【专家视角】魏文侠：大型污染场地环境水文地质调查应用探讨

作者：魏文侠  博士，轻工业环境保护研究所研究员，北京北科土地修复工程技术研究中心主任。长期从事场地污染调查与风险评估、土壤和地下水污染治理与污染场地修复效果验收及项目监理、污染土壤和地下水修复技术研究等相关专业技术工作。先后参与和主持承担了多项国家级、省部级和北京市多项科研项目，完成了多个污染地块土壤及地下水环境调查、风险评估及污染防控技术研究等项目。

摘要

大型复杂污染地块的污染治理难度很大，污染场地水文地质调查能够更加准确刻画特征污染物的迁移转化状况，并为污染治理提供坚实依据。本文通过两个案例探讨了水文地质调查在大型污染地块修复中的应用。

一、背景介绍

1、大型场地环境污染特征分析

 

2、大型污染场地水文地质概念模型构建要求

· 明确目标含水层的边界、内部结构（含水层的类型、结构、岩性）、渗透系数、水力特征、补给排泄特征；

· 对水文地质条件合理概化（实用，完整，精度要求）；

 

3、污染场地水文地质勘查工作关注要点

 

二、案例分析

01

案例

1、 项目位置（略）

 

2、 场地水文地质调查

 

3、实时水位监测方案

 

4、地下水水位监测结果分析

 

5、地下水水位监测结果分析

调查区域地下水密度由南向北逐渐减小，佐证调查区域地下水有大量远处的淡水补给。而调查区域东侧地下水密度较高原因，结合前文场地污染调查，判断是由于水体受污染导致。

 

6、微水试验方案

 

7、微水试验结果分析

 

场地中部位置和西北侧导水系数偏大，场地西部，东部边界区域导水系数偏低。符合场地填海物质多样且不均匀的特点。

8、抽水试验方案

 

9、抽水试验结果分析

 

10、地下水数值模拟

 

11、场地地下水流场分析

* 对调查场地范围内的98口（包括场地原有8口监测井）地下水监测井水位进行了2次人工测量，得到调查场地地下水水位数据。

* 调查场地地下水整体由北向南流动，西侧有河水与之交互，最终汇入大海。

 

12、场地地下水分布特征

 

*场地地下水水位由北向南、由西向东逐渐降低。大流量淡水地下水由远处北侧输入，流经节理裂隙发育良好的石灰岩层流至场地中部区域；场地西侧的河沟水在受到海水水位影响的情况下，间接影响了场地西侧的局部地下水动态；场地东侧填土层较少，基岩层较高，仅有少量地下水补充；场地南侧小部分区域由海水占据主导影响地位，与地下水产生较强的交互作用。总体而言，调查场地地下水在调查场地中部区域汇聚，并最终流向南部海洋。

 

02

案例

1、 项目位置（略）

2、场地区域地质条件

· 本场地位于低山丘陵山前平原区，地貌成因复杂，主要形态特征为冲海积堆积地貌和湖沼积地貌。

· 厂区地形起伏较大，东侧山体标高约为30米左右；厂区西侧近河道处标高为2.7米左右，中间有两处隆起，厂区经人工平整后地形相对平缓，平均标高为4.4-4.8米。

· 地层分布情况如下：

① 第1-1层：杂填土。

② 第1-2层：塘泥；

③ 第2层：粉质粘土。

④ 第3-1层：粉质粘土。

⑤ 第3-2层：粉质粘土夹粉土。

⑥ 第4层：粉质粘土。

⑦ 第5层：粘质粉土。

⑧ 第6-1层：全风化砂岩。

⑨ 第6-2层：强风化砂岩。

⑩ 第6-3层：中风化砂岩。

 

· 从区域水文地质图上看，场区位于水平方向的水文地质“二元结构”的交界处。

· 场区东侧为山地地形，发育有冲沟与微型山涧溪流，山体主要由志留～泥盆系的碎屑岩构造裂隙含水层（S+D）构成。

· 场区北、西、南侧为平原地形，高程以3～6m为主，地表水系属于典型的“平原河网水系”，场区西侧约4km处为本区平原河网水系的最大河流——京杭大运河。

· 场区西侧分布着覆盖型地下淡水、微咸水和咸水（顶板埋深小于50m），覆盖层顶部（地表）为第四系全新统湖沼积粘土层（lhQ43，相对隔水层）。

3、场区地表水径流条件分析

场区北、西、南三侧，均存在隶属于“浙北平原河网水系”的河道，是场区最低洼处。但是场区内没有地表水体。

 

4、水文地质调查结果

共完成钻探以及水文地质编录15个钻孔，累计进尺231.00m；测井及钻孔水位测量32个（次）；水文地质检测样品36个（主要分析检测密度、孔隙比、渗透系数、颗粒组成等）。

 

三维地层

 

 场区C-C’水文地质剖面图

 

· 场区表层为素填土层，厚度约为0.6-2.2m，分布有浅层地下水，透水性较好，素填土层下分布为粘质粉土层，渗透性较好，为场区主要的潜水含水层，也是本次调查关注的目标含水层，厚度约为0.5-6m；

· 粘质粉土层下面分布为粉质粘土层，厚度约为1-6m，为场区主要的隔水层，能够有效地阻止污染物顺含水层迁移下渗；

· 粉质粘土层下面为全风化层，原岩为砂岩、粉砂岩，以孔隙充水为主，裂隙充水为辅，含水率较低。

 

浅层地下水等水位线图

 

深层地下水等水位线图

 

从浅层含水层特征分析，除了表层的素填土层（厚度0.6～2.2m）的透水性较好之外，场区其他的（深部）含水层主要以透水性极差的粘土、粉质粘土为主，渗透系数普遍在10-6～10-8cm/s数量级区间。东部、南部有较厚的粘质粉土分布，渗透系数主要在10-4～10-6cm/s数量级区间。另有零星分布的砾砂、含粘性土碎石小透镜体。因此，场区含水层的透水性非常小。

 

从区域水文地质特征分析，场区东侧的半山山体与西侧的京杭大运河，控制了场区及周边地下水的补径排总体格局，但以半山的影响为主。由于场区地表水均属地处平原河网水系，与京杭大运河为统一系统，因此，京杭大运河对场区地下水的影响是非常微弱的。因此，场区地下水的补给来源，主要是大气降水的直接入渗。场区存在着大面积的绿地，是大气降水直接入渗的“窗口”。但是在旱季，则主要来自场区东侧的马岭山的侧向补给，但补给非常微弱。

 

水文地质勘查地下水径流示意（剖面）图 

 

三、结语

· 掌握污染物空间分布状况、地下水中浓度变化情况、地下水中污染物迁移转化规律，对于污染场地概念模型构建、确定地下水污染羽范围，可以为后续场地修复提供可靠技术保障。

· 每个场地水文地质环境差异性较大，污染物组分复杂多变，场地环境调查、风险评估和后续修复过程中，应制定针对性的水文地质调查方案，掌握场地水文地质条件。

· 场地水文地质调查方案要结合区域水文地质流场特点，既能减少调查工作量和费用，调查结果和地下水污染程度更加接近实际情况，减少确定地下水污染修复范围确定的误差，有利于后续修复工程实施。