水文地質(zhì)調(diào)查在污染場地調(diào)查中的作用研究

王繼譽，宋樂樂，袁曉磊

（1.浙江省工程勘察設計院集團有限公司，浙江 寧波 315000；2.浙江仁欣環(huán)科院有限責任公司，浙江 寧波 315000）

隨著我國逐漸進入“十四五”發(fā)展階段，深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)，已經(jīng)成為黨和國家的重點工作目標。加強土壤污染源頭防治、有效管控建設用地土壤污染風險正成為社會經(jīng)濟平穩(wěn)健康發(fā)展的內(nèi)生動力。隨著我國城鎮(zhèn)化的快速推進，我國的城鎮(zhèn)規(guī)模不斷擴張，為了緩和長期以來建設用地資源不足以及解決住房問題之間矛盾，不少原屬于城鎮(zhèn)郊區(qū)的區(qū)域正逐漸成為住宅區(qū)和商業(yè)區(qū)，為了滿足居民正常工作和生活的需要，周邊區(qū)域的工廠勢必要搬遷[1]。但是以煤炭、冶金一類的污染企業(yè)為例，其長期的發(fā)展不可避免會造成一定的水土污染，污染問題的存在可能對周邊居民的生活、工作及其健康造成不良影響。因此在對上述土地進行再次開發(fā)之前務必要做好相關區(qū)域的水文地質(zhì)調(diào)查，為土地的合理整治和開發(fā)提供調(diào)查依據(jù)，在美麗中國理念的指導下開展生態(tài)建設工作。

1 水文地質(zhì)調(diào)查分析

長期以來水文地質(zhì)調(diào)查都是工程建設前的重要準備工作，為土地的合理利用與管理提供現(xiàn)實依據(jù)，是評價區(qū)域內(nèi)水土質(zhì)量的重要手段。就目前來說，水文調(diào)研工作的內(nèi)容主要分為四個方面：一是要查明地下水的水文地質(zhì)化學特征，通過對地表水和地下水抽樣及實驗獲取其中的化學成分，是開發(fā)和利用地下水的基礎工作；二是要了解地下水的活動特點，明確地下水的補給與排泄等一系列參數(shù)；三是要了解地下水的動態(tài)特點，首先要調(diào)查地下水的動水壓，若在建筑工程項目的施工過程中，出現(xiàn)了人為因素的影響，就會破壞地下水的動力平衡，隨后造成地下水的動水壓不斷上升，進而導致流砂以及管涌的情況出現(xiàn)[2]。其次要調(diào)查地下水的升降情況，季節(jié)的變化是影響地下水位的因素之一，進而使得建筑工程項目不具備較高的穩(wěn)定性。地下水的水位提高之后，在山坡或岸邊的土壤也極有可能會發(fā)生滑動甚至是塌陷的情況。而地下水位下降則會對此地區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成極為嚴重的破壞和影響，嚴重時，甚至會導致此地區(qū)的地面有沉降以及塌陷的情況出現(xiàn)。四是要調(diào)查地下水的儲存條件，尤其是水的介質(zhì)及分布問題，在此基礎上為水土開發(fā)提供依據(jù)。

2 水文地質(zhì)調(diào)查在污染場地調(diào)查中的內(nèi)容及作用

污染場地水文地質(zhì)調(diào)查是污染問題治理以及最大化利用土地資源的前提，也是生態(tài)建設的重要基礎。但由于不同地區(qū)水文地質(zhì)條件本身存在的區(qū)別，再加上地層結構存在一定的差異性，污染物在不同場地的遷移及擴散情況也有較大出入。通過對近年來我國在污染場地水文調(diào)查及污染治理的現(xiàn)狀以及經(jīng)驗的總結可以發(fā)現(xiàn)，工業(yè)廢水的擴散往往是建立在遵循地層結構的基礎上，依靠物質(zhì)重力及土壤表面張力作用朝著橫向和縱向擴散。要想了解不同場地和地層的污染情況，就勢必要開展規(guī)范調(diào)查。總體來說，水文地質(zhì)調(diào)查在污染場地調(diào)查中的作用主要可以體現(xiàn)為兩個方面：一是在調(diào)查的過程中，工作人員通過彌散試驗等手段能夠取得場地內(nèi)的地層信息，了解地下水的滲透和輸送能力，進而掌握場地內(nèi)地下水的運動規(guī)律[3]。另外可通過開展提取巖心的模擬試驗獲取場地內(nèi)土層與污染物之間的吸附關系。二是準確的調(diào)查結果能夠為污染場地巖土工程的開展提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，基于風險評估得到的土工參數(shù)是后續(xù)對污染場地生態(tài)修復和再次開發(fā)的重要技術基礎，能夠在解決污染問題的同時滿足周邊居民對高質(zhì)量生活環(huán)境的需求。具體來說，水文地質(zhì)調(diào)查在污染場地調(diào)查中的內(nèi)容及作用主要包括以下四點：

2.1 場地土層分布

一般來說針對污染場地的調(diào)查需要對相關區(qū)域進行鉆孔取樣，同時輔以靜力觸探試驗對土層情況進行分析和分類。在調(diào)查過程中，工作人員需要根據(jù)原工廠工業(yè)生產(chǎn)污染分布的特點進行試驗布點，點位應當重點安置在污染較重的區(qū)域，如原化工廢料堆積點、污水排放點等，在上述點位布設靜力觸探孔。通過調(diào)查，收集相關區(qū)域的土層剖面等基本信息，在此基礎上調(diào)查場地載荷性能以及其他工程地質(zhì)信息，綜合調(diào)查數(shù)據(jù)繪制場地土層地質(zhì)曲線圖，了解土層滲透性，評估場地內(nèi)污染可能擴散情況以及開發(fā)和利用土地可能存在的污染隱患。

2.2 地下水流場調(diào)查

上述提到的地下水儲存即賦存條件是流場調(diào)查的重點內(nèi)容，需要工作人員收集場地內(nèi)地下水的流向、流速等一般資料，并在此基礎上實現(xiàn)對地下水賦存土層水文地質(zhì)信息的調(diào)查，同時依托現(xiàn)有數(shù)據(jù)信息構建基于被調(diào)查場地的水文地質(zhì)模型，動態(tài)分析場地內(nèi)土層分布及變化規(guī)律[4]。通過過程中搜集的地下水流向及流速信息，能夠便于工作人員動態(tài)監(jiān)測地下水位的變化，有助于后續(xù)巖土工程的施工。另外開展地下水流場調(diào)查也是對場地污染調(diào)查提供取樣依據(jù)的基礎工作內(nèi)容，依托流場調(diào)查信息對地下水取樣點的布設提供參考，進而選取合適的取樣位置及深度，為監(jiān)測井深度及濾井的建設提供方案。

2.3 污染物分布調(diào)查

原污染企業(yè)在開展工業(yè)生產(chǎn)的過程中難免會造成區(qū)域內(nèi)的水土污染問題，其排放的各類污染物會以原場地為中心向周圍擴散。水土污染滲透及擴散主要類型如圖1、2所示。尤其是排放的廢水會影響地表水及地下水質(zhì)量，并隨著水流不斷擴散，對此場地的污染調(diào)查還需要著重對污染物在場地內(nèi)的分布情況進行調(diào)查。一般來說，針對廢水污染擴散影響的調(diào)查主要集中在兩個層面，場地橫面和縱面調(diào)查能夠了解污染在場地內(nèi)的擴散范圍及擴散深度。其中在縱斷面的調(diào)查中要求工作人員對不同土層及土層交界土壤進行取樣，例如在污染場地污染縱斷面影響深度的調(diào)查中往往會遇到弱透水層與含水層交界處存在明顯污染痕跡的情況，并且可能存在部分土層明顯厚于其他土層的情況，此時應當對區(qū)域內(nèi)土層多次取樣，確保所搜集數(shù)據(jù)的準確性[5]。

圖1 水土污染滲透及擴散類型-間歇滲入型

2.4 場地水文地質(zhì)調(diào)查關鍵系數(shù)分析

首先是理化系數(shù)，包括水土中有機質(zhì)含量、土壤濕度和密實度等理化數(shù)據(jù)均是污染場地水文地質(zhì)調(diào)查及污染土地開發(fā)的重要依據(jù)。工作人員需要根據(jù)靜力觸探的結果確定鉆孔取樣的區(qū)域以及微承壓層深度，分別采集不同區(qū)域以及不同深度土層樣本，妥善保存并將其送入實驗室得到上述各種水文地質(zhì)理化信息。其次是滲透系數(shù)，依托前期構建的被調(diào)查場地水文地質(zhì)模型，根據(jù)土層調(diào)查的實際情況選擇監(jiān)測井，開展水文地質(zhì)試驗，通過區(qū)域內(nèi)抽、注水實驗結果分析推斷土層滲水系數(shù)，一方面要求工作人員通過試驗結果判斷地下水污染在不同時間、空間條件下的變化情況，另一方面要根據(jù)實驗數(shù)據(jù)推斷一段時間內(nèi)污染物在地下水中的擴散情況，對其遷移規(guī)律進行分析研判。另外還要通過實驗建立基于污染物在場地土層中水平和垂直方向的彌散系數(shù)，最大程度保證解析結果與場地實際情況的對應性和精確性。

3 污染場地常規(guī)調(diào)查方式存在的局限性

水文地質(zhì)調(diào)查本身具有較強的專業(yè)性，無論是對工作人員的理論知識儲備還是經(jīng)驗積累都有較高的要求，在調(diào)查過程中需要充分考慮原有設備以及建筑物對土地的影響，因地制宜選擇調(diào)查方式。就現(xiàn)階段我國在污染場地水文地質(zhì)調(diào)查中的方法選擇來看，系統(tǒng)、分區(qū)以及隨機布點法依然是當前較為主要的點位布設方式（如圖3所示）。但是通過對大量實踐案例的總結和分析可以發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)和分區(qū)布點法在工程中的應用往往受到場地實際情況的限制，即場地中存在的建筑物等都會對點位的布設造成影響，需要提前對場地進行清理[6]。相比之下隨機布點法受場地因素的影響較小，但是過于隨機的取點方式可能導致采樣結果缺乏均勻性，收集的數(shù)據(jù)不利于后續(xù)模型建立和試驗的開展。從近年來水文地質(zhì)調(diào)查淺層布點法在環(huán)境評價以及污染監(jiān)測中的應用來看，工作人員對場地地質(zhì)土壤及土層結構等信息的調(diào)查較少，調(diào)查的針對性往往得不到滿足，調(diào)查的全面性及準確性要求都難以實現(xiàn)。并且在布點的過程中要求工作人員對水文地質(zhì)調(diào)查有著豐富的經(jīng)驗儲備，同時要求大量的設備作為支撐，調(diào)查的周期較長，無形中增加了大量的成本。除此之外，長期以來采用的常規(guī)調(diào)查方法得到的結果無法滿足相關單位對場地水文地質(zhì)環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測和評價要求，往往無法對后續(xù)污染土壤的治理及開發(fā)提供指導。在綠色經(jīng)濟下，污染場地的再開發(fā)依托高效的水文地質(zhì)調(diào)查方式，基于當前生態(tài)環(huán)保以及用地資源的矛盾，優(yōu)化污染場地水文地質(zhì)調(diào)查方式在當下顯得極為必要。

圖3 污染場地水文地質(zhì)調(diào)查點位布設

4 污染場地環(huán)境水文地質(zhì)調(diào)查的優(yōu)化措施

4.1 掌握污染場地水文地質(zhì)調(diào)查的技術要點

污染場地水文調(diào)查的流程大致包括三項環(huán)節(jié)：一是要根據(jù)污染場地的現(xiàn)實情況以及治理和開發(fā)的現(xiàn)實需要，選擇高效的縫隙方式，對土壤和地下水樣本進行采集，同時對環(huán)境質(zhì)量進行評估。二是對所收集信息進行科學分析，全面掌握場地污染源的縫補情況，對場地水土污染的實際情況進行調(diào)查和評價。三是盡可能建立基于污染場地的風險評估體系，對場地污染的擴散進行動態(tài)監(jiān)測，提高污染治理的科學性[7]。在此基礎上，務必要制定科學合理的勘察方案，提高水文地質(zhì)調(diào)查過程中的技術水平，提高調(diào)查和數(shù)據(jù)處理速度。例如，目前我國污染場地的治理形勢十分復雜，水文調(diào)查涉及的內(nèi)容眾多，要求技術人員應當就不同的調(diào)查環(huán)節(jié)采用合理的技術手段化整為零提高調(diào)查效率。在明確各子項目調(diào)查目標的基礎上，實現(xiàn)對場地內(nèi)土壤、地下水和地表水污染情況的調(diào)查。另外，要因地制宜在場地內(nèi)合理布設監(jiān)測點位，點位布設方法需要結合場地的實際情況以及單位現(xiàn)有的技術和成本進行選擇，提高淺層布點法的應用價值。同時還應當注意對井深度進行科學監(jiān)測，合理設置井深度，綜合利用網(wǎng)格式和加密式點位布置方式，提高監(jiān)測的全面性和針對性。

4.2 完善水文地質(zhì)調(diào)查制度

近年來，污染場地水文調(diào)查在生態(tài)環(huán)保理念以及產(chǎn)能結構轉(zhuǎn)型不斷落實和深化的過程中受到社會的廣泛關注。但是基于污染行業(yè)場地水文地質(zhì)調(diào)查在我國的起步時間較晚，無論是理論研究還是實踐都有待進一步完善，完善水文地質(zhì)調(diào)查制度是當前領域內(nèi)的當務之急[8]?；诖讼嚓P部門務必要結合《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國水土保持法》等法律法規(guī)建立在污染土地治理和開發(fā)領域具有較強適應性的法律法規(guī)。同時各地環(huán)保監(jiān)察部門也需要聯(lián)合地方政府根據(jù)當?shù)匚廴就恋氐膶嶋H情況制定指導性規(guī)章制度，為污染場地水文地質(zhì)調(diào)查工作的開展提供指導。

4.3 加強人才儲備和技術研發(fā)

上文提到污染場地水文地質(zhì)調(diào)查是一項專業(yè)性較強的工作，基于此，各地政府和高校應當提高重視程度，針對近年來生態(tài)環(huán)保工程領域水文地質(zhì)專業(yè)人才的缺口問題開展專業(yè)建設，重視政企合作以及校企合作，培養(yǎng)兼具水文地質(zhì)、生態(tài)環(huán)保以及巖土工程領域?qū)I(yè)知識的復合型人才。鼓勵高新技術行業(yè)與生態(tài)環(huán)保行業(yè)建立跨行業(yè)合作平臺，積極研發(fā)水文地質(zhì)調(diào)查新技術和新設備。

5 結語

綜上所述，基于近年來我國在水土污染治理以及污染土地在開發(fā)利用方面的嚴峻形勢，水文地質(zhì)調(diào)查工作在其中發(fā)揮了重要的支持作用。在實際的調(diào)查工作中尤其需要做好土層分布和滲透性調(diào)查，根據(jù)污染場地的實際情況科學選擇調(diào)查方式，提高污染物擴散和分布調(diào)查的科學性。同時針對水文地質(zhì)調(diào)查中存在的局限性，要求政府部門、相關企業(yè)積極展開案例學習，加強人才培養(yǎng)和技術儲備，提高污染場地水文地質(zhì)調(diào)查的科學性和準確性。