丁莊水源地地下飲用水源環境質量評價研究

譚 偉，許艷芳，宋永超，劉 紅，張靖瑜，李 晶

(山東省生態環境監測中心，山東 濟南 250100)

地下水是水資源的重要組成部分，丁莊地下水飲用水源地作為棗莊市市區主要供水水源地之一，在解決城市供水方面發揮了重要的作用。但據水質監測結果分析，丁莊地下水存在總硬度硫酸鹽長期超標現象。因此，研究丁莊水源地環境狀況，分析超標原因并有針對性提出應對措施，確保地下水資源健康可持續是十分有意義的[1]。

1 區域概況

1.1 丁莊水源地基本情況

丁莊水源地位于山東省棗莊市市中區東南部西王莊鄉附近(圖1)，屬中小型水源地，主要開采碳酸鹽巖類裂隙巖溶水。目前日供水量5.35萬 m3，供水區域包括老城區和新城區的大部分地區，服務人口達17.5萬人，是棗莊市市中區主要水源地之一。

圖1 丁莊水源地地理位置圖

1.2 地質構造

棗莊市在地質構造上為單斜斷陷盆地—棗陶盆地，南北兩側分布EW向的單面山體，中間低洼平坦，四周基本為地表分水嶺，盆地內部廣泛發育著古生界底層，由北向南依次為石炭系、奧陶系、寒武系煤系地層。

丁莊水源地位于棗莊石炭系與奧陶系界限南緣。丁莊水源地南部地區為寒武系地層，巖溶發育比較弱，富水性較差；丁莊水源地中北部地區地勢較為平坦，奧陶系灰巖大部分都隱伏在第四系覆蓋層以下，巖溶裂隙較為發育，富水性較強。丁莊水源地北部為陶棗煤田，煤系地層廣泛分布(見圖2)。

圖2 丁莊水源地地質圖

1.3 水文地質條件

丁莊水源地位于棗莊盆地的東半部，為簸箕狀地形，南、北、東三面高，西面低，簸箕口為富水區，地表水和地下水易在此處匯流。南部山區順坡向徑流的地下水受石炭系底層阻擋轉向，與東部徑流的地下水匯流后一并向西排泄。

1.4 丁莊水源地下水位變化特征

丁莊地下水源主要通過降水入滲和地表水滲漏進行補給。補給區匯水面積較大，周圍主要為地表分水嶺，裂隙、巖溶較為發育，降水可通過地表裂隙和第四系松散層滲入地下補給地下水；地表水主要通過區域內城沙河稅郭支流與郭里集支流滲漏補給地下水。丁莊地下水源地下水位及開采量和區域降水量變化圖見圖3。

圖3 丁莊水源地下水位年際變化曲線

2 丁莊水源周邊污染源及環境質量現狀

2.1 周邊污染源情況

陶棗煤田位于水源地西北部，西起棗莊市薛城區陶莊鎮，東到棗莊市市中區東郊田屯村，北以棗莊斷裂為界，南為煤層露頭，長約25 km，南北寬5 km，面積約125 km2。煤田中部受北東向斷層影響，地層產狀變化較大，東西走向并傾向北，主要含煤地層為石炭～二疊紀月門溝群太原組和山西組，共含煤18層。煤田內對礦井充水起主要作用的含水層有第四系含水層，二疊系砂、頁巖互層含水層，二疊紀山西組第2層煤頂底板砂巖含水層，石炭紀太原組灰巖含水層和奧陶系石灰巖含水層。其中，奧陶系石灰巖含水層為區內主要供水水源地含水層，上距18層煤約50 m。

丁莊水源地周邊分布著農村生活污染源、及印染加工行業和鐵礦采選行業為主的工業污染源。丁莊水源補給區內共存在工業企業6 家(表1)。污染源分布圖見圖4。

表1 丁莊飲用水源補給區污染源清單

圖4 2010年丁莊水源污染源分布圖

根據歷年監測結果分析，水源地補給區內工業及生活污染源排放廢水中主要污染物為化學需氧量、氨氮，硫酸鹽等指標含量符合《地下水質量標準》(GB/T 14848-2017)Ⅲ類水質要求。

2.2 丁莊水源水環境現狀監測及評價

丁莊水源地范圍內設置監測點位2個，分別為水源地取水口及147號監測井。監測結果如圖5和圖6。根據丁莊水源2010-2020年水質監測數據分析，水源地地下水中總硬度和硫酸鹽檢測值常年超《地下水質量標準》( GB/T14848-93)三類標準。

圖5 丁莊水源地取水口總硬度及硫酸鹽監測結果

圖6 丁莊水源地147號監測井總硬度及硫酸鹽監測結果

3 結果分析

3.1 水源地地下水賦存圍巖影響

水源地所在區域地下水水化學類型多為HCO3·SO4-Ca，含水巖組為碳酸鹽巖類裂隙巖溶含水巖組，水化學組分主要來源于碳酸鹽巖的溶解。由于丁莊水源地所在區域碳酸鹽巖巖溶發育程度強烈， 因此總硬度一直居高不下。水源地地下水賦存于碳酸鹽巖裂隙巖溶含水系統，碳酸鹽巖的溶解造成了地下水總硬度偏高。

3.2 水源地周邊煤系地層影響

根據水源地所在區域地質、水文地質條件可知，水源地北部為陶棗煤田。富硫煤層中硫化物的氧化造成煤系地層中地下水硫酸鹽含量偏高。正常條件下煤系地層與下伏的奧陶系含水層基本不會產生聯系，但因南部奧陶系含水層常年開采，地下水水位低于煤系地層地下水水位，煤系地層充水會通過角度不整合或斷裂構造向南部奧陶系灰巖含水層補給，從而導致硫酸鹽、總硬度指標升高。

4 結論與建議

4.1 結論

通過對丁莊水源地及周邊監測井監測，主要結論如下：

(1)丁莊水源地地下水環境質量相對較差，其中總硬度和硫酸鹽長期超標。

(2)丁莊水源地周邊污染源排放廢水未發現總硬度和硫酸鹽超標現象。

(3)通過分析，造成丁莊水源地總硬度和硫酸鹽超標的原因主要為地質及周邊煤系地層影響。

4.2 建議

棗莊市應進一步加大丁莊水源地保護力度，通過完善水源保護機制，逐步減少開采量，加強環境質量監管，實施生態修復工程等有力措施，確保水源地水質改善和地下水資源健康可持續。