泰安市第四系水文地質(zhì)結構對淺層地下水污染敏感性控制作用研究

  0  引言

 

  地下水污染與防治是目前水文地質(zhì)學(xué)研究的主要領(lǐng)域之一 .近幾十年來(lái), 城市化發(fā)展帶來(lái)廣泛的地下水資源超采和水質(zhì)惡化.地下水水位的大幅度降低是人類(lèi)活動(dòng)及其對環(huán)境影響的指示指標, 同時(shí)也是引起環(huán)境變化的主要原因[ 2] .地下水系統因水文地質(zhì)條件的復雜性, 其污染具有敏感性.淺層地下水尤其是第四系孔隙水為人類(lèi)活動(dòng)的主要對象,其污染負荷最大, 對污染最為敏感, 受水文、氣象及水文地質(zhì)結構控制最為明顯.本文對泰安市水文地質(zhì)結構對第四系孔隙水污染敏感性控制作用進(jìn)行了探討研究.

 

  1  研究區環(huán)境狀況及水文地質(zhì)條件概述

 

  研究區位于東岳泰山以南, 大汶河以北, 包括泰安市區及郊區.西部為低緩丘陵, 東部為大汶河沖積平原, 中部為泰山山前沖洪積平原, 構成山間盆地地貌.

 

  大汶河為研究區主干河流, 其支流滂河、奈河、雙龍河通過(guò)泰安市區, 為泰安市主要的納污河道.

 

  研究區幾乎全為第四紀沖洪積物所覆蓋, 由于受古地形控制, 第四系分布厚度變化較大, 一般厚度10 ～ 25 m , 局部大于50 m .第四系沖洪積粘性土分布于泰山山前, 構成一元結構;沖積砂土沿大汶河、滂河、奈河、雙龍河分布, 構成二元及三元結構.

 

  沖積砂、礫石含水層富水性強, 為本區主要含水層之一, 沖洪積粉質(zhì)粘土構成弱含水層.

 

  第四系孔隙水主要接受大氣降水及滂河、奈河及雙龍河等地表水補給, 地下水位埋深城區為1 ～ 5m , 郊區為4 ～ 12 m .第四系孔隙水通過(guò)其底部的弱透水層以及“天窗”下滲補給巖溶水, 構成巖溶水的主要補給來(lái)源.

 

  第四系孔隙水主要通過(guò)包氣帶的垂向滲入污染(滲渠、污水坑、化糞池等)、地表水滲入污染及地面塌陷的注入污染等途徑接受污染物質(zhì).由于城市工業(yè)廢水和生活污水的排放, 致使第四系孔隙水遭受?chē)乐匚廴? 1987 年以來(lái)常量組分TDS 、總硬度、NO-3質(zhì)量濃度一直有增無(wú)減, 超標率100 %, 1995 年枯水期檢測值分別為1 191 .3 mg/L , 607 .6 mg/L , 100 .0mg/L , 有毒元素Cr6+質(zhì)量濃度超標.孔隙水污染面積已愈30 km2 .

 

  2  水文地質(zhì)結構對第四系孔隙水污染敏感性的控制作用2 .1  包氣帶結構特征(1)研究區位于污染最嚴重的鐵路三角區地段,面積4 km2 .第四系水文地質(zhì)結構及物質(zhì)組成為:包氣帶為粉質(zhì)粘土, 含水層為粗砂, 富水性強.采用13個(gè)鉆孔(民井)水質(zhì)分析資料對包氣帶厚度與離子等標指數(1985 年測試值與1960 年對照值的比值)及絕對增量相關(guān)性進(jìn)行分析(見(jiàn)表1 及圖2 , 3).

 

  表1 和圖2 , 3 顯示:ρ(TDS)、硬度、ρ(Cl-)等標指數及絕對增量隨包氣帶厚度增大而減小;在污染負荷相近及水文地質(zhì)結構相同條件下, 包氣帶厚度控制了孔隙水污染程度.包氣帶厚度越小, 其防污性能越弱;包氣帶厚度越大, 其防污性能越強.

 

  (2)該區位于污染最嚴重的市區中心地段, 面積8 km2 .第四系水文地質(zhì)結構及物質(zhì)組成為:包氣帶為粉質(zhì)粘土或含礫粘土, 含水層為粉質(zhì)粘土及含礫粘土, 弱富水性.利用11 個(gè)鉆孔及民井水質(zhì)分析資料, 分析包氣帶厚度及巖性對地下水污染敏感性的控制作用(見(jiàn)表2 及圖4 , 5)可知, 在污染負荷及包氣帶、含水層物質(zhì)組成相同條件下, 孔隙水ρ(TDS)、硬度及ρ(Cl-)等標指數和絕對增量與包氣帶厚度呈負相關(guān);包氣帶厚度控制第四系孔隙水的污染程度, 包氣帶薄, 其吸附、溶解、沉淀等水文地球化學(xué)作用過(guò)程短, 包氣帶對污水的凈化程度低, 地下水水質(zhì)差;反之, 包氣帶對污水的凈化程度高, 地下水水質(zhì)好.

 

  綜上所述, 包氣帶粘性土的厚度與其防污能力成正比.原因在于:粘性土的吸附能力強, 包氣帶的粘性土越厚, 污染物遷移到含水層就越困難, 含水層就越不易污染.

 

  2 .2  含水層介質(zhì)特征

 

  研究區位于泰安城區, 水文地質(zhì)結構為一元結構(包氣帶與含水層巖性相同, 為粉質(zhì)粘土、粘土)及二元結構(包氣帶為粉質(zhì)粘土, 含水層為粗砂), 面積16 km2 .利用36 個(gè)鉆孔(民井)資料, 分析含水層富水性對地下水污染敏感性的控制作用(見(jiàn)表3).

 

  從表3 可知, 在污染負荷及包氣帶巖性厚度相近條件下, 粗砂含水層較弱粉質(zhì)粘土含水層更易污染.其原因在于:粉質(zhì)粘土具有較強的吸附能力, 對污染溶質(zhì)起到良好的凈化作用;而粗砂由于顆粒大,吸附能力弱, 所以, 粗砂含水層較粉質(zhì)粘土含水層的污染程度重.

 

  3  結語(yǔ)

 

  通過(guò)對泰安市水文地質(zhì)結構對第四系孔隙水污染敏感性控制作用的分析, 可得出以下幾點(diǎn)認識:

 

  (1)水文地質(zhì)結構對第四系孔隙水污染具有控制作用, 在相同的水文地質(zhì)結構條件下, 包氣帶厚度越大, 第四系孔隙水污染越輕, 即防污性能越強.在包氣帶厚度及巖性相近條件下, 含水層富水性越強, 地下水越易受污染, 即防污性能差.(2)在特定的水文地質(zhì)條件下, 第四系孔隙水ρ(TDS)、硬度及ρ(Cl-)具有相對穩定性, 可用作評價(jià)孔隙水污染敏感性的基本指標, 以便定量評價(jià)孔隙水的污染敏感性程度.