地下水環(huán)境監(jiān)測井評估體系構(gòu)建研究

劉景蘭，葛菲媛，秦磊，黃歡

(1.天津市地質(zhì)研究和海洋地質(zhì)中心，天津 300170；2.中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，北京 100081)

根據(jù)我國《地下水污染防治實施方案》(環(huán)土壤〔2019〕25號)要求，2025年年底前應(yīng)構(gòu)建全國地下水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)，并按照國家和行業(yè)相關(guān)監(jiān)測、評價技術(shù)規(guī)范，開展地下水環(huán)境監(jiān)測。地下水環(huán)境監(jiān)測井作為開展地下水環(huán)境監(jiān)測工作的重要依托，其“健康狀況”直接影響到監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

自《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 地下水環(huán)境》(HJ 610—2016)[1]實施以來，企業(yè)、工業(yè)園區(qū)及相關(guān)單位已建設(shè)了大量的地下水環(huán)境監(jiān)測井，但由于缺乏專業(yè)知識，且管理部門尚未制定系統(tǒng)的監(jiān)測井維護和管理辦法，部分地下水環(huán)境監(jiān)測井建成后存在維護管理工作不到位、亟待維修、監(jiān)測功能喪失，甚至成為污染通道等問題。因此，現(xiàn)存的大量地下水環(huán)境監(jiān)測井能否滿足地下水環(huán)境監(jiān)測工作的要求，如何保障監(jiān)測井可以長期有效地完成地下水監(jiān)測工作等一系列問題值得關(guān)注。解決該系列問題的關(guān)鍵基礎(chǔ)保障是科學(xué)建立地下水環(huán)境監(jiān)測井評估體系，對開展相應(yīng)評估工作具有重要意義。

目前，《地下水環(huán)境狀況調(diào)查評價工作指南》(環(huán)辦土壤函〔2019〕770號)[2](以下簡稱《工作指南》)、《地下水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ 164—2020)[3]、《地下水環(huán)境監(jiān)測井建井技術(shù)指南(試行)》[4]《地下水監(jiān)測井建設(shè)規(guī)范》(DZ/T 0270—2014)[5]、《水文水井地質(zhì)鉆探規(guī)程》(DZ/T 0148—2014)[6]、《區(qū)域地下水位監(jiān)測網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》(DZ/T 0271—2014)[7]、《區(qū)域地下水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》(DZ/T 0308—2017)[8]、《地下水監(jiān)測網(wǎng)運行維護規(guī)范》(DZ/T 0307—2017)[9]、《地下水監(jiān)測站建設(shè)技術(shù)規(guī)范》(SL 360—2006)[10]、《地下水監(jiān)測工程技術(shù)規(guī)范》(GB/T 51040—2014)[11]等對地下水環(huán)境監(jiān)測井的建設(shè)、篩選、管理和維護做了不同程度的要求，但均未提出“監(jiān)測井評估”的具體概念，亦無監(jiān)測井評估工作的具體方法。以往實際監(jiān)測井評估工作中，多為人為經(jīng)驗判斷，存在評價指標(biāo)不全、結(jié)果隨機等問題，因此建立一套系統(tǒng)性的評價體系尤為重要?，F(xiàn)參考上述規(guī)范，在已開展的大量監(jiān)測井評估工作的基礎(chǔ)上，對眾多實際情況進行了歸類分析，最終選擇合適的評估指標(biāo)，制定適用的評估方法，提供全面的評估結(jié)果，建立地下水環(huán)境監(jiān)測井評估體系，為地下水環(huán)境監(jiān)測井的評估工作提供參考。

1 評估指標(biāo)

根據(jù)各指標(biāo)對監(jiān)測井監(jiān)測功能的影響程度，選擇評估指標(biāo)具體包括井口保護裝置、井管內(nèi)徑、上部井管保存狀態(tài)、監(jiān)測井是否串層、井結(jié)構(gòu)保存狀態(tài)、井的連通性6個評估指標(biāo)。

井深是監(jiān)測井重要的指標(biāo)，其對監(jiān)測功能的影響一方面取決于區(qū)域水文地質(zhì)條件，即目標(biāo)含水層巖性、厚度和地下水水位動態(tài)特征；另一方面取決于污染風(fēng)險特性，即污染風(fēng)險源是否涉及輕質(zhì)非水相液體(LNAPL)或重質(zhì)非水相液體(DNAPL)?？梢娋罹哂忻黠@的地域性和個體差異性，不適納入普適性的評估體系，因此未將其納入監(jiān)測井評估指標(biāo)。建議開展監(jiān)測井評估工作時，根據(jù)工作需要綜合考慮井深的合理性。

根據(jù)相關(guān)指南要求，規(guī)范的監(jiān)測井應(yīng)配套建設(shè)相應(yīng)的輔助設(shè)施，例如：井口固定點標(biāo)志、圖形標(biāo)、監(jiān)測井銘牌、警示柱和井口標(biāo)識等。但考慮到監(jiān)測井建設(shè)、維護成本以及監(jiān)測井的實用性，本次評估指標(biāo)未考慮輔助設(shè)施。

1.1 井口保護裝置

《工作指南》《HJ 164—2020》《地下水環(huán)境監(jiān)測井建井技術(shù)指南(試行)》《DZ/T 0270—2014》和《SL 360—2006》均對井口保護裝置的建設(shè)提出不同的要求。

地下水環(huán)境監(jiān)測井的井管材質(zhì)一般為聚氯乙烯(PVC)，容易受撞擊等被損壞，安裝井臺和井口保護筒，可起到保護井管的作用，從而保護監(jiān)測井。監(jiān)測井的井蓋和井帽(特別是井帽)是防止監(jiān)測井受污染的關(guān)鍵設(shè)施，如無井蓋且無井帽，則井管處于敞開狀態(tài)，地表水、雨水或污染物等直接進入井管，存在地下水污染風(fēng)險；如有井帽或井蓋，且井蓋由井口鎖具封閉，一般情況可以起到保護地下水的作用，但如遇特大暴雨，井口保護裝置被地表積水淹沒等特殊情況，必須有井帽才能有效避免雨水污水倒灌。井口保護裝置的狀況分為完整完好、不完整、破損和無4種情況[12]。

1.2 井管內(nèi)徑

《HJ 164—2020》《DZ/T 0270—2014》和《GB/T 51040—2014》等根據(jù)各自工作需求對井管內(nèi)徑提出不同的要求。生態(tài)環(huán)境部相關(guān)規(guī)范要求井管內(nèi)徑不小于 50 mm，以能夠滿足洗井和取水要求的口徑為準(zhǔn)。綜合實際工作經(jīng)驗，監(jiān)測井徑太小(<50 mm)，不便于開展洗井、取樣工作，且容易因井損過大導(dǎo)致出水量太小[13-14]，無法采集新鮮地下水，因此將井管內(nèi)徑作為監(jiān)測井評估的指標(biāo)之一，分為井管內(nèi)徑<50 mm、內(nèi)徑≥ 50 mm 2種情況。

1.3 上部井管保存狀況

井管分為井壁管、濾水管和沉淀管，《HJ 164—2020》《DZ/T 0270—2014》和《SL 360—2006》等對井管的建設(shè)提出不同的要求，且將井壁管/濾水管有嚴(yán)重斷裂的判定為報廢。大量調(diào)查工作中發(fā)現(xiàn)存在部分監(jiān)測井只是地上以及地下淺表內(nèi)的井管錯位斷裂，無需報廢的情況。為節(jié)省資源和成本，方便后期開展監(jiān)測井修復(fù)管理工作，將井管分為上部井管和下部井管。上部井管為地上及地下淺表內(nèi)通過簡單修復(fù)即可恢復(fù)井管完整性的井管，其余部分為下部井管。上部井管保存狀況分為完好、輕微損壞、較嚴(yán)重?fù)p壞和嚴(yán)重?fù)p壞4種情況[12]。

1.4 監(jiān)測井是否串層

《HJ 164—2020》等明確規(guī)定監(jiān)測井篩管不得越層，監(jiān)測井不得穿透目標(biāo)含水層下的隔水層的底板?！稄U棄井封井回填技術(shù)指南(試行)》指出，若井管開篩位置不佳造成層間連通，將加大地下水污染風(fēng)險。綜上，將監(jiān)測井分為監(jiān)測井串層和未串層2種情況。監(jiān)測井濾水管穿透2個及以上含水層即為串層，否則為未串層。

1.5 井結(jié)構(gòu)狀況

井結(jié)構(gòu)狀況是下部井管保存狀況和井內(nèi)狀況的綜合狀況?！禜J 164—2020》等指出由于井的結(jié)構(gòu)性變化，造成監(jiān)測功能喪失的監(jiān)測井應(yīng)當(dāng)報廢。

井下電視可有效探查監(jiān)測井結(jié)構(gòu)狀況[15]，結(jié)合實際工作經(jīng)驗，將井結(jié)構(gòu)保存狀況歸納為5種情況：(1)監(jiān)測井結(jié)構(gòu)完好，井管無損壞，具有濾水管；(2)監(jiān)測井結(jié)構(gòu)完好的同時，井下有異物或井水渾濁或井管有污垢等情況；(3)下部井管嚴(yán)重斷裂或變形；(4)井中污垢/泥沙淤積，導(dǎo)致井內(nèi)外水力連通中斷；(5)無濾水管。

1.6 井的連通性

《HJ 164—2020》指出井的出水量宜> 0.3 L/s；同時指出每2年對監(jiān)測井進行1次透水靈敏度試驗，目的是保證井的連通性良好，確保在地下水樣品采集時可以采集到新鮮的足夠量地下水，保證樣品結(jié)果具有代表性。井的連通性分為連通性良好、連通性一般和連通中斷3種情況[12]。

2 評估方法

本次建立的評估內(nèi)容包括監(jiān)測井維護評估和監(jiān)測井功能評估2個方面。評估采用單指標(biāo)評估和綜合評估方法。

監(jiān)測井維護評估，是從保障監(jiān)測井的長期監(jiān)測功能而建立。最終評估結(jié)果為無需修復(fù)、修復(fù)和報廢。用于指導(dǎo)監(jiān)測井的管理者如何去維護監(jiān)測井，使之可以長期有效地滿足地下水監(jiān)測工作要求。

監(jiān)測井功能評估，是從能否滿足當(dāng)前或短期監(jiān)測工作要求而建立。例如，某井口保護裝置的井筒發(fā)生破損，從長期來看，需要進行監(jiān)測井維護，但目前井口保護筒的破損不會影響監(jiān)測功能。此外在一些場地調(diào)查、地下水修復(fù)等項目中會建設(shè)一些臨時監(jiān)測井，只服務(wù)于一段時期的工作，對于該類監(jiān)測井也只需要對其目前的監(jiān)測功能進行評估即可。監(jiān)測井功能評估的最終評估結(jié)果為監(jiān)測功能良好、監(jiān)測功能一般和不具有監(jiān)測功能。

2.1 監(jiān)測井維護評估

2.1.1 單指標(biāo)評估

對每一評估指標(biāo)均進行單獨評估，具體評估規(guī)則見表1。

表1 監(jiān)測井維護評估單指標(biāo)評估規(guī)則

2.1.2 綜合評估

綜合評估是綜合單指標(biāo)評估結(jié)果，本著“從劣”原則，按最差的單指標(biāo)評估結(jié)果確定。具體評估規(guī)則見表2。

表2 監(jiān)測井維護評估綜合評估規(guī)則

2.2 監(jiān)測井功能評估

監(jiān)測井功能評估亦采用單指標(biāo)評估和綜合評估。需要說明的是，井口保護裝置的建設(shè)是為保護監(jiān)測井及井內(nèi)的監(jiān)測儀器等不受人為損壞，防止地表水及污染物質(zhì)進入監(jiān)測井內(nèi)。一些簡易井通常不建設(shè)完整的井口保護裝置，只有井帽，也能防止地表水及污染物質(zhì)進入監(jiān)測井內(nèi)，不影響監(jiān)測井的監(jiān)測功能。因此在監(jiān)測井功能評估中，井口保護裝置不納入評估指標(biāo)，用“井口狀況”來替代井口保護裝置。

井口狀況根據(jù)能否保護監(jiān)測井內(nèi)地下水不受污染分為具有保護功能和不具有保護功能2種情況。具有保護功能：有井帽或井蓋，能防止地表水、雨水或污染物等進入監(jiān)測井內(nèi)；不具有保護功能：無井帽且無井蓋，不能防止地表水、雨水或污染物等進入監(jiān)測井內(nèi)。

2.2.1 單指標(biāo)評估

對每一評估指標(biāo)均進行單獨評估，具體評估規(guī)則見表3。

表3 監(jiān)測井功能評估單指標(biāo)評估規(guī)則

2.2.2 綜合評估

綜合評估亦是綜合考慮各單指標(biāo)后給出的評估結(jié)果，本著“從劣”原則，按最差的單指標(biāo)評估結(jié)果確定。具體評估規(guī)則見表4。

表4 監(jiān)測井功能評估綜合評估規(guī)則

2.3 措施建議

建議企業(yè)和管理部門高度關(guān)注地下水環(huán)境監(jiān)測井的功能狀況，對評估結(jié)果為報廢和不具有監(jiān)測功能的監(jiān)測井，按照《廢棄井封井回填技術(shù)指南(試行)》進行報廢封井；對評估結(jié)果為修復(fù)的監(jiān)測井，開展針對性的維護，例如洗井、井口保護裝置維修、井管修復(fù)、井管清洗和異物打撈等；對評估結(jié)果為無需修復(fù)的監(jiān)測井，定期開展相關(guān)維護和檢查，保障其監(jiān)測功能穩(wěn)定有效。

3 監(jiān)測井評估實例

選取天津市某工廠環(huán)評井1#為例(圖1)。潛水含水層底板埋深10 m，井深9.42 m，水位埋深1.62 m；濾水管位置為地表下5.80 ～9.42 m，監(jiān)測層位為潛水；井臺規(guī)格為正方形，邊長50 cm；井臺高度15 cm；地上保護筒高度為55 cm；有井蓋；有井口鎖具；無井帽。根據(jù)井下電視探查結(jié)果，上部井管0.8 m處有輕微裂痕，井結(jié)構(gòu)保存狀況良好，通過微水試驗，判定井的連通性良好。實例評估情況見表5，綜合評估結(jié)果為良好。

圖1 天津市某工廠環(huán)評井現(xiàn)狀

4 結(jié)語

選擇井口保護裝置/井口狀況、井管內(nèi)徑、上部井管保存狀態(tài)、監(jiān)測井是否串層、井結(jié)構(gòu)保存狀態(tài)、井的連通性6個指標(biāo)，從監(jiān)測井維護評估和功能評估2個方面建立地下水環(huán)境監(jiān)測井評估體系。該體系的構(gòu)建為充分利用現(xiàn)有監(jiān)測井，避免監(jiān)測井重復(fù)建設(shè)，節(jié)約監(jiān)測井建設(shè)及維護成本，推進地下水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)建設(shè)提供技術(shù)支撐。