付銘韜 臧紅霞

（河南省水文水資源局 鄭州 450000 商丘水文水資源勘測(cè)局 商丘 476000）

地表水污染對(duì)地下水質(zhì)影響試驗(yàn)研究

付銘韜 臧紅霞

（河南省水文水資源局 鄭州 450000 商丘水文水資源勘測(cè)局 商丘 476000）

為探索地表水污染對(duì)地下水質(zhì)的影響程度，本研究選取平原區(qū)污染嚴(yán)重的河流——古宋河河段作為試驗(yàn)區(qū)域，布設(shè)河流觀測(cè)斷面和觀測(cè)井，進(jìn)行地下水位、水質(zhì)及地表水質(zhì)監(jiān)測(cè)，滲透系數(shù)實(shí)驗(yàn)等，分析污染物濃度之間的相關(guān)性，探索河流污染對(duì)地下水質(zhì)影響范圍和程度。

河流 污染 地下水質(zhì) 影響

長(zhǎng)期污染的河流對(duì)地下水的影響是復(fù)雜的物理、化學(xué)和生化反應(yīng)過(guò)程，不同的水環(huán)境、不同的污染物質(zhì)、不同的地質(zhì)條件、不同的土壤條件下，地表水對(duì)地下水質(zhì)影響的差異是很大的。為了探索河流污染對(duì)地下水影響的程度，選取平原區(qū)嚴(yán)重污染河流——古宋河開(kāi)展地表水污染對(duì)地下水質(zhì)影響試驗(yàn)性研究。

1 古宋河概況

古宋河位于豫東平原，發(fā)源于民權(quán)縣孫六鄉(xiāng)任莊村，流經(jīng)寧陵縣、梁園區(qū)，于睢陽(yáng)區(qū)李口鎮(zhèn)大任樓村入大沙河，全長(zhǎng)73.2km，流域面積412km2，平均坡降1/4800，是流經(jīng)河南省商丘市的一條污染嚴(yán)重河流。

根據(jù)商丘水文水資源勘測(cè)局對(duì)古宋河南關(guān)斷面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，古宋河常年水質(zhì)均劣Ⅴ類(lèi)，主要超標(biāo)項(xiàng)目有高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、氨氮、氟化物等。古宋河接納有城鎮(zhèn)生活污水和工業(yè)廢水，2009年監(jiān)測(cè)古宋河廢污水量為1158.42萬(wàn)t：其中工業(yè)污水排放量為628.62萬(wàn)t，占總量的54.3%；混合式廢水排放量529.8萬(wàn)t，占總量的45.7%。

2 監(jiān)測(cè)斷面及監(jiān)測(cè)指標(biāo)

本研究選取了古宋河老南關(guān)、紅旗二閘兩個(gè)地表水監(jiān)測(cè)斷面，共布設(shè)兩組地下水監(jiān)測(cè)井，一組沿老南關(guān)斷面垂直河流方向，在左岸新打監(jiān)測(cè)井5個(gè)，距岸邊距離分別為：10、20、30、40、90m。另一組沿紅旗二閘斷面垂直河流方向，在左岸新打監(jiān)測(cè)井6 個(gè)，距岸邊距離分別為：5、10、20、30、40、90m。測(cè)點(diǎn)布設(shè)見(jiàn)圖1。監(jiān)測(cè)水質(zhì)項(xiàng)目有pH值、總硬度、氯化物、硫酸鹽、氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氟化物、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、揮發(fā)酚、總磷、氰化物、砷、汞、鎘、銅、鋅、六價(jià)鉻、鉛、鐵、錳共22項(xiàng)。后期主要監(jiān)測(cè)氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氟化物、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、揮發(fā)酚等重污染項(xiàng)目。

3 水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

3.1 污染物濃度分布情況

選取8月12日至10月15日之間監(jiān)測(cè)的高錳酸鹽指數(shù)進(jìn)行污染物濃度分布分析，其中，老南關(guān)監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖2。

從濃度分布圖來(lái)看，地表水水質(zhì)濃度變化幅度大于地下水濃度變化幅度，地下水濃度隨地表水變化趨勢(shì)不明顯。

3.2 污染物濃度隨時(shí)間變化

表1 滲透試驗(yàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

從高錳酸鹽指數(shù)的濃度分布可以看出河水污染物濃度遠(yuǎn)大于地下水污染物濃度，而且在土壤介質(zhì)中衰減很快。為了解地表和地下水中污染物隨時(shí)間變化過(guò)程，采用2009年8月12日至2010年6月28日老南關(guān)斷面地表水和地下水中高錳酸鹽指數(shù)濃度進(jìn)行分析，該時(shí)間過(guò)程如圖3。

從變化圖可以看到，地表水中高錳酸鹽指數(shù)濃度隨時(shí)間變化較大；各地下水監(jiān)測(cè)井高錳酸鹽指數(shù)濃度相差不大且隨時(shí)間變化很小，從污染物濃度隨時(shí)間變化圖來(lái)看，地表水和地下水中的污染物沒(méi)有明顯的相關(guān)性。

4 滲透系數(shù)試驗(yàn)

滲透系數(shù)K，也稱水力傳導(dǎo)系數(shù)，是一個(gè)重要的水文地質(zhì)參數(shù)。本次試驗(yàn)采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)法測(cè)定河道底泥的滲透系數(shù)，試驗(yàn)共選取3個(gè)斷面，其中老南關(guān)斷面命名為Ⅰ斷面，紅旗二閘斷面為Ⅲ斷面，在此兩斷面的大致中間位置選取Ⅱ斷面。老南關(guān)斷面測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

測(cè)試結(jié)果顯示三個(gè)滲透系數(shù)試驗(yàn)斷面的滲透系數(shù)都非常小，且相差甚微，平均值為0.0035m/d。天然條件下河流滲透一般是符合達(dá)西定律的，由達(dá)西滲透公式Q=kAI知：當(dāng)滲透系數(shù)k非常小時(shí)，河流對(duì)地下水的補(bǔ)給也是非常小的。由于污染物的轉(zhuǎn)移必須依附于水的運(yùn)移，當(dāng)河流對(duì)地下水的補(bǔ)給非常小時(shí)，所能從河水中遷移至地下水的污染物質(zhì)也非常少。

5 地表水和地下水污染物關(guān)系分析

從河流污染對(duì)地下水影響研究物理過(guò)程來(lái)看，在河水與地下水存在濃度差和水位差條件下，污染物通過(guò)土壤介質(zhì)在地下含水層中擴(kuò)散運(yùn)移，并沿程衰減，污染物在土壤含水層中運(yùn)移有一個(gè)時(shí)間過(guò)程，為了考慮污染物運(yùn)移時(shí)間過(guò)程，采取漸進(jìn)錯(cuò)位相關(guān)分析法，首先分析兩個(gè)斷面上的1號(hào)井，即河水與地下水1號(hào)井26組監(jiān)測(cè)資料按時(shí)間順序水平對(duì)齊排列，由地表水第一次對(duì)地下水第一次測(cè)得的資料序列相關(guān)得出第一個(gè)相關(guān)系數(shù)；舍去地下水第一次和地表水最后一次，即由地表水第一次對(duì)地下水第二次資料序列相關(guān)，得出第二個(gè)相關(guān)系數(shù)；依次舍去地下水資料序列前諸次，刪除地表水資料序列后諸次，取中間序列不少于五組資料做相關(guān)分析，得出一組系列相關(guān)系數(shù)值，從中選取最大的一個(gè)作為河水與地下水相關(guān)關(guān)系，而最大相關(guān)系數(shù)所處的時(shí)段可認(rèn)為是地表水與某處地下水污染物相關(guān)的傳播時(shí)間如圖4。

由錯(cuò)位相關(guān)分析得出：老南關(guān)斷面氨氮傳播到第1號(hào)井的時(shí)間分別是126d，高錳酸鹽指數(shù)傳播到第1口井的時(shí)間分別為是105d。對(duì)其他監(jiān)測(cè)井做氨氮、高錳酸鹽指數(shù)的相關(guān)分析，同樣沒(méi)有明顯的關(guān)系。

6 結(jié)論

在該研究區(qū)域所做滲透系數(shù)試驗(yàn)表明該區(qū)域滲水系數(shù)很小，河流污染對(duì)地下水影響主要靠污染物在土壤飽和水中的分子擴(kuò)散和土壤的吸附作用而沿程衰減。因此可以推斷該區(qū)域地表水污染對(duì)地下水的影響可能很小。

對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行污染物濃度分布、污染物隨時(shí)間變化分析，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)地表水和地下水污染物之間存在相關(guān)性。此研究可以證明在一定的地質(zhì)條件下,地表水污染對(duì)地下水水質(zhì)的影響不大