泰州市某区浅层地下水环境质量评估_陈鹏.pdf

广 东 化 工 2023 年 第 4 期 186 第 50 卷 总第 486 期 泰州市某区浅层地下水环境质量评估泰州市某区浅层地下水环境质量评估 陈鹏(江苏天圆地方环境产业有限公司，江苏 南京 210019)摘 要本文查明地下水系统赋存特征，建立了三维水文地质结构模型地下水类型以松散岩类孔隙水为主。根据已有地质、水文地质钻孔数据，建立了工作区三维含水系统结构模型，直观揭示了不同含水层的空间分布，为区内地下水资源环境质量评价奠定了基础。关键词浅层地下水；环境质量；数值模型 中图分类号TQ 文献标识码A 文章编号1007-1865(2023)04-0186-03 Assessment of Environmental Resources of Shallow Groundwater in a District of Taizhou Chen Peng (Jiangsu Tianyuan Local Environmental Industry Co.,Ltd.,Nanjing 210019,China)Abstract:In this paper,the occurrence characteristics of groundwater system are identified and a three-dimensional hydrogeological structure model is established.Based on the existing geological and hydrogeological borehole data,the structure model of the three-dimensional water-bearing system in the working area is established,which intuitively reveals the spatial distribution of different aquifers,and lays a foundation for the evaluation of the environmental quality of groundwater resources in the area.Keywords:shallow groundwater；environmental quality；numerical model 本文在水文地质及开发利用调查的基础上，采用数值法评价地下水水资源量。监测地下水水质，对地下水质量进行分析和评价。科学评价区内地下水资源的水量、水质现状，为保护地下水环境，提高供水安全保障水平，促进地下水资源可持续利用和生态文明建设提供科学依据。在水文地质及开发利用调查的基础上，利用三维水文地质结构模型，建立三维地下水流渗流数值模型，采用数值法评价满足地下水位控制红线要求下的地下水可采资源量。1 研究区概况研究区概况 泰州市某区地下水环境资源调查评价范围面积约 370 平方千米，充分结合泰州市当地水资源分区、水系的分布，考虑当地区域地质条件、水文地质条件和环境水文地质条件，确定模拟区范围如图 1 所示。模拟区西部以京杭大运河为界，东部以联络河为界，北部以北关河一沿河、丁庄河为界，南部以S123 为界。在充分利用已有水位监测资料的基础上，开展覆盖全域的水文地质测绘和地下水位统测，根据地下水位资料，模拟地下水流场，地下水水流向为由东南向西北。2 地质条件地质条件 2.1 地形地貌 泰州市大致以新通扬运河为界，运河以北为里下河湖沼积平原()，运河以南属长江三角洲冲海积平原()和长江下游冲积平原()。根据地表遥感影像特征、沉积物组合类型和地表高程可将地貌单元进一步细分，见图 3-1-1、表 3-1-1。里下河湖沼积平原细分为低洼地(1)、滩地(2)、微高地(3)和海滩沙坝(4)四种地貌类型；长江冲海积平原细分为古河堤(1)和高沙平原(2)二种地貌类型；长江下游冲积平原细分为低平地(1)、洼地(2)和河漫滩(3)三种地貌类型。工作区内兼有微高地(3)和古堤坝(1)两种地貌类型。2.2 水文地质条件 该地处亚热带季风气候带，多年平均降水量大于1000 mm，降水量充沛，且地势低洼平坦。因此，潜水含水层最主要的补给源为大气降水。此外，工作区内河网密布，地表水与潜水呈互补关系，即丰水期地表水补给潜水、枯水期潜水补给地表水。受地形地貌条件制约，区内潜水位天然坡度小，同时含水层岩性粉质粘土、粉砂夹粉土、粉砂粉细砂混杂，渗透性较差，故接受补给的潜水由高处向低处缓慢径流且径流强度较弱。区内潜水的排泄方式主要有蒸发。工作区内孔隙潜水现状水位埋深在 1.03.0 m。从地域分布看，工作区中南部水位埋深相对较深，多大于 1.5 m；北部水位埋深较浅，多在 1.01.5 m。这与北部地处里下河平原区地势低洼，而中南部地势较北部高有一定关系。在充分利用已有水位监测资料的基础上，开展了覆盖全域的水文地质测绘、丰枯两期的地下水位统测和一个水文年的地下水动态监测。水样检测结果显示，区域内潜水水质较复杂，分区特征较为明显，里下河平原区的北部俞垛镇、溱潼镇以 HCO3Cl-Na型为主，其他区域以 HCO3-NaCaMg。2.3 包气带双环试验 根据野外实地地下水水位监测，当地地下水水位埋深在1.01.7 m，结合工程地质岩土勘探，确定包气带主要为层素填土和层粉质粘土。本场地包气带的岩层单层厚度在 1.0米至 1.7 米(Mb1.0 m)，且岩层分布连续、稳定；根据本场地内的双环渗水试验结果，包气带防污性能为“中”。2.4 模型边界设置 该地区地表水与地下水水力联系较好，边界水位由实测的河水位确定；模拟区东部以流线作为隔水边界；含水层上边界为地面，其高程根据野外实际测量数据确定，通过该边界，含水层系统与大气降水、地表水等产生垂向上的水量交换；下边界为透水性差的以粉质粘土为主的弱透水层，该层阻断了潜水含水层与下伏承压含水层的水力联系，故定义为隔水边界，其高程通过顶板标高减去含水层厚度而获得。根据模拟区地层条件，污染进入地下主要污染潜水含水层。因此，模拟层位为第四系潜水含水层。该地区浅层地下水开采利用量很小，区域地下水位随时间波动较小。因此，区域地下水流可近似为稳定流。收稿日期 2023-01-08 作者简介 陈鹏(1984-)，男，江苏南京人，硕士研究生，主要研究方向为环境工程。2023 年 第 4 期 广 东 化 工 第 50 卷 总第 486 期 187 图图 1 模拟区范围立体图模拟区范围立体图 Fig.1 Simulation range stereogram 3 数学模型数学模型 根据上述水文地质概念模型，评价范围内地下水流运动的数学模型可以表示为潜水含水层非均质、各向异性二维稳定流数学模型，其控制方程及定解条件如下：()()()0,=+-+-yxWyhBhKyxhBhKxyx ()yx,(1)()Hhyx=1,(2)02=nh (3)式中：表示渗流区域；h 为潜水水位，L；B 为含水层底板标高，L；Kx、Ky为 x 和 y 方向上的渗透系数，LT-1；H 为河水位，L；W 为源汇项，LT-1；1表示一类给定水头边界；2表示二类隔水边界；n 为二类隔水边界的外法线方向。4 模型参数模型参数 参照经验值进行赋值，渗透系数根据地层岩性，水平方向渗透系数取0.21.0 m/d，垂向和水平方向渗透系数比值取0.1。降雨量采用多年平均降雨量1044.7 mm，降雨入渗系数采用粉质粘土经验值0.12。地下水蒸发量采用多年平均蒸发量约1300 mm。根据以上资料确定降雨入渗补给率Recharge rate为2.110-4 m/d。将以上参数作为模型计算初值，根据模型计算结果与实际情况的差异程度对参数进行识别，结果如图 2 所示。图图 2 模型计算结果图模型计算结果图 Fig.2 Graph of the results of the model calculation 5 地下水数值模拟地下水数值模拟 对评价范围进行网格剖分，如图 3。根据区域地质资料和场地工勘资料：层素填土，约 2 m；层粉质黏土，约 2.1 m；-1 层粉土夹粉质黏土，约 1.8 m；-2 层淤泥质粉质黏土，约 4.2 m；层粉质黏土夹黏土，约 6.6 m。依据场区建设特点以及评价区内含水层，网格垂向上剖分为 1 层，共 16.7 m。广 东 化 工 2023 年 第 4 期 188 第 50 卷 总第 486 期 图图 3 网格剖面图网格剖面图 Fig.3 Graph of grid section 5.1 模型校正和检验 对数值模型进行计算求解，将模型计算结果与实际观测数据比较，比较两者的差异程度，从而对模型进行校正检验。图图 4 模型计算结果与实际观测数据比较图模型计算结果与实际观测数据比较图 Fig.4 Comparison of the calculated results of the model with the observed data 5.2 地下水流场拟合 图图 5 模拟区地下水流场图模拟区地下水流场图 Fig.5 Groundwater flow field map of simulated area 地下水流场是模型识别和校正的关键，模拟评价范围内水位总体拟合程度较好，表明模型概化和计算较为可靠。模拟地下水流场，地下水水流向为由东南向西北。5.3 数值法地下水资源量 根据水均衡结果，评价区每年地下水排泄进入地表水88194.7 m3，地表水补给地下水的量为 6058.9 m3，表明地下水和地表水存在较密切的水力联系。模拟结果表明地下水补给主要来自降雨入渗补给，其次为河流侧向补给，模型计算结果与实际情况符合，从一定程度上反映模型计算结果的合理性。综上，根据对地下水流场、地下水水位及水均衡计算结果的分析，模型能较好反映该地区地下水流运动特征，可以用于地下水环境影响的预测评价。5.4 水质评价结果 根据地下水水质监测结果表明，地下水指标中硝酸盐数据超过地下水质量标准(GB/T 14848-2017)类标准限值，其余各项指标均满足 地下水质量标准(GB/T 14848-2017)中类标准。6 结论与建议结论与建议(1)查明地下水系统赋存特征，建立了三维水文地质结构模型地下水类型以松散岩类孔隙水为主。潜水主要补给源为大气降水，其次为农田灌溉水下渗补给和地表水。根据已有地质、水文地质钻孔数据，建立了工作区三维含水系统结构模型，直观揭示了不同含水层的空间分布，为区内地下水资源评价奠定了基础。(2)本区域已有的水文地质调查工作、水文地质钻孔实物工作、地下水抽水试验、地下水水位统测、地下水水质监测及其他研究资料和成果，加以分析和利用，指导实物工作量的合理部署。(3)提出地下水资源保护措施，从工程与管理两个方面提出了地下水资源保护措施。工程措施主要是构建“封测结合”的地下水保护模式。对于闲置或者废弃状态的地下水开采井，提出封井原则和具体封井方式。对现有监测井进行优化组合，提出了覆盖全区的地下水监测网布设方案。管理措施包括取水许可、取水工程管理、取水监督等多个方面。(4)根据地下水资源分布特点以及浅层地下水天然防污性能评价成果，结合泰州规划区发展规划、区域供水条件及当下水资源管理政策，在可采资源量评价结果基础上，有针对性地提出地下水资源分质利用与应急取水方案，以及地下水资源保护措施，为城市建设、经济社会可持续发展提供地下水资源方面的决策支持。参考文献参考文献 1蓝俊康，郭纯青水文地质勘察M中国水利水电出版社，2008 2薛禹群地下水动力学M地质出版社，1985：56 3易立新，徐鹤地下水数值模拟GMS应用基础与实例M化学工业出版社，2009 4陈鹏，洪淑娜，邵宗圆某建筑垃圾消纳场地下水污染评价 J广东化工，2022 5杨磊，夏琨，孟庆伟，等 危废填埋项目环境水文地质勘查与分析J 污染防治技术，2020 (本文文献格式：陈鹏泰州市某区浅层地下水环境质量评估J广东