水利地基施工中地下水污染源識(shí)別及綜合防治技術(shù)研究

文章編號(hào)：1674-6139（2025）06-0113-06

中圖分類號(hào)：X523文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Identification of Groundwater Pollution Sources and Comprehensive Prevention and Control Technologies in Water Conservancy Foundation Construction

Yang Haofeng，Chen Sisi，Zhang Jianzhong，Wu Tianhui，Zhu Shuang （HuadongEngineering CorporationLimited，Hangzhou 311122，China）

Abstract：Inodertoprotectgroundwateresources，preventevironmentalpoltionandologicaldamage，esearchiscoducted ontheidentfatioofgoundaterlltiosoucsandcomprehesivepreventionndcontroltchologesinateronservancyfod tionconstruction.Obtainpolutionsourceintensitythroughsimplexmethodandhistoricalpolutionsourcedata，calculatethesolutestate ofgroundwaterndteconcentrationcontentineompositepltionfeld，andcompleteeidentificationfgounwaterlio sources.Usingthechlorineoxygenmethodtooxidizepolutantsinbuildingmaterials，combinedwithhgh-voltagepulseelectrocoagulationtechnolgtopreipitatendileraetallutantsingoudaterchevingomprehensieprevetionndontrolofoud waterpolution.Thecaseanalysissultssowtattheproposedtchnologanacuratelyidentifyoundwaterpoltiosoues，or latetargetedpolutionpreventionandcontrolmeasures，andavoidblindgovernanceandresourcewaste；Thecomprehensiveprevention andcontroltechologydevelopedcanfiientlyemovepolutantsfromgroundwater，ignificantlyimproveaterqualityandproote ter resource recycling.

Keywords：ground waterpolution；waterconservancyfoundationconstruction；identificationofpolutionsources；porevelocity comprehensive pollution prevention and control

前言

采礦、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活廢水的排放，都會(huì)對(duì)地下水造成一定的污染[1-2]。這些污染源通過不同的方式將多種污染物排放到地下水中，造成水質(zhì)的惡化[3]。因此，開展地下水污染源的識(shí)別與綜合治理技術(shù)研究，對(duì)保障水資源安全，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義?；诖耍闹静萚4利用絕對(duì)主成分評(píng)分和多元線性回歸法評(píng)估溫州市珊溪水庫(kù)水質(zhì)，確定了污染源。絕對(duì)主成分評(píng)分和多元線性回歸法依賴于大量的水質(zhì)和污染源數(shù)據(jù)，一旦關(guān)鍵污染物的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)缺失或不準(zhǔn)確，導(dǎo)致后續(xù)防治效果不佳。馮愛萍等[5]利用DPeRS模型研究浦陽江流域面源污染，明確岸線、河道類型以識(shí)別污染源?；诿嫦?qū)ο蠓鞔_岸線、河道生態(tài)緩沖區(qū)類型時(shí)，不同的決策者會(huì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)做出不同判斷，存在一定的主觀性，從而導(dǎo)致識(shí)別出現(xiàn)偏差，防治效果不佳。張涵等[通過正定矩陣因子分析和貝葉斯模型識(shí)別成都平原地下水污染因素。在建立貝葉斯穩(wěn)定同位素混合模型時(shí)，關(guān)鍵參數(shù)的確定受到多種因素影響，導(dǎo)致識(shí)別結(jié)果的不準(zhǔn)確，影響污染防治效果。

為了優(yōu)化水利地基施工中地下水污染防治效果，提出地下水污染源識(shí)別及綜合防治技術(shù)。利用單純形法與歷史數(shù)據(jù)，確定地下水污染源后，制定一系列綜合防治措施，實(shí)現(xiàn)地下水污染防治。

1水利地基施工地下水污染采樣

選取某一正在施工建設(shè)的水利工程采集地下水樣本，在周圍設(shè)置8個(gè)采樣點(diǎn)，鉆孔深度 5～150 米。水利地基施工地下水采樣嚴(yán)格依照《地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行，采樣前先將采樣瓶清洗3遍，再用薄膜密封好[7]，冷藏后及時(shí)送回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)GB/T14848篩選地下水水樣污染檢驗(yàn)有機(jī)污染物及重金屬污染指標(biāo)包括：鉛、汞、鎘、鉻、pH值、苯、氨氮。

2水利地基施工中地下水污染源識(shí)別

當(dāng)?shù)叵滤廴驹磸?qiáng)度[8]不確定時(shí)，采用單純形法，結(jié)合歷史污染源取樣數(shù)據(jù)獲得污染源強(qiáng)度，令取樣點(diǎn)模擬數(shù)據(jù)與實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的差值之和降至最小。

目標(biāo)函數(shù) Y_min ：

式（1）中， c_i 表示在第 i 個(gè)取樣點(diǎn)處的濃度； z_i 表示對(duì)第 i 個(gè)取樣點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)， l 表示取樣點(diǎn)數(shù)量。

假定地下水中的溶質(zhì)按一階線性衰減表述，那么能夠利用線性偏微分方程表示水利地基施工中地下水溶質(zhì)狀態(tài)。

式（2）中，S表示污染物的釋放強(qiáng)度， B 表示分子擴(kuò)散因子， θ 表示有效孔隙率[9]， v 表示孔隙流速。

因而，可以用線性函數(shù)表達(dá)復(fù)合污染場(chǎng)內(nèi)的濃度含量 c_i

式（3）中， w_j 表示第 j 個(gè)潛在污染源的權(quán)重； m 表示蒙特卡羅的隨機(jī)模擬次數(shù)； c_i0 表示污染物背景值， 表示在第 k 個(gè)滲透因子場(chǎng)，第 χ_i 個(gè)取樣點(diǎn)中上的濃度值相對(duì)于第 j 個(gè)地下水污染源強(qiáng)度改變時(shí)的響應(yīng)。

3地下水污染綜合防治方法

通過對(duì)地下水污染源識(shí)別后，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)目前的水利地基施工中周圍地下水污染狀況，并據(jù)此進(jìn)行綜合防治，見圖1。

為減輕污染，采用氯氧法無害化處理，通過氯氣氧化建筑材料生成無毒物質(zhì)，控制重金屬排放至國(guó)標(biāo)內(nèi)。高壓脈沖電凝技術(shù)用于處理地下水重金屬污染，通過調(diào)節(jié)池、電凝機(jī)等設(shè)備沉淀、過濾污染物，利用污泥處理去除施工材料。該技術(shù)核心為復(fù)極式電凝反應(yīng)，電極接電源，陽極產(chǎn)生強(qiáng)氧化性生態(tài)氧分子氧化有機(jī)物，二價(jià)鐵離子氧化后沉淀；陰極產(chǎn)生強(qiáng)還原性生態(tài)氫分子吸附重金屬離子。放電時(shí)產(chǎn)生小氣泡，有效去除懸浮物，提升水質(zhì)，防止二次污染。

4地下水污染源識(shí)別及防治效果分析

4.1地下水污染源識(shí)別分析

一條水利地基施工排污管線存在于地下水中，其上共有5處潛在裂縫，污染物從C、D兩處實(shí)際裂縫滲入，導(dǎo)致地下水污染。為解決地下水含水層參數(shù)不確定的問題，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置了8個(gè)按序排列的取樣點(diǎn)，以識(shí)別污染源。通過200次滲透系數(shù)隨機(jī)場(chǎng)計(jì)算和蒙特卡洛隨機(jī)模擬方法，我們獲取了800個(gè)污染物濃度場(chǎng)數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。實(shí)驗(yàn)設(shè)定了污染源初始權(quán)重和污染羽模糊比較參數(shù)，利用這些數(shù)據(jù)計(jì)算出了地下水復(fù)合污染羽。如圖2所示使用不同次數(shù)取樣數(shù)據(jù)得到的復(fù)合污染物，表1則列出了污染源識(shí)別結(jié)果。

通過圖2能夠觀察到，地下水污染羽的形狀逐漸向?qū)嶋H的污染羽流逼近。位置A-E的污染源權(quán)重也發(fā)生了改變，如表1所示，經(jīng)過先后8次取樣之后，污染源權(quán)重基本上是穩(wěn)定的，位置A-E權(quán)重為0.0.13，1，1，0.19 ，位置C、D的權(quán)重為1，基本上可以判斷出有污染源，位置A的權(quán)重為0，則可以得出沒有污染源。但是，位置B和位置E的權(quán)重都比較小，說明這里可能有污染源。從污染源識(shí)別結(jié)果來看，位置B污染強(qiáng)度為 509g/d ，位置C污染強(qiáng)度為512g/d ，其他位置的污染強(qiáng)度都在0左右，所以可以排除位置 A，D，E 是污染源。這表明文章提出的方法能夠在場(chǎng)地信息不確定條件下進(jìn)行污染源識(shí)別，識(shí)別結(jié)果具備較強(qiáng)的可靠性。

4.2地下水污染綜合防治效果分析

為了驗(yàn)證綜合防治技術(shù)的有效性，對(duì)8個(gè)取樣點(diǎn)進(jìn)行為期3個(gè)月的治理，并記錄治理前的污染濃度值與治理后的污染濃度值，見圖3。

通過圖3能夠明顯看出，在治理前地下水中鉛、汞、鎘、鉻重金屬濃度含量均超過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，破壞生態(tài)平衡，對(duì)水生動(dòng)物的生存與繁殖產(chǎn)生不利影響。經(jīng)過治理后，鉛、汞、鎘、鉻重金屬濃度含量得到了較好的控制，達(dá)到規(guī)范要求，使地下水質(zhì)量明顯提高，令水體中的生物能逐步恢復(fù)正常的生長(zhǎng)與繁殖，從而保持生態(tài)平衡。防治前的地下水pH值不在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，pH值太大會(huì)引起水體中可溶性鹽的沉淀，使水質(zhì)變差，氯化殺菌作用減弱。但是，當(dāng)pH值太小時(shí)，水的腐蝕性會(huì)加強(qiáng)，對(duì)金屬的溶解度也會(huì)增大，使水體中的重金屬濃度升高。經(jīng)過綜合防治后，pH值均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，使得地下水的水質(zhì)穩(wěn)定性好，適用于飲用水、農(nóng)業(yè)及工業(yè)等多個(gè)用途。防治前的苯、氨氮濃度超標(biāo)。苯的濃度含量超過標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)對(duì)地下水產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，并對(duì)水生生物的生長(zhǎng)、繁殖產(chǎn)生不利影響。當(dāng)氨氮含量超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，不但會(huì)引起地下水質(zhì)的惡化，還會(huì)造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化，引起藻類的大量繁殖，從而影響水環(huán)境的平衡。在防治后，苯、氨氮濃度含量在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，地下水污染狀況得到很大改善，保證地下水資源安全和可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)束語

地下水污染治理是國(guó)家水環(huán)境保護(hù)工作的重點(diǎn)，一旦污染嚴(yán)重，則影響著人們的身體健康，做好地下水污染防治工作是一項(xiàng)事關(guān)人民民生的重要工程，要提高警覺性，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地下水的水質(zhì)，防患于未然，為國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展提供保證。為此，提出了水利地基施工中地下水污染源識(shí)別及綜合防治技術(shù)。通過采用單純形法和歷史污染源數(shù)據(jù)，該技術(shù)能夠精確地識(shí)別出地下水污染源及其強(qiáng)度，為制定針對(duì)性的污染防控措施提供了科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，結(jié)合氯氧法氧化建筑材料污染物和高壓脈沖電凝技術(shù)沉淀、過濾地下水中重金屬污染物，能夠高效去除地下水中的污染物，吸附重金屬離子，實(shí)現(xiàn)污染防治，對(duì)保護(hù)地下水資源、促進(jìn)生態(tài)環(huán)境安全具有重要意義。

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