河流域汾河水系，汾河發(fā)源于管涔山南麓雷鳴寺，經(jīng)靜樂(lè)流入汾河水庫(kù)，過(guò)古交從掃石進(jìn)入蘭村泉域，經(jīng)汾河二庫(kù)、出蘭村峽谷后折向南流，過(guò)蘭村、三給出蘭村泉域，在泉域內(nèi)總長(zhǎng)度為45.5 km。泉域地勢(shì)總趨勢(shì)北高南低，東西兩側(cè)高，中間低，地形特點(diǎn)是從山區(qū)向盆地呈階梯狀下降。地貌類(lèi)型有剝蝕構(gòu)造地貌、侵蝕堆積地貌及流水堆積地貌。泉域地層出露比較齊全，區(qū)內(nèi)出露地層由老到新有:上太古界五臺(tái)系，古生界寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系，中生界三疊系，新生界新近系和第四系。泉域地下水類(lèi)型主要為松散層孔隙地下水及巖溶地下水。蘭村泉位于尖草坪區(qū)上蘭村，其出露地點(diǎn)恰為汾河向太原盆地的入口處。蘭村泉主要由大海子泉與小海子泉組成，泉口出露標(biāo)高為810.92 m，為非全排型巖溶大泉。

2 泉域地下水污染原因

2.1 污染物入滲

1)由于泉域內(nèi)部分市政管網(wǎng)水處理設(shè)施不鍵全，導(dǎo)致許多未經(jīng)處理或未達(dá)標(biāo)的工業(yè)廢水、生活污水直接排入當(dāng)?shù)睾恿?、滲坑或任意漫流，入滲污染地下水。

2)在一些農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)，農(nóng)民采用未經(jīng)任何處理且含有大量有毒有害微量元素和有機(jī)物的廢污水進(jìn)行灌溉，由于不符合灌溉水標(biāo)準(zhǔn)，隨著灌溉水入滲補(bǔ)給，對(duì)地下水造成了很大污染。

3)一些地段的排污河道、溝渠及污水蓄水池等缺少補(bǔ)砌，滲漏嚴(yán)重，在地表土防污差的情況下，污染物呈帶狀或面狀入滲，污染地下水。

4)部分地區(qū)的生活垃圾等固體廢物露天堆放，未采取任何防護(hù)措施，經(jīng)降水沖刷淋溶后，污染物入滲進(jìn)入地下含水層，造成地下水污染。

5)太原市很多企業(yè)以燃煤作為主要燃料結(jié)構(gòu)，由于未采取先進(jìn)的除塵措施，在燃燒的過(guò)程中，產(chǎn)生大量廢氣、煙塵，對(duì)大氣造成污染，致使降雨為酸雨，含有多種污染組分，入滲補(bǔ)給地下水后造成地下水污染。

6)泉域內(nèi)農(nóng)民對(duì)化肥、農(nóng)藥等的過(guò)量使用，在污染土壤的同時(shí)，因灌溉和降水的淋溶作用，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)污染物進(jìn)入含水層，污染了地下水。

2.2 地下水開(kāi)采

由于蘭村泉域地下水為多層組混合開(kāi)采，在成井工藝不佳及鉆孔套管未堵塞好的條件下，溝通了不同水質(zhì)含水層，造成了不同含水層之間的污染。另外，多年來(lái)太原市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人口的增多，造成泉域地下水嚴(yán)重超采，形成大面積地下水位降落漏斗，水動(dòng)力條件發(fā)生改變，引起水質(zhì)不佳的淺層地下水越流補(bǔ)給深層地下水，對(duì)深層地下水造成污染。

2.3 水環(huán)境化學(xué)條件變化

由于泉域地下水的超采，地下水位大幅持續(xù)下降，降落漏斗內(nèi)的氧化還原條件增強(qiáng)，促使土體和污染物中有機(jī)物質(zhì)快速分解，CO2增多，加快土體中難溶的方解石、白云石溶解，Ca、Mg離子轉(zhuǎn)入地下水中，造成地下水總硬度升高。另外，蘭村泉域內(nèi)煤礦的大規(guī)模開(kāi)采改變了地下水的自然循環(huán)過(guò)程，使地下水產(chǎn)匯流條件和補(bǔ)徑排條件發(fā)生改變，長(zhǎng)期而大量的礦井疏干排水不僅使地下水位大幅度下降，而且造成煤層上覆含水層的破壞，并使得影響范圍內(nèi)的地下水被污染，出現(xiàn)高硫酸根、高硬度污染的特點(diǎn)。同時(shí)，礦區(qū)煤矸石在長(zhǎng)期的降水淋濾作用下，污染物下滲進(jìn)入地下含水層，導(dǎo)致地下水無(wú)機(jī)鹽類(lèi)組分含量升高，造成地下水污染。

2.4 部分地區(qū)地下水原生本底值異常

在泉域陽(yáng)曲縣的東北、西北等變質(zhì)巖山區(qū)，地下水含碘量偏低，造成那里缺碘性地方病比較普遍。在某些石灰?guī)r地區(qū)，因石膏含量較高，在地下水的作用下，該區(qū)地下水中硫酸根、總硬度及礦化度含量增高甚至超標(biāo)，無(wú)法飲用。

3 地下水可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用對(duì)策

3.1 嚴(yán)格執(zhí)行水資源保護(hù)區(qū)管理制度

對(duì)于《太原市蘭村泉域水資源保護(hù)條例》中劃分的一級(jí)保護(hù)區(qū)、二級(jí)保護(hù)區(qū)、三級(jí)保護(hù)區(qū)，必須嚴(yán)格執(zhí)行水資源分區(qū)保護(hù)與管理制度，并做好宣傳，提高人們的水資源保護(hù)意識(shí)。嚴(yán)禁在保護(hù)區(qū)內(nèi)建設(shè)污染企業(yè)，嚴(yán)禁利用滲坑、滲溝排放廢污水，嚴(yán)禁堆放廢渣、垃圾，所有排污溝、渠應(yīng)全部硬化和密封，嚴(yán)禁下滲污染地下水。

3.2 地下水開(kāi)發(fā)規(guī)劃合理

泉域地下水開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃要合理，要報(bào)有關(guān)水資源管理部門(mén)批準(zhǔn)及備案，經(jīng)批準(zhǔn)的規(guī)劃是開(kāi)發(fā)利用地下水的基本依據(jù)，不允許擅自違背、盲目開(kāi)發(fā)或過(guò)量開(kāi)發(fā)。同時(shí)結(jié)合太原市的引用黃河水工程，逐步壓縮泉域地下水的開(kāi)采量，當(dāng)?shù)叵滤换謴?fù)到一定程度后，為避免地下水位上升造成的負(fù)影響，再適當(dāng)增大地下水開(kāi)采量，但必須限制在各地下水允許開(kāi)采量范圍內(nèi)。

3.3 加大節(jié)約用水力度

在泉域內(nèi)必須加大計(jì)劃用水和節(jié)約用水管理，加強(qiáng)水資源的合理配置，堅(jiān)持“開(kāi)源與節(jié)流”并重的原則，促進(jìn)工礦企業(yè)加強(qiáng)節(jié)水技術(shù)改造，減少用水量，提高水的利用率，強(qiáng)化節(jié)水型技術(shù)政策和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的貫徹執(zhí)行力度，開(kāi)展創(chuàng)建節(jié)水型企業(yè)和節(jié)水型社會(huì)活動(dòng)。

3.4 加大污廢水和固體廢物治理力度

對(duì)泉域內(nèi)的排污企業(yè)進(jìn)行全面治理，實(shí)行污染物總量控制排放制度，努力做好污水資源化，否則依法進(jìn)行關(guān)、?；蛳奁诎徇w。依據(jù)《水污染防治法》，結(jié)合相關(guān)的政策性法規(guī)，再建一些污廢水處理廠，使所有污廢水徹底達(dá)標(biāo)排放。對(duì)于生活垃圾等固體廢物，運(yùn)往指定的填埋場(chǎng)進(jìn)行衛(wèi)生填埋處理，并加強(qiáng)監(jiān)督、檢查。

3.5 大力開(kāi)發(fā)清潔煤技術(shù)

為防止酸雨污染地下水，泉域內(nèi)的所有燃煤企業(yè)應(yīng)大力開(kāi)發(fā)清潔煤技術(shù)，嚴(yán)格按照《防治煤煙型污染技術(shù)政策的規(guī)定》執(zhí)行，最終減少大氣環(huán)境中的污染物。

3.6 進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目水環(huán)境影響評(píng)價(jià)

為避免建設(shè)項(xiàng)目在建設(shè)及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中對(duì)泉域水環(huán)境造成影響和破壞，必須嚴(yán)格進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目對(duì)蘭村泉域水環(huán)境影響評(píng)價(jià)。依據(jù)《山西省泉域水資源保護(hù)條例》有關(guān)規(guī)定，在泉域范圍內(nèi)新建、改建、擴(kuò)建工程項(xiàng)目，建設(shè)單位須持有環(huán)境保護(hù)行政主管部門(mén)和主管該泉域的水行政主管部門(mén)批準(zhǔn)的對(duì)泉域水環(huán)境影響的評(píng)價(jià)報(bào)告，計(jì)劃部門(mén)方可立項(xiàng)。

3.7 進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目水資源論證

為避免建設(shè)項(xiàng)目取用水和退水對(duì)泉域地下水資源造成影響，必須嚴(yán)格進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目水資源論證。建設(shè)項(xiàng)目水資源論證是為取水許可制度服務(wù)的，必須堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀，推進(jìn)建設(shè)項(xiàng)目水資源論證工作的順利開(kāi)展。否則，水行政主管部門(mén)不予受理取水許可手續(xù)。

3.8 引導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)施肥和噴灑農(nóng)藥

各級(jí)政府部門(mén)要積極引導(dǎo)泉域內(nèi)農(nóng)民在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中科學(xué)施用肥料和噴灑農(nóng)藥，減少化肥和農(nóng)藥的使用量，達(dá)到保護(hù)土壤和地下水的目的。

3.9 退耕還林，退牧還草

為有效增加泉域的降雨入滲補(bǔ)給量，減少水土流失，在一些不適于耕種的山區(qū)，要加強(qiáng)引導(dǎo)與宣傳，積極鼓勵(lì)農(nóng)民退耕還林，加強(qiáng)植樹(shù)造林及提高造林成活率。在一些山區(qū)實(shí)行退牧還草，嚴(yán)禁牛羊進(jìn)入，逐步恢復(fù)植被。

3.10 加強(qiáng)地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作

為預(yù)測(cè)地下水資源及水環(huán)境未來(lái)變化趨勢(shì)，必須全面完善泉域水資源監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，定時(shí)分析監(jiān)測(cè)地下水?dāng)?shù)據(jù)，以掌握地下水水質(zhì)、水量現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)變化，查清地下水污染源和污染成因，為制定科學(xué)的污染治理方案提供依據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)蘭村泉域地下水污染與以下因素有關(guān):①污染物入滲;②地下水開(kāi)采;③水環(huán)境化學(xué)條件變化;④部分地區(qū)地下水原生本底值異常。

(2)本文提出的地下水可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用對(duì)策為蘭村泉域地下水保護(hù)與管理提供科學(xué)依據(jù)。

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Study on Causes of Groundwater pollution and its Sustainable Exploitation and Utilization Countermeasuresin Lancun Spring Basin

ZHANG Zhi－xiang，ZHANG Yong－bo，ZHAO Xue－h(huán)ua
(Water conservancy Science and Engineering shool，Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，Shanxi)

In order to guarantee sustainable exploitation of groundwater resources for Lancun Spring Basin，the article studies the causes of groundwater pollution on the basis of field observation?and relative data analysis.The results indicate that the groundwater pollution in the area is related to the following factors such as(1)pollutant infiltration;(2)ground water exploitation;(3)the change of the water environmental chemistry conditions;and(4)the original background value of ground water are abnormal in some regions.The countermeasures of sustainable development of groundwater are presented.Results can provide scientific basis for the protection and management of ground water resources of Lancun Spring Basin.

Lancun spring basin;groundwater pollution;sustainable development and countermeasure

X523:P641.8

A

1004－1184(2012)03－0052－02

2012－03－12

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(40901018)

張志祥(1970－)，男，山西永濟(jì)人，工學(xué)碩士，主要從事水文水資源教學(xué)與研究工作。