水文地质调查在污染场地调查中的作用研究

王继誉，宋乐乐，袁晓磊

（1.浙江省工程勘察设计院集团有限公司，浙江 宁波 315000；2.浙江仁欣环科院有限责任公司，浙江 宁波 315000）

随着我国逐渐进入“十四五”发展阶段，深入打好污染防治攻坚战，已经成为党和国家的重点工作目标。加强土壤污染源头防治、有效管控建设用地土壤污染风险正成为社会经济平稳健康发展的内生动力。随着我国城镇化的快速推进，我国的城镇规模不断扩张，为了缓和长期以来建设用地资源不足以及解决住房问题之间矛盾，不少原属于城镇郊区的区域正逐渐成为住宅区和商业区，为了满足居民正常工作和生活的需要，周边区域的工厂势必要搬迁[1]。但是以煤炭、冶金一类的污染企业为例，其长期的发展不可避免会造成一定的水土污染，污染问题的存在可能对周边居民的生活、工作及其健康造成不良影响。因此在对上述土地进行再次开发之前务必要做好相关区域的水文地质调查，为土地的合理整治和开发提供调查依据，在美丽中国理念的指导下开展生态建设工作。

1 水文地质调查分析

长期以来水文地质调查都是工程建设前的重要准备工作，为土地的合理利用与管理提供现实依据，是评价区域内水土质量的重要手段。就目前来说，水文调研工作的内容主要分为四个方面：一是要查明地下水的水文地质化学特征，通过对地表水和地下水抽样及实验获取其中的化学成分，是开发和利用地下水的基础工作；二是要了解地下水的活动特点，明确地下水的补给与排泄等一系列参数；三是要了解地下水的动态特点，首先要调查地下水的动水压，若在建筑工程项目的施工过程中，出现了人为因素的影响，就会破坏地下水的动力平衡，随后造成地下水的动水压不断上升，进而导致流砂以及管涌的情况出现[2]。其次要调查地下水的升降情况，季节的变化是影响地下水位的因素之一，进而使得建筑工程项目不具备较高的稳定性。地下水的水位提高之后，在山坡或岸边的土壤也极有可能会发生滑动甚至是塌陷的情况。而地下水位下降则会对此地区的生态环境造成极为严重的破坏和影响，严重时，甚至会导致此地区的地面有沉降以及塌陷的情况出现。四是要调查地下水的储存条件，尤其是水的介质及分布问题，在此基础上为水土开发提供依据。

2 水文地质调查在污染场地调查中的内容及作用

污染场地水文地质调查是污染问题治理以及最大化利用土地资源的前提，也是生态建设的重要基础。但由于不同地区水文地质条件本身存在的区别，再加上地层结构存在一定的差异性，污染物在不同场地的迁移及扩散情况也有较大出入。通过对近年来我国在污染场地水文调查及污染治理的现状以及经验的总结可以发现，工业废水的扩散往往是建立在遵循地层结构的基础上，依靠物质重力及土壤表面张力作用朝着横向和纵向扩散。要想了解不同场地和地层的污染情况，就势必要开展规范调查。总体来说，水文地质调查在污染场地调查中的作用主要可以体现为两个方面：一是在调查的过程中，工作人员通过弥散试验等手段能够取得场地内的地层信息，了解地下水的渗透和输送能力，进而掌握场地内地下水的运动规律[3]。另外可通过开展提取岩心的模拟试验获取场地内土层与污染物之间的吸附关系。二是准确的调查结果能够为污染场地岩土工程的开展提供可靠的数据支撑，基于风险评估得到的土工参数是后续对污染场地生态修复和再次开发的重要技术基础，能够在解决污染问题的同时满足周边居民对高质量生活环境的需求。具体来说，水文地质调查在污染场地调查中的内容及作用主要包括以下四点：

2.1 场地土层分布

一般来说针对污染场地的调查需要对相关区域进行钻孔取样，同时辅以静力触探试验对土层情况进行分析和分类。在调查过程中，工作人员需要根据原工厂工业生产污染分布的特点进行试验布点，点位应当重点安置在污染较重的区域，如原化工废料堆积点、污水排放点等，在上述点位布设静力触探孔。通过调查，收集相关区域的土层剖面等基本信息，在此基础上调查场地载荷性能以及其他工程地质信息，综合调查数据绘制场地土层地质曲线图，了解土层渗透性，评估场地内污染可能扩散情况以及开发和利用土地可能存在的污染隐患。

2.2 地下水流场调查

上述提到的地下水储存即赋存条件是流场调查的重点内容，需要工作人员收集场地内地下水的流向、流速等一般资料，并在此基础上实现对地下水赋存土层水文地质信息的调查，同时依托现有数据信息构建基于被调查场地的水文地质模型，动态分析场地内土层分布及变化规律[4]。通过过程中搜集的地下水流向及流速信息，能够便于工作人员动态监测地下水位的变化，有助于后续岩土工程的施工。另外开展地下水流场调查也是对场地污染调查提供取样依据的基础工作内容，依托流场调查信息对地下水取样点的布设提供参考，进而选取合适的取样位置及深度，为监测井深度及滤井的建设提供方案。

2.3 污染物分布调查

原污染企业在开展工业生产的过程中难免会造成区域内的水土污染问题，其排放的各类污染物会以原场地为中心向周围扩散。水土污染渗透及扩散主要类型如图1、2所示。尤其是排放的废水会影响地表水及地下水质量，并随着水流不断扩散，对此场地的污染调查还需要着重对污染物在场地内的分布情况进行调查。一般来说，针对废水污染扩散影响的调查主要集中在两个层面，场地横面和纵面调查能够了解污染在场地内的扩散范围及扩散深度。其中在纵断面的调查中要求工作人员对不同土层及土层交界土壤进行取样，例如在污染场地污染纵断面影响深度的调查中往往会遇到弱透水层与含水层交界处存在明显污染痕迹的情况，并且可能存在部分土层明显厚于其他土层的情况，此时应当对区域内土层多次取样，确保所搜集数据的准确性[5]。

图1 水土污染渗透及扩散类型-间歇渗入型

2.4 场地水文地质调查关键系数分析

首先是理化系数，包括水土中有机质含量、土壤湿度和密实度等理化数据均是污染场地水文地质调查及污染土地开发的重要依据。工作人员需要根据静力触探的结果确定钻孔取样的区域以及微承压层深度，分别采集不同区域以及不同深度土层样本，妥善保存并将其送入实验室得到上述各种水文地质理化信息。其次是渗透系数，依托前期构建的被调查场地水文地质模型，根据土层调查的实际情况选择监测井，开展水文地质试验，通过区域内抽、注水实验结果分析推断土层渗水系数，一方面要求工作人员通过试验结果判断地下水污染在不同时间、空间条件下的变化情况，另一方面要根据实验数据推断一段时间内污染物在地下水中的扩散情况，对其迁移规律进行分析研判。另外还要通过实验建立基于污染物在场地土层中水平和垂直方向的弥散系数，最大程度保证解析结果与场地实际情况的对应性和精确性。

3 污染场地常规调查方式存在的局限性

水文地质调查本身具有较强的专业性，无论是对工作人员的理论知识储备还是经验积累都有较高的要求，在调查过程中需要充分考虑原有设备以及建筑物对土地的影响，因地制宜选择调查方式。就现阶段我国在污染场地水文地质调查中的方法选择来看，系统、分区以及随机布点法依然是当前较为主要的点位布设方式（如图3所示）。但是通过对大量实践案例的总结和分析可以发现，系统和分区布点法在工程中的应用往往受到场地实际情况的限制，即场地中存在的建筑物等都会对点位的布设造成影响，需要提前对场地进行清理[6]。相比之下随机布点法受场地因素的影响较小，但是过于随机的取点方式可能导致采样结果缺乏均匀性，收集的数据不利于后续模型建立和试验的开展。从近年来水文地质调查浅层布点法在环境评价以及污染监测中的应用来看，工作人员对场地地质土壤及土层结构等信息的调查较少，调查的针对性往往得不到满足，调查的全面性及准确性要求都难以实现。并且在布点的过程中要求工作人员对水文地质调查有着丰富的经验储备，同时要求大量的设备作为支撑，调查的周期较长，无形中增加了大量的成本。除此之外，长期以来采用的常规调查方法得到的结果无法满足相关单位对场地水文地质环境的动态监测和评价要求，往往无法对后续污染土壤的治理及开发提供指导。在绿色经济下，污染场地的再开发依托高效的水文地质调查方式，基于当前生态环保以及用地资源的矛盾，优化污染场地水文地质调查方式在当下显得极为必要。

图3 污染场地水文地质调查点位布设

4 污染场地环境水文地质调查的优化措施

4.1 掌握污染场地水文地质调查的技术要点

污染场地水文调查的流程大致包括三项环节：一是要根据污染场地的现实情况以及治理和开发的现实需要，选择高效的缝隙方式，对土壤和地下水样本进行采集，同时对环境质量进行评估。二是对所收集信息进行科学分析，全面掌握场地污染源的缝补情况，对场地水土污染的实际情况进行调查和评价。三是尽可能建立基于污染场地的风险评估体系，对场地污染的扩散进行动态监测，提高污染治理的科学性[7]。在此基础上，务必要制定科学合理的勘察方案，提高水文地质调查过程中的技术水平，提高调查和数据处理速度。例如，目前我国污染场地的治理形势十分复杂，水文调查涉及的内容众多，要求技术人员应当就不同的调查环节采用合理的技术手段化整为零提高调查效率。在明确各子项目调查目标的基础上，实现对场地内土壤、地下水和地表水污染情况的调查。另外，要因地制宜在场地内合理布设监测点位，点位布设方法需要结合场地的实际情况以及单位现有的技术和成本进行选择，提高浅层布点法的应用价值。同时还应当注意对井深度进行科学监测，合理设置井深度，综合利用网格式和加密式点位布置方式，提高监测的全面性和针对性。

4.2 完善水文地质调查制度

近年来，污染场地水文调查在生态环保理念以及产能结构转型不断落实和深化的过程中受到社会的广泛关注。但是基于污染行业场地水文地质调查在我国的起步时间较晚，无论是理论研究还是实践都有待进一步完善，完善水文地质调查制度是当前领域内的当务之急[8]。基于此相关部门务必要结合《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国水土保持法》等法律法规建立在污染土地治理和开发领域具有较强适应性的法律法规。同时各地环保监察部门也需要联合地方政府根据当地污染土地的实际情况制定指导性规章制度，为污染场地水文地质调查工作的开展提供指导。

4.3 加强人才储备和技术研发

上文提到污染场地水文地质调查是一项专业性较强的工作，基于此，各地政府和高校应当提高重视程度，针对近年来生态环保工程领域水文地质专业人才的缺口问题开展专业建设，重视政企合作以及校企合作，培养兼具水文地质、生态环保以及岩土工程领域专业知识的复合型人才。鼓励高新技术行业与生态环保行业建立跨行业合作平台，积极研发水文地质调查新技术和新设备。

5 结语

综上所述，基于近年来我国在水土污染治理以及污染土地在开发利用方面的严峻形势，水文地质调查工作在其中发挥了重要的支持作用。在实际的调查工作中尤其需要做好土层分布和渗透性调查，根据污染场地的实际情况科学选择调查方式，提高污染物扩散和分布调查的科学性。同时针对水文地质调查中存在的局限性，要求政府部门、相关企业积极展开案例学习，加强人才培养和技术储备，提高污染场地水文地质调查的科学性和准确性。