淺談八段溝水系北部流域水文地質(zhì)條件及地下水污染防治對策

盧文保

摘要：由于人口的增長和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們增長了對環(huán)境資料及水資源的保護(hù)意識。本文以八段溝水系北部區(qū)域環(huán)境治理工程為背景，對治理工程內(nèi)的水文地質(zhì)特征及地下水污染情況進(jìn)行了分析，也對其水污染防治提出了相應(yīng)措施，希望對該地區(qū)水污染治理提供參考。

關(guān)鍵詞：水文地質(zhì)；地下水污染；八段溝

1.引言

2018年4月，習(xí)近平總書記沿長江考察，在武漢召開深入推動長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展座談會并發(fā)表重要講話。新形勢下推動長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展，關(guān)鍵是要正確把握整體推進(jìn)和重點突破、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展、總體謀劃和久久為功、破除舊動能和培育新動能、自我發(fā)展和協(xié)同發(fā)展的關(guān)系，堅持新發(fā)展理念，堅持穩(wěn)中求進(jìn)工作總基調(diào)，堅持共抓大保護(hù)、不搞大開發(fā)，加強(qiáng)改革創(chuàng)新、戰(zhàn)略統(tǒng)籌、規(guī)劃引導(dǎo)，以長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展推動經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。把修復(fù)長江生態(tài)環(huán)境擺在推動長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展工作的重要位置。

修復(fù)八段溝水系北部區(qū)域生態(tài)環(huán)境，對八段溝水系北部區(qū)域環(huán)境綜合整治工程水文地質(zhì)、地下水污染調(diào)查和工程地質(zhì)進(jìn)行勘察，并對調(diào)查區(qū)地下水污染情況進(jìn)行現(xiàn)狀評價。結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r，提出了堅持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展，堅持共抓大保護(hù)、不搞大開發(fā)，著力打造水清岸綠產(chǎn)業(yè)優(yōu)的美麗長江（安徽）經(jīng)濟(jì)帶。通過開展“禁新建”“減存量”“關(guān)污源”“進(jìn)園區(qū)”“建新綠”“納統(tǒng)管”“強(qiáng)機(jī)制”等重點舉措，實現(xiàn)“水更清”“岸更綠”“產(chǎn)業(yè)優(yōu)”的主要目標(biāo)。

2.調(diào)查區(qū)基本情況

工作區(qū)位于馬鞍山市雨山區(qū)八段溝水系北部區(qū)域，具體范圍：東至西山，西至沿江大道西側(cè)50m左右，南至八段溝東西向河道南側(cè)150m左右，北至六汾河路北側(cè)100m左右，面積約196hm2。

調(diào)查區(qū)屬于長江水系流域，地表水和地下水資源豐富，調(diào)查區(qū)范圍內(nèi)主要的水系有八段溝，水系匯水面積2.52km2，主河道全長1805m，始于荷包山南側(cè)，止于九華泵站?，F(xiàn)狀河道兩岸為農(nóng)田，局部河段有民房。下游段處有一座水塘，長約300m，寬約60m。水塘通過一管涵鏈接入主河道，塘底有一定的淤積。河道末段通過九華泵站排入長江，泵站現(xiàn)狀和規(guī)劃排澇規(guī)模分別為6.3m3/s和9.5m3/s。

3.區(qū)域地質(zhì)背景

3.1區(qū)域地層巖性

（1）侏羅系上統(tǒng)磨山組（J1m）：磨山組主要分布于翠螺山、九華山及東、西梁山等地區(qū)，巖性為淺紫色、灰白色細(xì)粒石英砂巖、中粗粒長石石英砂巖、粉砂巖、含礫粗砂巖，厚度>500m。

（2）侏羅系下統(tǒng)龍王山組（J3l）：龍王山組主要分布于調(diào)查區(qū)中部，為侵入巖，巖性為淺綠色閃長玢巖，僅SW3、SW5孔揭露。

（3）第四系全新統(tǒng)蕪湖組（Qhw）：廣泛分布于長江及支流谷地、山間盆地、湖積平原內(nèi)，成因類型以沖積主，次為湖積；巖性主要為灰黃色粉質(zhì)黏土、灰—灰黑色黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、灰黑色粉細(xì)砂夾粉質(zhì)黏土，地層厚度為長江河谷一般在50m～80m左右，支流及山間盆地一般在5m～30m、局部可達(dá)50m。

（4）第四系晚更新統(tǒng)下蜀組（Qpx）：主要分布在區(qū)內(nèi)的一級階地之中。巖性主要為棕黃色、棕褐色，含碎石黏土、粉質(zhì)黏土層。

3.2區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

大地構(gòu)造位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺下?lián)P子臺褶帶，江浦凹陷和蕪湖凹陷的交接部位，兩者大致在長江北岸分界，該凹陷呈北東向展布，以中、上侏羅統(tǒng)為“基底”的繼承式陸相斷陷火山巖盆地。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，構(gòu)造發(fā)展階段主要表現(xiàn)在燕山期，以斷裂和巖漿活動為主，褶皺次之。

4.調(diào)查區(qū)主要地下水環(huán)境污染問題

馬鞍山市是一工業(yè)城市，以汲取長江水為主要供水水源。歷史上長江馬鞍山段局部江水已被工業(yè)廢水污染，調(diào)查區(qū)內(nèi)河、湖、塘則更為嚴(yán)重。比較長江枯、豐二期資料，枯水期污染程度較重，豐水期則相對較輕，從六項毒物指標(biāo)來看，以含酚工業(yè)廢水和工業(yè)廢渣污染為主，其次是氰化物、汞、錳、砷的工業(yè)廢水污染。通過前期治理。2017年，馬鞍山市化學(xué)需氧量排放量23690噸，較2015年削減15.05%；氨氮排放量2748噸，較2015年削減21.18%。2017年，馬鞍山市一般工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量2227.62萬噸，綜合利用量2062.92萬噸，其中綜合利用往年貯存量1.06萬噸。處置量20.06萬噸，綜合處置利用率93.46%。工業(yè)危險廢物產(chǎn)生量38.16萬噸，危險廢物產(chǎn)生的行業(yè)主要為鋼鐵、化工、造紙、金屬制品、電器拆解等，危險廢物種類主要為廢酸、精餾殘渣、涂料廢物、焚燒飛灰、含鉻廢物等，危險廢物安全處置利用率為100%，其中31.57萬噸企業(yè)自行處置利用。但馬鞍山市工業(yè)區(qū)由于歷史原因部分區(qū)域仍有堆積、填埋工業(yè)廢渣、鋼渣。降雨期間通過入滲和徑流的方式對地下水產(chǎn)生污染。

5.水文地質(zhì)條件

5.1水文地質(zhì)條件概況

（1）地下水類型及含水巖組。根據(jù)地下水的含水介質(zhì)、賦存條件、水力性質(zhì)及地層巖性組合特征、埋藏條件及富水性，將調(diào)查區(qū)地下水劃分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩種類型。

①松散巖類孔隙水。松散巖類孔隙潛水含水巖組（單井涌水量小于10m3/d）：由第四紀(jì)全新世粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土及晚更新世黏土、粉質(zhì)黏土、含碎石粉質(zhì)黏土組成，單井涌水量小于10m3/d，地下水位埋深1m～3m，礦化度一般為0.5g/l～1.0g/l，pH值7.1～7.3，地下水質(zhì)類型主要為HCO3·SO4-Ca·Na。

松散巖類孔隙承壓水含水巖組（單井涌水量100m3/d～ 1000m3/d）：由第四紀(jì)全新世粉細(xì)砂局部夾粉質(zhì)黏土組成，厚15m～50m，單井涌水量100m3/d～1000m3/d，地下水位埋深3m～4m，礦化度一般小于1g/l，pH值7.0-7.8，地下水質(zhì)類型主要為HCO3·SO4-Ca·Na型。

②基巖裂隙水。由侏羅紀(jì)磨山組（J1m），巖性為細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖、石英砂巖、長石石英砂巖、含礫石英砂巖，砂巖等，地下水資源貧乏，泉流量0.01L/s，單井涌水量為小于10m3/d～ 100m3/d，礦化度1g/l左右，地下水質(zhì)為HCO3·SO4-Ca·Na型水。

（2）地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件。主要接受降雨縱向入滲補(bǔ)給及地表水體的側(cè)向補(bǔ)給，補(bǔ)給水源入滲到潛水面后，向下游運移。并以補(bǔ)給河水、地面蒸發(fā)等形成排泄。同時長江深切含水層使長江水體與江岸一帶地下水發(fā)生密切的水力聯(lián)系，并產(chǎn)生季節(jié)性互補(bǔ)關(guān)系。

5.2地下水賦存條件與分布規(guī)律

調(diào)查區(qū)地下水的形成、賦存與分布受氣候、地貌及地質(zhì)條件的制約。根據(jù)貯水介質(zhì)的性質(zhì)及地貌類型的不同，調(diào)查區(qū)可分為兩個水文地質(zhì)區(qū)：區(qū)域東部自南向北依次矗立著翠螺山、九華山和西山等，并連成一條狹長的帶形山脈——為低山丘陵基巖裂隙水水文地質(zhì)區(qū)；西部地貌為低丘與長江間是狹長的河漫灘——為第四系松散巖類孔隙水水文地質(zhì)區(qū)。

5.3含水巖組的劃分及其特征

根據(jù)地下水貯水介質(zhì)的特征，含水孔隙的類型，將本區(qū)含水巖組劃分為兩種基本類型：松散巖類孔隙含水巖組和基巖裂隙水含水巖組。其中松散巖類孔隙含水巖組可分為淺層包氣帶含水巖組、松散巖類孔隙潛水含水巖組和松散巖類孔隙承壓水含水巖組。本次工作重點為淺層包氣帶含水巖組和松散巖類孔隙承壓水含水巖組。為便于敘述，將淺層包氣帶含水巖組和松散巖類孔隙承壓水含水巖組，分別簡稱為淺層含水層組和深層含水層組，與其相對應(yīng)的地下水，稱為淺層地下水和深層地下水。將調(diào)查區(qū)孔隙含水層組富水性劃分如下等級：中等富水：單井涌水量=100m3/d～1000m3/d；水量貧乏：單井涌水量=10m3/d～100m3/d；水量極貧乏：單井涌水量<10m3/d。

5.4地下水化學(xué)特征

調(diào)查區(qū)地下水水化學(xué)特征變化，受地貌、地質(zhì)、交替循環(huán)條件和人類活動影響。淺層地下水水化學(xué)類型為OH·Cl-Ca·Na型，調(diào)查區(qū)深層地下水類型為HCO3·SO4-Ca·Na型。根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果，調(diào)查區(qū)淺層地下水和深層地下水水化學(xué)類型不同。淺層地下水主要接受大氣降水、地表徑流、廠區(qū)工業(yè)用水、生活用水入滲補(bǔ)給。其徑流方式、方向主要與地形地貌變化、排水口布設(shè)、人工道路建設(shè)等因素影響，均能改變其徑流方向。排泄區(qū)根據(jù)徑流方向的改變也形成了八段溝排泄區(qū)和六汾河排泄區(qū)。目前大部分工廠已停止生產(chǎn)，但場區(qū)埋藏的鋼渣和建筑生活垃圾對該層的影響一直存在。鋼渣堆積區(qū)成為污染嚴(yán)重區(qū)，化學(xué)變化特征由污染嚴(yán)重區(qū)域向外圍擴(kuò)散，造成淺層地下水OH-含量增加，pH值增大。受地表污染環(huán)境的影響，其中pH、氨氮值由東向西減弱，總硬度由西向東南減弱。

5.5地下水動態(tài)

淺層地下水動態(tài)

調(diào)查區(qū)位于長江中下游平原區(qū)，天然狀態(tài)下，淺層地下水動態(tài)為入滲—蒸發(fā)型，水位埋深一般在0.6m～3.36m，水位起伏變化受降水直接控制，降水則水位抬升，蒸發(fā)消耗則水位回落。深層地下水與淺層地下水之間水力聯(lián)系較弱，因表層有一定厚度的隔水層，深層地下水不能直接接受淺層地下水補(bǔ)給，使其動態(tài)特征與淺層地下水不一致，其補(bǔ)給區(qū)僅分布于含水層出露較高地區(qū)及東部山區(qū)基巖裂隙水，因長江深切到該含水層，長江水為其主要補(bǔ)給源，與長江水位聯(lián)系密切。與淺層地下水的水力聯(lián)系較弱，水循環(huán)與動態(tài)特征受氣象影響不顯著，水位升降取決于水頭壓力的傳遞。季節(jié)性變化不明顯，揭露穩(wěn)定水位埋深標(biāo)高在4.03m～4.46m間。影響因素主要為氣象、地形因素和人為因素。

6.地下水污染評價

6.1土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀調(diào)查及評價

（1）污染源現(xiàn)狀調(diào)查。調(diào)查區(qū)內(nèi)污染源種類主要有：工業(yè)污染源和生活污染源兩大類。工業(yè)污染源主要是工業(yè)廢水、固體廢物；生活污染源主要是生活污染水和生活垃圾。工業(yè)污染源主要分布在八段溝水系北部區(qū)域企業(yè)中，生活污染源集中在居民區(qū)及工業(yè)廠區(qū)生活區(qū)。

（2）固廢污染現(xiàn)狀評價。本次固廢污染調(diào)查根據(jù)中冶華天工程技有限公司提交的《八段溝水系北部區(qū)域環(huán)境綜合整治規(guī)劃》中已做了詳細(xì)調(diào)查，本次報告將不闡述。在其基礎(chǔ)上，本次調(diào)查僅對調(diào)查區(qū)內(nèi)土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀調(diào)查及評價。

（3）隔水層土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀調(diào)查及評價。本次調(diào)查，在位于淺層地下水以下粘性土層（隔水層）取土壤分析樣品，分析該層土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，根據(jù)調(diào)查及取樣檢測結(jié)果，污染區(qū)范圍內(nèi)，僅SW5土1pH值偏大，該隔水層原狀土其他各項毒理性指標(biāo)與對照點基本相同，說明該土壤層受上部污染影響較小。

6.2地下水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價

對6口水文孔的深層地下水樣品進(jìn)行檢測，檢測指標(biāo)包括8項感官性狀及一般檢測指標(biāo)和10項毒理學(xué)指標(biāo)根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和深層地下水水質(zhì)樣品檢測結(jié)果，水質(zhì)評價按照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-2017）進(jìn)行評價。該地下水質(zhì)量綜合類別定為Ⅴ類，Ⅴ類指標(biāo)為氨氮、錳、砷。地下水化學(xué)組分含量高，不宜作為生活飲用水水源，其他用水可根據(jù)使用目的選用。

7.地下水污染趨勢及防治對策

地下水污染與地表水污染有明顯的不同。地下水污染具有隱蔽性和不可逆轉(zhuǎn)性。所以對地下水環(huán)境應(yīng)該做到定時監(jiān)測，及時治理，以防為主，以治為輔。

7.1地下水污染途徑

地下水污染途徑復(fù)雜多變，按照水力學(xué)特點，調(diào)查區(qū)地下水污染途徑可以分為間歇入滲、連續(xù)入滲和徑流三種類型。工業(yè)固體廢物、鋼渣和生活垃圾等經(jīng)雨水淋浴溶解、氧化、微生物活動、地表水溶解等作用。污染物質(zhì)進(jìn)入地表水入滲含水層污染地下水，這種間歇入滲方式是本調(diào)查區(qū)地下水污染的主要途徑。

淺層地下水因隔水層防護(hù)性能較差，容易受工業(yè)廢水和地表污水源源不斷地入滲含水層，污染物不斷污染地下水主要方式是淺層地下水污染。

7.2地下水污染趨勢

從地下水水質(zhì)評價中可以看出調(diào)查區(qū)淺層地下水已嚴(yán)重污染，淺層地下水超標(biāo)指標(biāo)中，pH、總硬度、溶解性總固體、氨氮和氟化物超標(biāo)范圍較大；六價鉻超標(biāo)范圍接近一半；汞、砷超標(biāo)范圍比較小且集中。深層地下水錳、氨氮大范圍超標(biāo)，砷在個別鉆孔中檢出超標(biāo)量高。由于深層地下水監(jiān)測時間較短，這里只對地下水污染趨勢作定性的預(yù)測。地表水污染日趨嚴(yán)重。而淺層地下水主要補(bǔ)給源是降水及地表水，淺層地下水水質(zhì)惡化勢必加重其他區(qū)域深層地下水污染。

隨著政府大力進(jìn)行環(huán)境整治，關(guān)停污染企業(yè)，不會再加重工業(yè)固廢量及生產(chǎn)生活廢水對區(qū)內(nèi)地下水的污染影響，但長期堆填在區(qū)內(nèi)的工業(yè)固廢特別是鋼渣內(nèi)存在重金屬及強(qiáng)堿物質(zhì)，由于降解過程緩慢，仍會繼續(xù)對區(qū)內(nèi)地下水造成污染，從而造成地表水體的污染，應(yīng)采取積極有效的地下水污染防治對策。

7.3地下水污染防治對策

（1）從源頭根治，清除區(qū)內(nèi)引起地下水污染的污染源（工業(yè)固廢、鋼渣），如受條件限制，應(yīng)采取措施進(jìn)行地下水修復(fù)。（2）包氣帶水的污染因子主要由pH值、氨氮、氟化物、汞、砷鉻等，應(yīng)采取適宜的修復(fù)技術(shù)，加速固廢的降解進(jìn)程。目前淺層地下水直接向八段溝水系排泄，已污染區(qū)域地表水系，因而防止淺層地下水直接污染地表水的防治應(yīng)為當(dāng)務(wù)之急，可采用“阻隔技術(shù)+抽出處理”的方法。在淺層地下水流向下游設(shè)置防滲墻，修建防滲墻后會改變淺層地下水的流向，可在適當(dāng)位置修建調(diào)蓄池，通過處理后進(jìn)入污水處理管網(wǎng)。（3）深層地下水受區(qū)域環(huán)境污染及水文地質(zhì)條件的影響，氨氮和砷指標(biāo)部分檢出超標(biāo)，但該層水補(bǔ)給范圍廣，徑流與排泄極其緩慢，自身凈化時間長，應(yīng)制訂系統(tǒng)性區(qū)域性環(huán)境整治措施。（4）加強(qiáng)研究環(huán)境凈化能力和地下水改良技術(shù)，了解環(huán)境的凈化能力，防治環(huán)境污染。（5）對本區(qū)域應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)的環(huán)境整治、復(fù)墾、修復(fù)工作，禁止開采地下水。（6）應(yīng)加強(qiáng)地下水長期監(jiān)測工作，為修復(fù)整治提供依據(jù)。

8.結(jié)論

通過對調(diào)查區(qū)水文地質(zhì)進(jìn)行分析，對調(diào)查區(qū)地下水污染現(xiàn)在進(jìn)行評價，認(rèn)為，調(diào)查區(qū)土壤層受上部污染影響較小。地下水質(zhì)量綜合類別定為Ⅴ類，Ⅴ類指標(biāo)為氨氮、錳、砷。地下水化學(xué)組分含量高，不宜作為生活飲用水水源，其他用水可根據(jù)使用目的選用。在此基礎(chǔ)上提出地下水污染防治對策，希望通過多方法綜合處理，使調(diào)查區(qū)地下水污染情況得到改善。

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