城市垃圾及排污溝渠對擬建水源地地下水水質的影響研究

李淑玲，田 英 ，陳穎春

(1.遼寧省水文水資源勘測局，遼寧 沈陽110003;2.遼寧省水文水資源勘測局朝陽分局，遼寧 朝陽122000)

隨著人民群眾生活水平的不斷提高，需要建設生活飲用水源地，在建設初期就必須對影響水源地地下水質的污染源進行綜合分析評價，確保從源頭上防治飲用水源地污染，保證水質安全。本文以遼寧省境內某飲用水源地為例來進行分析，通過監測發現，可能影響水源地地下水質的主要污染源為附近的垃圾堆放場和排污溝渠，其他污染源對水源地水質影響較小，不予論述。

1 地下水源地污染分析

通過對水源地的水質監測及水質評價，可以確定水源地地下水中主要污染物為:高錳酸鹽指數、氨氮、鐵、錳，部分地下水井點出現硝酸鹽氮、總硬度的超標。除鐵、錳含量和地區的原生地球化學環境有關外，影響地下水質量水平的主要污染源為城市垃圾堆放場及城市污水排放干渠。

目前垃圾場的垃圾在經過雨水的淋濾、浸泡后，已經污染了附近的淺層地下水，通過勘察期間對垃圾場地下水取樣分析可知，垃圾場附近的地下水中的高錳酸鹽指數、氨氮指標均高于其它地方。由此可見垃圾場附近地下水的主要污染途徑為降水對工業和生活固體廢物的淋濾，按照水力學的特點分類屬于間歇入滲型。

由本次所建立的地下水與地表水聯測斷面資料分析可知排污干渠水位明顯高于沿岸的地下水水位，排污干渠由于接納了城市工業廢水和生活污水，因此產生排污干渠污水垂直滲漏到地下水中，然后污染物在地下水中發生擴散和彌散，使得沿岸受到了不同程度的污染，表現為以排污干渠為中心向兩岸濃度逐漸減少，其污染帶寬度不足100 m，這主要是由于包氣帶厚度大，巖性顆粒較細，并且在含水層頂部存在著弱透水層等因素影響。排污干渠附近地下水的主要污染途徑為渠道的污水滲漏，按照水力學的特點分類屬于連續入滲型。

2 污染源的概化及模擬污染因子的確定

本次評價分析將水源地地下水主要污染源確定為垃圾廠和污水排放干渠，垃圾廠污染源概化為條狀源，排污干渠概化為線狀污染源。

根據污染指標在地下水遷移過程中的自身的穩定情況及污染源附近地下水的監測結果，模擬污染因子選擇高錳酸鹽指數。

3 水質預測模型建立及求解

3.1 地下水水質模擬模型的建立

水源地區內地下水含水層概化為，由具有滲流速度為V的穩定態均勻流的無限長、均質和各向同性的孔隙介質組成。

則區內二維平面擴散模型可寫成:

式中:DL為縱向擴散系數;DT為橫向擴散系數;C為污染質濃度;V為滲流的平均流速;R為阻滯系數;a為長條形污染源的一半長度;C0為污染源模擬因子濃度;λ為放射性衰變系數。

3.2 地下水水質模擬模型的求解

上述模型采用解析法來求解，其解析解可表述為:

3.3 地下水水質模擬模型中有關數據的處理

A.污染源模擬因子濃度C0，采用垃圾排放場實測濃度。B.背景模擬因子濃度C00，采用水源地全區監測的濃度平均值。C.縱向擴散系數DL，橫向擴散系數DT采用地質條件類似地區的彌散試驗數據。D.阻滯系數R:取1。E.源的衰變系數和放射性衰變系數不考慮。F.地下水流速V，由V=KI確定，式中:I=dh/dx，由地下水等水位線上求出。

4 污染源對地下水水質的影響預測結果

4.1 排污干渠對地下水水質污染的影響分析

排污干渠對地下水的污染趨勢分析本次采用的是定性分析方法。因為從擬建水源投產后預測的地下水等水位線圖可以看出:水源投產后，排污干渠附近地下水流向基本上沒有改變，水位埋深變化也不大。并且水源投產后的影響范圍最近距離排污干渠還有1 000 m左右，因此，排污干渠對水源地地下水的污染幾乎不能產生影響。

另外，排污干渠接納城市的工業廢水和生活污水的排放已有多年的歷史，多年來排污干渠對其沿岸地下水的污染影響通過本次所建立的地下水與地表水聯測斷面資料分析可知，其對地下水的污染寬度在其右岸(靠近水源地側)小于100 m。表明排污干渠的污染物在通過包氣帶的吸附后進入地下水中所發生的擴散和彌散速度不大。

4.2 垃圾堆放場對地下水污染趨勢的預測

垃圾堆放場作為區內地下水的污染源之一，本次為了便于計算將其概化為長為400 m，寬為150 m的條狀污染源。并以垃圾場中心作為原點，以地下水流向為X軸，垂直于地下水流向為 Y軸，在 X方向分別選擇距原點為200 m、500 m、800 m、1000 m、1 200 m、1 500 m、1 800 m、2 000 m、2 500 m、2 800 m、3 000 m;在 Y 方向分別選擇 0，±50 m、±100 m、±200 m、±500 m、±800 m、±1 000 m、±1 200 m、±1 500 m，以預測各個點不同時段的地下水中污染因子的變化情況。

DT和DL是依據遼河地區黃家水源勘察中所做彌散試驗的有關數據，即DL=0.5055，DT=0.0475。地下水流速 V，由V=KI確定，式中:I=dh/dx，由水源投產后預測的地下水等水位線上求出，取0.03 m/d。本底濃度C00是根據勘察期間所采取的地下水樣檢測結果的平均值，取1.7 mg/L。污染源的初始濃度C0采用垃圾排放場地下水質檢測結果，取8.1 mg/L。預測時間 T分別選擇了5年(1826.25天)、10年(3652.5 天)、20年(7305.5 天)。

對于上述模型，利用FORTRAN語言編寫了解析法的計算程序，通過計算機的計算，結果如下。

10年后在距離垃圾場100 m，±100 m處高錳酸鹽指數的預測濃度增加了 0.093 mg/L，即該處預測濃度為1.793 mg/L;在距離垃圾場200 m，±200 m處高錳酸鹽指數的預測濃度增加了 0.046 mg/L，即該處預測濃度為1.746 mg/L。20年后在距離垃圾場200 m，±100 m處高錳酸鹽指數的預測濃度增加了0.571 mg/L，即該處預測濃度為2.272 mg/L;在距離垃圾場200 m，±200 m處高錳酸鹽指數的預測濃度增加了 0.286 mg/L，即該處預測濃度為1.986 mg/L。

5 結論與建議

近年來，有關部門已對污染嚴重的幾家企業進行整頓和改造，使排污干渠的污染有所減輕，今后隨著人們對環保意識的加強，污染處理能力的提高，排污干渠的水質將會有所改善。由此，可以推斷排污干渠對水源地水質的影響不是很大。從垃圾廠對水源地的影響分析結果來看，區內預測的污染物濃度擴散的范圍并不大，并且污染物預測的濃度未超過地下水環境質量標準Ⅲ類標準，而且污染范圍距擬建水源還有1 250 m左右。因此，在目前情況下，擬建水源地水質不會受到垃圾場的污染影響。

同時，也應看到隨著水源地的投產運行水質及其污染程度上不會有明顯的變化。隨著運行時間的推移高錳酸鹽指數會有緩慢上升趨勢，但仍然能滿足地下水質量標準類的要求，不會有污染現象。