浅谈八段沟水系北部流域水文地质条件及地下水污染防治对策

卢文保

摘要：由于人口的增长和经济发展，人们增长了对环境资料及水资源的保护意识。本文以八段沟水系北部区域环境治理工程为背景，对治理工程内的水文地质特征及地下水污染情况进行了分析，也对其水污染防治提出了相应措施，希望对该地区水污染治理提供参考。

关键词：水文地质；地下水污染；八段沟

1.引言

2018年4月，习近平总书记沿长江考察，在武汉召开深入推动长江经济带发展座谈会并发表重要讲话。新形势下推动长江经济带发展，关键是要正确把握整体推进和重点突破、生态环境保护和经济发展、总体谋划和久久为功、破除旧动能和培育新动能、自我发展和协同发展的关系，坚持新发展理念，坚持稳中求进工作总基调，坚持共抓大保护、不搞大开发，加强改革创新、战略统筹、规划引导，以长江经济带发展推动经济高质量发展。把修复长江生态环境摆在推动长江经济带发展工作的重要位置。

修复八段沟水系北部区域生态环境，对八段沟水系北部区域环境综合整治工程水文地质、地下水污染调查和工程地质进行勘察，并对调查区地下水污染情况进行现状评价。结合当地情况，提出了坚持生态优先、绿色发展，坚持共抓大保护、不搞大开发，着力打造水清岸绿产业优的美丽长江（安徽）经济带。通过开展“禁新建”“减存量”“关污源”“进园区”“建新绿”“纳统管”“强机制”等重点举措，实现“水更清”“岸更绿”“产业优”的主要目标。

2.调查区基本情况

工作区位于马鞍山市雨山区八段沟水系北部区域，具体范围：东至西山，西至沿江大道西侧50m左右，南至八段沟东西向河道南侧150m左右，北至六汾河路北侧100m左右，面积约196hm2。

调查区属于长江水系流域，地表水和地下水资源丰富，调查区范围内主要的水系有八段沟，水系汇水面积2.52km2，主河道全长1805m，始于荷包山南侧，止于九华泵站。现状河道两岸为农田，局部河段有民房。下游段处有一座水塘，长约300m，宽约60m。水塘通过一管涵链接入主河道，塘底有一定的淤积。河道末段通过九华泵站排入长江，泵站现状和规划排涝规模分别为6.3m3/s和9.5m3/s。

3.区域地质背景

3.1区域地层岩性

（1）侏罗系上统磨山组（J1m）：磨山组主要分布于翠螺山、九华山及东、西梁山等地区，岩性为浅紫色、灰白色细粒石英砂岩、中粗粒长石石英砂岩、粉砂岩、含砾粗砂岩，厚度>500m。

（2）侏罗系下统龙王山组（J3l）：龙王山组主要分布于调查区中部，为侵入岩，岩性为浅绿色闪长玢岩，仅SW3、SW5孔揭露。

（3）第四系全新统芜湖组（Qhw）：广泛分布于长江及支流谷地、山间盆地、湖积平原内，成因类型以冲积主，次为湖积；岩性主要为灰黄色粉质黏土、灰—灰黑色黏土、淤泥质粉质黏土、灰黑色粉细砂夹粉质黏土，地层厚度为长江河谷一般在50m～80m左右，支流及山间盆地一般在5m～30m、局部可达50m。

（4）第四系晚更新统下蜀组（Qpx）：主要分布在区内的一级阶地之中。岩性主要为棕黄色、棕褐色，含碎石黏土、粉质黏土层。

3.2区域地质构造

大地构造位于扬子准地台下扬子台褶带，江浦凹陷和芜湖凹陷的交接部位，两者大致在长江北岸分界，该凹陷呈北东向展布，以中、上侏罗统为“基底”的继承式陆相断陷火山岩盆地。区内地质构造较复杂，构造发展阶段主要表现在燕山期，以断裂和岩浆活动为主，褶皱次之。

4.调查区主要地下水环境污染问题

马鞍山市是一工业城市，以汲取长江水为主要供水水源。历史上长江马鞍山段局部江水已被工业废水污染，调查区内河、湖、塘则更为严重。比较长江枯、丰二期资料，枯水期污染程度较重，丰水期则相对较轻，从六项毒物指标来看，以含酚工业废水和工业废渣污染为主，其次是氰化物、汞、锰、砷的工业废水污染。通过前期治理。2017年，马鞍山市化学需氧量排放量23690吨，较2015年削减15.05%；氨氮排放量2748吨，较2015年削减21.18%。2017年，马鞍山市一般工业固体废物产生量2227.62万吨，综合利用量2062.92万吨，其中综合利用往年贮存量1.06万吨。处置量20.06万吨，综合处置利用率93.46%。工业危险废物产生量38.16万吨，危险废物产生的行业主要为钢铁、化工、造纸、金属制品、电器拆解等，危险废物种类主要为废酸、精馏残渣、涂料废物、焚烧飞灰、含铬废物等，危险废物安全处置利用率为100%，其中31.57万吨企业自行处置利用。但马鞍山市工业区由于历史原因部分区域仍有堆积、填埋工业废渣、钢渣。降雨期间通过入渗和径流的方式对地下水产生污染。

5.水文地质条件

5.1水文地质条件概况

（1）地下水类型及含水岩组。根据地下水的含水介质、赋存条件、水力性质及地层岩性组合特征、埋藏条件及富水性，将调查区地下水划分为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水两种类型。

①松散岩类孔隙水。松散岩类孔隙潜水含水岩组（单井涌水量小于10m3/d）：由第四纪全新世粉质黏土、淤泥质粉质黏土及晚更新世黏土、粉质黏土、含碎石粉质黏土组成，单井涌水量小于10m3/d，地下水位埋深1m～3m，矿化度一般为0.5g/l～1.0g/l，pH值7.1～7.3，地下水質类型主要为HCO3·SO4-Ca·Na。

松散岩类孔隙承压水含水岩组（单井涌水量100m3/d～ 1000m3/d）：由第四纪全新世粉细砂局部夹粉质黏土组成，厚15m～50m，单井涌水量100m3/d～1000m3/d，地下水位埋深3m～4m，矿化度一般小于1g/l，pH值7.0-7.8，地下水质类型主要为HCO3·SO4-Ca·Na型。

②基岩裂隙水。由侏罗纪磨山组（J1m），岩性为细砂岩、粉砂岩、泥岩、石英砂岩、长石石英砂岩、含砾石英砂岩，砂岩等，地下水资源贫乏，泉流量0.01L/s，单井涌水量为小于10m3/d～ 100m3/d，矿化度1g/l左右，地下水质为HCO3·SO4-Ca·Na型水。

（2）地下水补给、径流、排泄条件。主要接受降雨纵向入渗补给及地表水体的侧向补给，补给水源入渗到潜水面后，向下游运移。并以补给河水、地面蒸发等形成排泄。同时长江深切含水层使长江水体与江岸一带地下水发生密切的水力联系，并产生季节性互补关系。

5.2地下水赋存条件与分布规律

调查区地下水的形成、赋存与分布受气候、地貌及地质条件的制约。根据贮水介质的性质及地貌类型的不同，调查区可分为两个水文地质区：区域东部自南向北依次矗立着翠螺山、九华山和西山等，并连成一条狭长的带形山脉——为低山丘陵基岩裂隙水水文地质区；西部地貌为低丘与长江间是狭长的河漫滩——为第四系松散岩类孔隙水水文地质区。

5.3含水岩组的划分及其特征

根据地下水贮水介质的特征，含水孔隙的类型，将本区含水岩组划分为两种基本类型：松散岩类孔隙含水岩组和基岩裂隙水含水岩组。其中松散岩类孔隙含水岩组可分为浅层包气带含水岩组、松散岩类孔隙潜水含水岩组和松散岩类孔隙承压水含水岩组。本次工作重点为浅层包气带含水岩组和松散岩类孔隙承压水含水岩组。为便于叙述，将浅层包气带含水岩组和松散岩类孔隙承压水含水岩组，分别简称为浅层含水层组和深层含水层组，与其相对应的地下水，称为浅层地下水和深层地下水。将调查区孔隙含水层组富水性划分如下等级：中等富水：单井涌水量=100m3/d～1000m3/d；水量贫乏：单井涌水量=10m3/d～100m3/d；水量极贫乏：单井涌水量<10m3/d。

5.4地下水化学特征

调查区地下水水化学特征变化，受地貌、地质、交替循环条件和人类活动影响。浅层地下水水化学类型为OH·Cl-Ca·Na型，调查区深层地下水类型为HCO3·SO4-Ca·Na型。根据水质分析结果，调查区浅层地下水和深层地下水水化学类型不同。浅层地下水主要接受大气降水、地表径流、厂区工业用水、生活用水入渗补给。其径流方式、方向主要与地形地貌变化、排水口布设、人工道路建设等因素影响，均能改变其径流方向。排泄区根据径流方向的改变也形成了八段沟排泄区和六汾河排泄区。目前大部分工厂已停止生产，但场区埋藏的钢渣和建筑生活垃圾对该层的影响一直存在。钢渣堆积区成为污染严重区，化学变化特征由污染严重区域向外围扩散，造成浅层地下水OH-含量增加，pH值增大。受地表污染环境的影响，其中pH、氨氮值由东向西减弱，总硬度由西向东南减弱。

5.5地下水动态

浅层地下水动态

调查区位于长江中下游平原区，天然状态下，浅层地下水动态为入渗—蒸发型，水位埋深一般在0.6m～3.36m，水位起伏变化受降水直接控制，降水则水位抬升，蒸发消耗则水位回落。深层地下水与浅层地下水之间水力联系较弱，因表层有一定厚度的隔水层，深层地下水不能直接接受浅层地下水补给，使其动态特征与浅层地下水不一致，其补给区仅分布于含水层出露较高地区及东部山区基岩裂隙水，因长江深切到该含水层，长江水为其主要补给源，与长江水位联系密切。与浅层地下水的水力联系较弱，水循环与动态特征受气象影响不显著，水位升降取决于水头压力的传递。季节性变化不明显，揭露稳定水位埋深标高在4.03m～4.46m间。影响因素主要为气象、地形因素和人为因素。

6.地下水污染评价

6.1土壤环境质量现状调查及评价

（1）污染源现状调查。调查区内污染源种类主要有：工业污染源和生活污染源两大类。工业污染源主要是工业废水、固体废物；生活污染源主要是生活污染水和生活垃圾。工业污染源主要分布在八段沟水系北部区域企业中，生活污染源集中在居民区及工业厂区生活区。

（2）固废污染现状评价。本次固废污染调查根据中冶华天工程技有限公司提交的《八段沟水系北部区域环境综合整治规划》中已做了详细调查，本次报告将不阐述。在其基础上，本次调查仅对调查区内土壤环境质量现状调查及评价。

（3）隔水层土壤环境质量现状调查及评价。本次调查，在位于浅层地下水以下粘性土层（隔水层）取土壤分析样品，分析该层土壤环境质量现状，根据调查及取样检测结果，污染区范围内，仅SW5土1pH值偏大，该隔水层原状土其他各项毒理性指标与对照点基本相同，说明该土壤层受上部污染影响较小。

6.2地下水环境质量现状评价

对6口水文孔的深层地下水样品进行检测，检测指标包括8项感官性状及一般检测指标和10项毒理学指标根据现场调查和深层地下水水质样品检测结果，水质评价按照《地下水质量标准》（GB/T14848-2017）进行评价。该地下水质量综合类别定为Ⅴ类，Ⅴ类指标为氨氮、锰、砷。地下水化学组分含量高，不宜作为生活饮用水水源，其他用水可根据使用目的选用。

7.地下水污染趋势及防治对策

地下水污染与地表水污染有明显的不同。地下水污染具有隐蔽性和不可逆转性。所以对地下水环境应该做到定时监测，及时治理，以防为主，以治为辅。

7.1地下水污染途径

地下水污染途径复杂多变，按照水力学特点，调查区地下水污染途径可以分为间歇入渗、连续入渗和径流三种类型。工业固体废物、钢渣和生活垃圾等经雨水淋浴溶解、氧化、微生物活动、地表水溶解等作用。污染物质进入地表水入渗含水层污染地下水，这种间歇入渗方式是本调查区地下水污染的主要途径。

浅层地下水因隔水层防护性能较差，容易受工业废水和地表污水源源不断地入渗含水层，污染物不断污染地下水主要方式是浅层地下水污染。

7.2地下水污染趋势

从地下水水质评价中可以看出调查区浅层地下水已严重污染，浅层地下水超标指标中，pH、总硬度、溶解性总固体、氨氮和氟化物超标范围较大；六价铬超标范围接近一半；汞、砷超标范围比较小且集中。深层地下水锰、氨氮大范围超标，砷在个别钻孔中检出超标量高。由于深层地下水监测时间较短，这里只对地下水污染趋势作定性的预测。地表水污染日趋严重。而浅层地下水主要补给源是降水及地表水，浅层地下水水质恶化势必加重其他区域深层地下水污染。

随着政府大力进行环境整治，关停污染企业，不会再加重工业固废量及生产生活废水对区内地下水的污染影响，但长期堆填在区内的工业固废特别是钢渣内存在重金属及强碱物质，由于降解过程缓慢，仍会继续对区内地下水造成污染，从而造成地表水体的污染，应采取积极有效的地下水污染防治对策。

7.3地下水污染防治对策

（1）从源头根治，清除区内引起地下水污染的污染源（工业固废、钢渣），如受条件限制，应采取措施进行地下水修复。（2）包气带水的污染因子主要由pH值、氨氮、氟化物、汞、砷铬等，应采取适宜的修复技术，加速固废的降解进程。目前浅层地下水直接向八段沟水系排泄，已污染区域地表水系，因而防止浅层地下水直接污染地表水的防治应为当务之急，可采用“阻隔技术+抽出处理”的方法。在浅层地下水流向下游设置防渗墙，修建防渗墙后会改变浅层地下水的流向，可在适当位置修建调蓄池，通过处理后进入污水处理管网。（3）深层地下水受区域环境污染及水文地质条件的影响，氨氮和砷指标部分检出超标，但该层水补给范围广，径流与排泄極其缓慢，自身净化时间长，应制订系统性区域性环境整治措施。（4）加强研究环境净化能力和地下水改良技术，了解环境的净化能力，防治环境污染。（5）对本区域应进行系统的环境整治、复垦、修复工作，禁止开采地下水。（6）应加强地下水长期监测工作，为修复整治提供依据。

8.结论

通过对调查区水文地质进行分析，对调查区地下水污染现在进行评价，认为，调查区土壤层受上部污染影响较小。地下水质量综合类别定为Ⅴ类，Ⅴ类指标为氨氮、锰、砷。地下水化学组分含量高，不宜作为生活饮用水水源，其他用水可根据使用目的选用。在此基础上提出地下水污染防治对策，希望通过多方法综合处理，使调查区地下水污染情况得到改善。

参考文献：

[1]胡占晶.污水污染防治战略与技术发展趋势[J].水利科技与经济， 2005（9）.

[2]胡若隐.从地方分治到参与共治中国流域水污染治理研究[M].北京：北京大学出版社， 2012.