水文地质调查在污染地块风险评估中的应用—以某农药厂为例

李 辰

（安徽国祯环境修复股份有限公司，安徽 合肥 230088）

关键字：水文地质；污染地块；风险评估；环境参数

1 前言

根据《建设用地土壤环境调查评估技术指南》的规定，在对污染地块进行详细调查阶段，要开展地块的水文地质调查工作，这是因为水文地质条件关系到污染物在土壤和地下水中的迁移、转化和分布。需要调查的内容包括：地块土层结构及分布、地下水位、地下水垂向水力梯度、地下水水平流速及流向等。而土壤的具体理化性质是风险评估的重要参数。需要调查的内容包括：土壤有机质含量、容重、含水率、土壤孔隙率、渗透系数等[1]。基于以上要求，本文详细说明了水文地质调查工作的开展情况，并以获取的相关数据作为支撑，以此为后期的风险评估工作提供材料基础。

2 项目概况

该厂于1993年注册，以农药生产为主业，厂区位于北方黄河流域冲积平原，厂区划分为北厂区和南厂区。根据后期风险评估的要求，本次勘察范围为原北厂区，主要工作内容包括：

（1）现场工作：完成土壤监测点的钻探工作，协助采集土壤样品；设置地下水监测井，测量地下水水位，协助采集地下水样品，利用监测井开展提水试验。

（2）室内工作：开展室内土工试验，提供主要土层的渗透系数和常规物理性质参数；分析场地地层分布条件和地下水分布条件，包括含水层的分布及岩性特征、地下水水位、地下水类型和流场特征等。

3 完成工作量

3.1 现场工作量

本次现场工作完成的工作量如下：

（1）量测定点。完成了37个土壤监测点和13口地下水监测井的高程测量和坐标定点。

（2）钻探与采样。完成了37个土壤监测点的钻探与岩心编录工作，钻孔深度9.0～21.0 m不等，总进尺510.7 m。然后，采取了15件用于分析土的物理性质常规指标和渗透性试验的原状土样；采取了224件用于污染物检测的样品。

（3）建井、洗净与采样。在11个土壤监测点的位置处建设了地下水监测井，完成了洗净工作，其中有2处建设了组井，监测井总数为13口。共采集了13件地下水样品。

（4）量测地下水水位。地下水位稳定后，统一时间量测了13口监测井的水位，共计13井次。

（5）提水试验。利用本次工作新建的6口地下水监测井浅井，完成了现场6井次的提水试验工作。

3.2 室内工作量

本次室内工作的主要内容包括土样测试、资料整理、图件绘制和土层分析以及地下水流场分析等。

（1）土的原状样品进行了室内常规物理性质试验、渗透试验和有机质含量检测，并获得了具有统计意义的风险评估所需的场地特征参数。

（2）整理分析现场所得勘探资料，绘制图件包括点位布设图、钻孔柱状图、典型水文地质剖面图、地下水流场图等。

（3）根据本次勘探所揭示的土层资料和室内试验结果，分析场地土层分布特征。

（4）根据本次勘探所揭示的地下水分布情况、室内土工试验结果和提水试验成果，分析和查明了场地水文地质条件。

（5）统计分析土工试验结果和现场提水试验成果，提供与场地风险评估相关参数的取值建议。

4 水文地质条件调查

4.1 土层分布条件

根据本次调查工作所揭示的土层情况，按地层成因类型和沉积年代，将本次勘探深度（21.0 m）范围内的土层划分为人工堆积层和第四纪松散沉积层，并按土层岩性及其物理性质，进一步划分为5个大层及其亚层，各土层岩性及分布特征如下：

4.1.1 人工堆积层

分布于场地表层，以粉土为主（含建筑垃圾和砖渣灰渣）的①层杂填土，以及以粉土岩性为主的①1层素填土。

①杂填土

杂色，松散-稍密，稍湿，以粉土为主，含砖块、灰渣及水泥块等。场地内广泛分布，该大层层厚为0.4～2.4 m，层底标高5.21～6.94 m。

该层亚层为素填土①1层，黄～黄褐色，松散-稍密，稍湿-湿，场地内局部分布。

4.1.2 第四纪松散沉积层②粉土

灰～黄褐色，中度密实，湿～饱和，含云母、氧化铁。场地内连续分布，该层层厚一般在5.7～9.2 m，层底埋深为7.10～10.50 m，层底标高-3.79～0.58 m。该层是场地第1层地下水的赋存层位，本报告称之为第1含水层。

该层亚层包括：粉质黏土②1层，褐黄色，湿，软塑，含云母、氧化铁，常见粉质黏土和粉土互层状，该层在场地内广泛分布，但结合地下水分布条件分析，该层可视为一个大的透镜体地层；粉砂～细砂②2层，褐黄色，中度密实，饱和，含云母、氧化铁，仅场地西北部和东南部有分布，垂向上主要分布在粉土②层的中下部。

③粉质黏土

褐黄色，湿，可塑，含云母、氧化铁，厚度一般在4.00～7.30 m，层底埋深为12.00～15.06 m，层底面高程-7.75～-4.91 m，场地内连续分布，局部夹薄层粉土，该大层为相对隔水层。

④粉砂～细砂

褐黄色，中度密实，饱和，含云母、氧化铁，场地内广泛分布，该层层厚在4.50～5.50 m，层底面埋深为19.6～20.5 m，层顶面高程-13.25～-11.62 m。该层是场地第2层地下水的赋存层位，本报告称之为第2含水层。

该层亚层为粉土④1层，褐黄色，中度密实，饱和，含云母、氧化铁，场地内局部广泛分布。

⑤粉质黏土

褐黄色，湿，可塑，含云母、氧化铁，场地连续分布，仅两个钻孔揭露且未揭穿。

地块典型水文地质剖面如图1所示。

图1 地块典型水文地质剖面图

4.2 地下水分布条件

调查期间，地面以下最大勘探深度（21.0 m）范围内揭露到两层地下水。

第1层地下水类型为潜水，主要赋存于以粉土为主的第② 大层，在场地连续分布，局部具有承压性。该层地下水的天然动态类型为入渗～弱径流型，主要接受大气降补给和侧向径流补给，以径流和蒸发为主要排泄方式。第2层地下水类型为承压水，在场地连续分布，主要赋存于以砂类土为主的第④大层。该层地下水的天然动态类型为径流型。

根据水位统测数据绘制的第1层地下水的流场图，如图2所示。从图2可以看出，该层地下水整体上自南向北流动，其平均水力梯度约为2.71‰～3.35‰。

图2 地块第1层地下水流场图

5 室内与现场试验成果

5.1 室内测试成果

根据后期风险评估需要，本次调查期间开展了地块土壤原状样品相关室内分析测试工作，主要测试内容包括常规物理性质指标、颗分试验、有机质含量、土壤渗透性试验等。工作成果如下：

5.1.1 土层常规物理性质试验

在本次勘察期间，针对第②层以粉土为主的含水层和第③层以粉质黏土为主的相对弱透水层采集了14件原状土样，并送土工实验室分析物理性质常规指标。其中，粉土②层采集原状样品8件，粉质黏土③层采集原状土样6件。土工试验检测指标主要包括：土壤pH值、天然含水率、天然密度、干密度、饱和度、孔隙比、土粒比重、液限、塑性指数、液性指数、垂向渗透系数、水平渗透系数、颗粒分析等。

现将粉土②层和粉质黏土③层的常规物理性质参数进行初步统计，并给出取值建议。粉土②层：含水率为26.4%、天然密度为2.0 g/cm3、干密度为1.57 g/cm3、土粒比重为2.7、孔隙度为0.42；粉质黏土③层：含水率为27.79%、天然密度为1.96 g/cm3、干密度为1.53 g/cm3、土粒比重为2.71、孔隙度为0.43。

5.1.2 有机质含量燃烧试验

土壤有机质试验结果经统计分析，②层的粉土有机质含量平均值为0.17，标准差为0.12，建议该层取值为0.2%；③层的粉质黏土有机质含量平均值为0.58，标准差为0.30，建议取值为0.58。

5.1.3 室内渗透性试验

为了考察第1含水层和其下伏相对弱透水层的渗透性能，本次工作针对粉土②层和粉质黏土③层采集的原状样进行了室内垂直向渗透试验和水平向渗透试验。

对各相关土层的渗透系数进行统计并给出了取值建议，具体内容详见表1。

表1 各相关土层的渗透系数统计与取值建议表

5.2 现场提水试验成果

针对第1含水层，选取6口地下水监测井浅井进行提水试验，并采用Hvorslev法分别分析计算渗透系数。经计算，各监测井同一含水层的岩性存在差异，且给出了对应渗透系数的综合建议值。所对应目标含水层的渗透系数分析结果详见表2。

表2 提水试验资料及计算结果表

现场提水试验测定第1含水层渗透系数的平均值约为0.6 m/d，与前期送检的土工试验样品测试结果6～7 E-04 cm/s保持一致；第1层地下水的平均水力梯度约为3%，根据达西公式计算可知，该层地下水的平均渗流速度为0.002 m/d。

6 小结

根据本次调查，获取了相关水文地质信息，内容如下：

（1）土层分布条件。地块最大勘探深度（21.0 m）范围内的土层，按土层岩性及其物理性质进一步划分为5个大层，分别是①层人工填土、②层粉土、③层粉质黏土、④层粉砂～细砂、⑤层粉质黏土。

（2）地下水分布条件。地块最大勘探深度（21.0 m）范围内揭露到两层地下水，第1层地下水类型为潜水，该层地下水主要赋存于以粉土为主的第2大层中。该层地下水的天然动态类型为弱径流型；第2层地下水类型为承压水，该层地下水主要赋存于以粉土、细砂为主的第4大层中，该层地下水的天然动态类型为径流型。

（3）获取了地块主要土层特征参数。粉土②层和粉质黏土③层土的常规物理性质参数、有机质含量、渗透系数，且通过室内试验和现场测试计算出的含水层渗透性保持一致。