胶州市前韩水源地地下水回灌修复水质探讨

苏 挺，李 伟，张文波

（胶州市水利局，山东 胶州 266300）

胶州市前韩水源地位于胶州市胶莱镇东部、青岛市大沽河水源地中下游河谷冲积段，南北长约16.5km，宽约0.3～4.5km，总面积约46.85km2。该区地下水可开采面积32km2，含水层平均厚4.39m左右，岩性为中粗砂，富水性中等，单井日出水量500m3左右，地下水资源储存量为2107万m3，是胶州市城市供水的重要水源地之一。但是由于前韩水源地含水层埋深比较浅，加之该区是高效农业生产区，随着近几年蔬菜大量种植，使用农药、化肥也越来越多，含氮化肥在水的作用下渗到含水层中，长期积累，致使该区地下水质受到不同程度的污染，其中硝酸盐和亚硝酸盐广泛存在于土壤水域及植物中。因此，探讨水质修复具有十分重要的现实意义。

1 前韩水源地地下水质硝酸盐污染状况

根据青岛市水环境监测中心的监测结果，前韩水源地监测井中硝酸盐氮含量普遍超过生活饮用水卫生标准（GB5749-85）要求的20mg/L，超标面积大约32km2，且呈逐年增加的趋势。该区地下水硝酸盐氮监测结果、变化趋势分别见图1所示。

从统计数据和趋势图可以看出：在空间分布上，硝酸盐氮含量多年平均值呈现北高南低趋势，即北端的大王疃67.7mg/L，南端的大店16.8mg/L；在时间上，硝酸盐氮含量汛前高于汛后，且逐年上升，大王疃由2000年4月的52.9mg/L增到2006年4月的168mg/L，超标7.4倍。大店由2000年4月的4.06mg/L增到2006年4月的22.3mg/L。2006年4-9月，青岛市水环境监测中心对该水源地地下水质进行加密监测，结果显示，该区硝酸盐氮平均含量为43.0mg/L。

图1 前韩水源地硝酸盐氮含量变化趋势图（单位：mg/L）

2 地下水回灌修复方案

根据前韩水源地地下水的污染状况，选择使用地表水入渗补给法和井内灌注补给法相结合，即汛期将大沽河和南胶莱河地表水拦截，提水或引水补充到该水源地地下，以稀释地下水中硝酸盐氮的含量，同时恢复和保持地下水位，扩大地下水资源储存量。

2.1 回灌水源的水量与水质状况

该水源地附近水源主要是大沽河和南胶莱河径流水。大沽河入境来水面积4389.4km2，多年平均年入境客水4.22亿m3。南胶莱河入境来水面积877km2，多年平均年入境客水0.79亿m3。大沽河引黄济青拦河闸的蓄水量为250万m3，大沽河贾疃橡胶坝的蓄水量为370万m3，南胶莱河双回拦河闸蓄水量为80万m3，可以提供补给水源700万m3，水量比较充足。若在南胶莱河的双回桥拦河闸断面和大沽河的大王疃及大回东断面分别建设引水和提水口，能够满足该水源地修复回灌水的水量要求。

根据水质监测结果，大沽河、南胶莱河水质级别优良。近几年，河道汛期径流水平均硝酸盐氮含量为3.0mg/L，pH值在6.5～7.5之间，不含有腐蚀性气体、离子及微生物等有害成分，悬浮物含量均在15mg/L以下。

补给水源的拦蓄，是在汛期每次洪峰过后，利用大沽河引黄济青拦河闸、贾疃橡胶坝及南胶莱河双回拦河闸拦蓄径流尾水，待悬浮物沉淀、水质监测达到相关要求时，再引水或提水至暗管或补源井进行回灌补源。

2.2 回灌方式与可行性分析方法

前韩水源地为平原区，含水层分布面积较大，岩性为中粗砂，透水性较好，有利于补给水入渗。该区地势总体为西高东低、北高南低，南胶莱河的河水可通过渠道自流，大沽河水通过提水至DN1200输水暗管，借助地表水和地下水之间的天然水头差，进行入渗补给。

假设每年大沽河和南胶莱河均有3次洪水，每次降雨过后，充分利用新建泵站、王疃一级提水站、干渠及19眼大口井等工程，提取大沽河和南胶莱河拦河闸的蓄水400万m3进行补源。

假设回灌水源与污染的地下水充分混合，混合后水质符合简单的线性规律，那么通过第一年3次回灌补源后，该水源地硝酸盐氮含量降至26.75mg/L，降低了38%。第二年初，硝酸盐氮含量为26.75mg/L，三次回灌补源后，该水源地硝酸盐氮含量降至17.01mg/L，符合生活饮用水硝酸盐氮的含量标准。

由此可以看出，经过两年、每年3次地下水人工回灌补源后，如回灌水量不足，可延长回灌年限，前韩水源地地下水硝酸盐氮含量降至17.01mg/L，达到生活饮用水卫生标准要求的硝酸盐氮含量在20mg/L以下的指标。

3 效益分析

3.1 工程效益

根据项目投资估算，项目研究阶段投资298.98万元，6次回灌补源运行管理费465.22万元，总计投资764.2万元。该项目完成后，可以改善前韩水源地地下水水质，使地下水硝酸盐氮平均含量低于生活饮用水标准20mg/L，提供地下水资源量2107万m3，能确保前韩水源地年城市供水量1100万m3，同时预留1000万m3满足当地生产和生活用水。

3.2 经济效益分析

前韩水源地地下水水质修复项目，既能补充地下水储存总量，又改善了地下水中硝酸盐氮污染状况，保证城乡生活饮用水安全，确保人民的身心健康。该项目若不及时实施，势必造成该水源地的报废，若再开发一个日供水能力3万m3的水源地，估算投资需4500万元，而前韩水源地地下水质修复总投资760.2万元，相比之下水质修复项目投资要少得多，且工期短，见效快。可见，该项目的实施在经济上是合理的。

3.3 社会效益分析

胶州市是一座严重缺水的城市，现在城区供水总量的1/3来自前韩水源地。根据青岛市水环境监测中心，2006年4-9月前韩水源地地下水水质加密监测结果，该区2006年硝酸盐氮平均含量43.0mg/L，超过生活饮用水标准（20mg/L）。为保证胶州市的城市供水，必须尽快对前韩水源地的地下水进行修复。如果不尽快对该水源地的地下水水质进行修复，硝酸盐氮的含量将不断增加，该水源地将存在报废的危险。前韩水源地地下水水质修复项目，可保证供水质量，为胶州市的工业生产和居民生活提供放心的水源1100万m3，对于稳定民心、维护社会秩序具有积极的作用，社会效益明显。采用地表水回灌地下水后，可以适当抬高地下水位，有利于作物生长，间接提高农业产量。

4 结论

综上，采用地下水人工补给法治理前韩地下水源地硝酸盐氮污染的方案，符合前韩水源地状况，是完全可行的。但是必须注意的是，在进行回灌补给时，必须对补源水质定期监测，保证水质符合要求，避免引起地下水的二次污染。

在该项目得以实施的过程中，必须面对其工期长和回灌水量大的特点，可能造成局部地下水位过高、土壤含水量增大而产生的土地盐渍化、沼泽化等负面影响。但是，可以通过控制地下水位和回灌水流量、在大沽河右岸堤防120m处增加地下水排水等措施，减少土地盐渍化、沼泽化等负面影响。

另外，政府部门应加强宣传措施，大力发展高效农业和生态农业，通过一系列措施控制化肥施用，提高农产品价值，同时缓解地下水水质污染状况。