污染场地调查中水文地质调查的作用分析

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污染场地调查中水文地质调查的作用分析

楼春 1 ，金琼 2 ，傅丽华 1 ，孟竺 3

1.杭州市环境保护科学研究设计有限公司；2.浙江九寰环保科技有限公司；3.浙江工业大学环境学院

摘要： 在土壤及地下水污染状况调查过程中，水文地质调查工作是非常关键的一个环节。准确的水文地质调查资料既能有效预判场地污染特性，又能为后续的地块修复提高治理效果。本文通过列举水文地质调查相关内容在污染场地调查过程中的应用，论述其工作的重要性及必要性，并指出在污染地块后续治理过程中的作用。目的在于如何运用水文地质调查提高污染场地调查的准确性，并有效提高土壤及地下水修复效果，尽快减少对人体及周边环境的危害。

关键词： 水文地质调查；污染场地；内容；作用

为确保污染场地的土地资源得到有效的回收利用，必须进行准确有效的污染状况调查。要做好调查需先进行现场水文地质调查工作，了解场地的土体构造，了解其分布特点和流向，并进行抽水、注水、弥散试验，研究不同深度的土体渗透特性，分析土、水的运动、变化、衰减等情况，建立相应的场地水文地质模式，从而为合理、科学地确定土壤点的位置、深度，布点位置、深度，滤水孔的位置等提供科学的依据，从而降低取样和分析成本，缩短取样时间，确保数据的科学性和精确性。

一、污染场地水文地质调查的必要性

其一，提高调查的正确性。土壤的物理化学特性各不相同，在进行调查之前，如果不进行相关的水文地质调查，很可能会造成调查工作的缺失，而在采样的时候，仅仅是从表层采样，这样的调查根本就没有任何意义。

其二，减少资源损耗 [1] 。没有水文地质调查的资料，调查的结果往往是片面的，如果在这样的情况下对被污染的土地进行环境治理，存在很大的不确定性。比如，有些项目在进行到最后阶段时，发现因土层渗透系数不同，污染往下渗透，实际污染情况比前期调查严重，从而造成工程量的变动，影响整个项目的进度安排，甚至因工程变化太大，下层污染产生新的环境污染及施工安全问题等。

其三，把水文地质调查和生态修复项目结合起来。针对这一问题，应结合污染土地整治项目的具体情况，对水文地质调查中得到的资料进行深入分析，通过分析现场实测的土壤构造资料，可以确定采用何种方法进行施工，避免二次污染。

二、场地水文地质调查的主要内容

（一）场地地下水流向

重点是对现场地下水的赋存情况进行调查，并对其主要的赋存土壤及微承压水进行研究。通过建立现场水文地质模式，确定现场土层的变化情况，为今后采样点布设位置、深度和滤孔设置提供参考 [2] 。通过地下水位观测井的水位变化数据，获得地下水的流动速度，并绘出地下水的流向和流速曲线。

（二）场地土工参数

包含横向及纵向的分配。在水平方向上，可以得到所有区域内可能存在的污染扩散区域，而在剖面的垂直方向，根据污染物特点可确定现场采样深度，从各种土层类型的土样中得到各个土层的交界面(例如弱渗透层的顶面)和地下水底板(弱渗透层)的土样。当取样时，若发现相同土层厚度较大且土壤中有明显的污染迹象，则应考虑增设取样点。

（三）场地其他关键系数

(1)理化系数。根据静力学触探的结果，选取有代表性的区域及须知的微承压层厚度，确定钻孔采样点和采样深度，对不同深度、不同点位的土壤取样进行了化验，并对各分类层的物理化学特性进行了分析，包括湿度、密实度、有机质含量、垂直渗透率、侧向渗透率等。

(2)渗透系数。通过分析地下水中污染物的浓度-时间变化情况，可对污染物在土壤中的迁移规律进行预测，大致判断出污染物在土壤中的空间分布。

(3)弥散系数。采用扩散实验，对各土体、含水层的横向、纵向污染进行数值模拟，利用近似解析解、数值解的方法，得到了阻尼系数和弥散性，并将其转化为扩散系数。

三、污染现场水文地质调查技术要点

（一）勘察点设置

一般情况下，勘察点必须分布在不同的污染区，每个污染点周围都要有两到五个探测点，这是一种非常简便、适用广泛的技术，可以有效地进行水体勘探和土地调查。另外，在可能受污染的地区，应至少设置三处勘测地点，若发生大规模污染，则应增加勘测地点，以保证调查工作的有效性，反映受污染地区实际的污染程度。水环境的检测首先要看含水层有没有被限制，如果没有，要对其进行监测，如果有，则要对其进行监测和取样。在地下工程中，采样点应设置在5米以下，根据地下水的深度，科学地布置探测井。不论勘察点怎样设置，应根据勘探对象和勘探目标，充分发挥勘察点选取的均匀性、有效性和科学性，保证勘察点的可靠性和可信度。

（二）样品采集

取样是勘测工作中最关键、最基本的一项工作，取样时应遵守取样的均匀性和稳定性原则。试件的均匀度直接关系到勘测结果的有效性和可靠性，采用特殊方法，以避免样品的理化性能发生改变，从而影响测试效果。应防止虚土混入，通常冲洗后2个小时内，采用一根管道进行密封，取地下水时，要有一根长的沉管，以保证沉降效果。

（三）样品保存

由于物理化学特性的改变，会对样品的检验造成很大的影响，所以要对收集的样品进行适当的贮存。水分标本在贮存过程中应严格密封，防止水分挥发和外来杂质的干扰，从而提高测定的精度。

同时，对土壤的密封也要充分考虑，最好在2个小时内进行，以避免物性的变化。为了保证土壤内部的物质不发生变化，保证后续处理数据的准确性，最好在规定时间内将土壤放进特制的保温箱，或者用一个干燥的冰袋来存放，这样才不会造成样品出现质量问题，同时，培养箱的温度要合适，如果温度太高或太低，会影响样品的物理性能。在进行样品检验之前，要对其进行适当的保存 [3] 。

四、污染场地水文地质调查的作用

（一）污染场地的土层分布调查

污染场地水文地质调查是土壤环境质量监测的重要依据，通过对该地区土壤的剖面、均匀性、载荷性能、渗透系数等进行系统的控制，并根据试验结构的分析，绘制出相应的曲线图、分布图，为现场污染的发生和蔓延提供有效参考 [4] 。

（二）污染场地的地下水调查

在地下水调查中，重点研究地下水的赋存状况、流向问题。其中，潜水赋存、微承压水赋存、赋存土层等是重点。在实际勘察中，必须对该地区的水文地质进行系统的控制，并建立相应的数学模型，以求得到水流场的流向、流量和流速，只有这样才能保证污染场地的水文调查是科学、合理的，为污染现场的治理提供依据。通常，监测井内水位的变化是控制现场地下水流向和流速图的重要手段。应注意，在调查过程中，抽样点的设置、监测点的设置、滤孔的设置等是影响调查质量的关键。

（三）污染场地污染物分布调查

环境污染是区域水文地质污染的重要来源，也是污染防治的重点。污染物的渗入主要有横向和纵向两种。例如，发生水污染的时候，地下水的流动会扩大污染的范围，为了有效地确定污染的影响范围，工作人员必须在横向上对其传播广度进行研究，并对其垂直扩散深度进行管理。因此，通过对污染轨迹的精确控制，可以对污染现场的监测数据进行精确控制。

（四）污染场地的其他要素调查

在污染场地地质水文调查中，当地基调查采样结束后，调查者要根据试验结果，对各采样点的土壤物理特性进行系统的分析，以达到对其密实度、渗透率、含水量、有机质量等指标的综合把握，保证有效建立水文地质模型。必须指出，渗透系数是污染现场调查和分析的一个重要指标，它可以对污染物的变化进行全面的控制。因此，一旦建立了水文地质模型，实验人员就必须在抽水、注水实验的支持下，进行规范的渗流系数计算，以便对污染现场的实际污染情况进行分析，并进行有效的污染防治，实现生活环境的改善 [5] 。

五、水文地质调查工程实例

（一）场地土层分布

在水文地质勘察中，采用钻孔采样法和静探法对该地区现场土壤的分布进行了研究。

根据钻井的成果，拟在20米深的土壤中建立探索区，由技术人员通过试验，对每一层的物理特性、土壤的沉积环境、土壤的成因类型等进行了研究，并将其划分为：(1)填土，(2)黏土层，(3)粉质黏性土层，(4)粉质黏土夹粉土层，污染场地的区域土质具水平层理。如图1。

图1 场地工程地质横向剖面图

（二）场地地下水流场

在水文地质调查中，一般都是以钻孔测得的稳定水位为基础，推导出场地内地下水的流向问题，具体见图2。

图2 微承压水流场图

（三）场地调查过程中对水文地质调查结果的应用

在进行现场污染治理工作前进行水文地质调查，对于现场土壤采样方案的制定、地下水监测井的设计及施工等科学研究工作打下基础。根据地块内土层类型、分布情况，结合场地内原先污染源特性，分析其污染物的可能走向趋势，从而明确土壤需钻探的深度、需采样的土壤样品位置，如场地污染物为重水相物质，污染物会随时间往下迁移，在隔水板处富集。通过水文地质调查，本场地内土壤自上而下分布主要为杂填土、粉土、粉砂及黏土，其中，杂填土、粉土及粉砂的渗透系数较大，污染物容易往下迁移，黏土渗透系数较小，形成一个天然的隔水板，因此本项目的土壤采样深度需采样至隔水层（黏土层），土壤样品选择需包括土壤表层、水位线处、饱和带、各不同土层样品及粉砂与黏土层交界处样品，在最有可能存在污染的区域进行采样。

同样，在地下水建井采样过程中，需充分考虑土层的分布情况，根据污染物的特点，设置适当的过滤管道，以确保能够准确地采到不同深度的地下水样品。技术人员在安装地下水监测井时，应按照土壤含水层的浓度放置监测采样装置。为判断地下水的污染深度，设置地下水井可考虑不同深度的地下水井。第一类水井钻探至粉质黏土层，开筛位置为水位线以下至粉质黏土层。第二类水井钻探至黏土层，开筛位置为粉土至黏土，粉土以上均为盲管。根据不同水井的水样检测结果，判断地下水污染深度。

六、污染场地水文地质调查注意要点

（一）水文地质采样

不同的土层，取样原则也不一样，表层土样一般都是以1.5米以下的土壤为主要取样对象，而当一些地区已经完成了回填，则需要根据实际状况进行表土的确定。另外，在对地表土样进行采样时，可以根据现场的具体条件，适当增加采样点。另外，在一些地区，如果隔水层与土壤的间隔比较大，应适当增加取样点，以保证所获取资料的真实性和有效性 [6] 。

（二）污染现场的水文地质取样与保护

在进行土壤理化分析的时候，取样必须要达到微粒分析的标准，因此，在取样时，取样器的顶端要比地面高，如果目标泥土太坚硬，不能用取土机来取土，那么就用锤子将泥土敲碎。为了防止其他地区的污染干扰，在收集过程中，要尽可能减少土壤中的杂质，以便于瓶装保存。地下水的采集应注重采集的时机和位置，收集后可用干冰袋进行贮藏。

（三）设置勘察点

在污染现场勘查中合理设置测量点，以提高测量结果的准确性和可信度。在污染地区，污染位置也会经常变化，因此，要在不同的时间、不同的位置，有专门的技术支持。勘查点的选取要视调查的目的而定，一般情况下，勘查点必须分布在污染的不同区域，每隔一米就要有两到五个探测点，这是一种非常简便、适用广泛的技术，在水文调查和土地调查中都能取得很好的效果。另外，在可能受污染的地区，应至少设三处勘测地点，若发生大规模污染，则应增加勘测地点，以保证调查工作的有效性，反映受污染地区的实际污染程度。对于水环境的检测，首先要看含水层有没有被限制，如果没有，要对其进行监测，如果有，则要对其进行监测和取样。在地下工程中，采样点应在5米以下，根据地下水的深度，科学布置探测井。不论勘察点怎样设置，应根据勘探对象和勘探目标，充分发挥勘察点选取的均匀性、有效性和科学性，保证勘察点的可靠性和可信度。

七、结论

综上所述，在实际工作中，环境工作者必须充分认识到水文地质调查在污染现场调查中的重要作用，并以此为依据，对水文地质调查的内容进行合理的规范。只有这样，才能提高污染场地水文地质调查的质量，并有效提高污染地区的治理水平，从而使人们的居住环境得到有效的改善。