污染場地調查中水文地質調查的作用分析

樓春，金瓊，傅麗華，孟竺

1.杭州市環境保護科學研究設計有限公司；2.浙江九寰環?？萍加邢薰?；3.浙江工業大學環境學院

為確保污染場地的土地資源得到有效的回收利用，必須進行準確有效的污染狀況調查。要做好調查需先進行現場水文地質調查工作，了解場地的土體構造，了解其分布特點和流向，并進行抽水、注水、彌散試驗，研究不同深度的土體滲透特性，分析土、水的運動、變化、衰減等情況，建立相應的場地水文地質模式，從而為合理、科學地確定土壤點的位置、深度，布點位置、深度，濾水孔的位置等提供科學的依據，從而降低取樣和分析成本，縮短取樣時間，確保數據的科學性和精確性。

一、污染場地水文地質調查的必要性

其一，提高調查的正確性。土壤的物理化學特性各不相同，在進行調查之前，如果不進行相關的水文地質調查，很可能會造成調查工作的缺失，而在采樣的時候，僅僅是從表層采樣，這樣的調查根本就沒有任何意義。

其二，減少資源損耗[1]。沒有水文地質調查的資料，調查的結果往往是片面的，如果在這樣的情況下對被污染的土地進行環境治理，存在很大的不確定性。比如，有些項目在進行到最后階段時，發現因土層滲透系數不同，污染往下滲透，實際污染情況比前期調查嚴重，從而造成工程量的變動，影響整個項目的進度安排，甚至因工程變化太大，下層污染產生新的環境污染及施工安全問題等。

其三，把水文地質調查和生態修復項目結合起來。針對這一問題，應結合污染土地整治項目的具體情況，對水文地質調查中得到的資料進行深入分析，通過分析現場實測的土壤構造資料，可以確定采用何種方法進行施工，避免二次污染。

二、場地水文地質調查的主要內容

（一）場地地下水流向

重點是對現場地下水的賦存情況進行調查，并對其主要的賦存土壤及微承壓水進行研究。通過建立現場水文地質模式，確定現場土層的變化情況，為今后采樣點布設位置、深度和濾孔設置提供參考[2]。通過地下水位觀測井的水位變化數據，獲得地下水的流動速度，并繪出地下水的流向和流速曲線。

（二）場地土工參數

包含橫向及縱向的分配。在水平方向上，可以得到所有區域內可能存在的污染擴散區域，而在剖面的垂直方向，根據污染物特點可確定現場采樣深度，從各種土層類型的土樣中得到各個土層的交界面(例如弱滲透層的頂面)和地下水底板(弱滲透層)的土樣。當取樣時，若發現相同土層厚度較大且土壤中有明顯的污染跡象，則應考慮增設取樣點。

（三）場地其他關鍵系數

(1)理化系數。根據靜力學觸探的結果，選取有代表性的區域及須知的微承壓層厚度，確定鉆孔采樣點和采樣深度，對不同深度、不同點位的土壤取樣進行了化驗，并對各分類層的物理化學特性進行了分析，包括濕度、密實度、有機質含量、垂直滲透率、側向滲透率等。

(2)滲透系數。通過分析地下水中污染物的濃度-時間變化情況，可對污染物在土壤中的遷移規律進行預測，大致判斷出污染物在土壤中的空間分布。

(3)彌散系數。采用擴散實驗，對各土體、含水層的橫向、縱向污染進行數值模擬，利用近似解析解、數值解的方法，得到了阻尼系數和彌散性，并將其轉化為擴散系數。

三、污染現場水文地質調查技術要點

（一）勘察點設置

一般情況下，勘察點必須分布在不同的污染區，每個污染點周圍都要有兩到五個探測點，這是一種非常簡便、適用廣泛的技術，可以有效地進行水體勘探和土地調查。另外，在可能受污染的地區，應至少設置三處勘測地點，若發生大規模污染，則應增加勘測地點，以保證調查工作的有效性，反映受污染地區實際的污染程度。水環境的檢測首先要看含水層有沒有被限制，如果沒有，要對其進行監測，如果有，則要對其進行監測和取樣。在地下工程中，采樣點應設置在5米以下，根據地下水的深度，科學地布置探測井。不論勘察點怎樣設置，應根據勘探對象和勘探目標，充分發揮勘察點選取的均勻性、有效性和科學性，保證勘察點的可靠性和可信度。

（二）樣品采集

取樣是勘測工作中最關鍵、最基本的一項工作，取樣時應遵守取樣的均勻性和穩定性原則。試件的均勻度直接關系到勘測結果的有效性和可靠性，采用特殊方法，以避免樣品的理化性能發生改變，從而影響測試效果。應防止虛土混入，通常沖洗后2個小時內，采用一根管道進行密封，取地下水時，要有一根長的沉管，以保證沉降效果。

（三）樣品保存

由于物理化學特性的改變，會對樣品的檢驗造成很大的影響，所以要對收集的樣品進行適當的貯存。水分標本在貯存過程中應嚴格密封，防止水分揮發和外來雜質的干擾，從而提高測定的精度。

同時，對土壤的密封也要充分考慮，最好在2個小時內進行，以避免物性的變化。為了保證土壤內部的物質不發生變化，保證后續處理數據的準確性，最好在規定時間內將土壤放進特制的保溫箱，或者用一個干燥的冰袋來存放，這樣才不會造成樣品出現質量問題，同時，培養箱的溫度要合適，如果溫度太高或太低，會影響樣品的物理性能。在進行樣品檢驗之前，要對其進行適當的保存[3]。

四、污染場地水文地質調查的作用

（一）污染場地的土層分布調查

污染場地水文地質調查是土壤環境質量監測的重要依據，通過對該地區土壤的剖面、均勻性、載荷性能、滲透系數等進行系統的控制，并根據試驗結構的分析，繪制出相應的曲線圖、分布圖，為現場污染的發生和蔓延提供有效參考[4]。

（二）污染場地的地下水調查

在地下水調查中，重點研究地下水的賦存狀況、流向問題。其中，潛水賦存、微承壓水賦存、賦存土層等是重點。在實際勘察中，必須對該地區的水文地質進行系統的控制，并建立相應的數學模型，以求得到水流場的流向、流量和流速，只有這樣才能保證污染場地的水文調查是科學、合理的，為污染現場的治理提供依據。通常，監測井內水位的變化是控制現場地下水流向和流速圖的重要手段。應注意，在調查過程中，抽樣點的設置、監測點的設置、濾孔的設置等是影響調查質量的關鍵。

（三）污染場地污染物分布調查

環境污染是區域水文地質污染的重要來源，也是污染防治的重點。污染物的滲入主要有橫向和縱向兩種。例如，發生水污染的時候，地下水的流動會擴大污染的范圍，為了有效地確定污染的影響范圍，工作人員必須在橫向上對其傳播廣度進行研究，并對其垂直擴散深度進行管理。因此，通過對污染軌跡的精確控制，可以對污染現場的監測數據進行精確控制。

（四）污染場地的其他要素調查

在污染場地地質水文調查中，當地基調查采樣結束后，調查者要根據試驗結果，對各采樣點的土壤物理特性進行系統的分析，以達到對其密實度、滲透率、含水量、有機質量等指標的綜合把握，保證有效建立水文地質模型。必須指出，滲透系數是污染現場調查和分析的一個重要指標，它可以對污染物的變化進行全面的控制。因此，一旦建立了水文地質模型，實驗人員就必須在抽水、注水實驗的支持下，進行規范的滲流系數計算，以便對污染現場的實際污染情況進行分析，并進行有效的污染防治，實現生活環境的改善[5]。

五、水文地質調查工程實例

（一）場地土層分布

在水文地質勘察中，采用鉆孔采樣法和靜探法對該地區現場土壤的分布進行了研究。

根據鉆井的成果，擬在20米深的土壤中建立探索區，由技術人員通過試驗，對每一層的物理特性、土壤的沉積環境、土壤的成因類型等進行了研究，并將其劃分為：(1)填土，(2)黏土層，(3)粉質黏性土層，(4)粉質黏土夾粉土層，污染場地的區域土質具水平層理。如圖1。

圖1 場地工程地質橫向剖面圖

（二）場地地下水流場

在水文地質調查中，一般都是以鉆孔測得的穩定水位為基礎，推導出場地內地下水的流向問題，具體見圖2。

圖2 微承壓水流場圖

（三）場地調查過程中對水文地質調查結果的應用

在進行現場污染治理工作前進行水文地質調查，對于現場土壤采樣方案的制定、地下水監測井的設計及施工等科學研究工作打下基礎。根據地塊內土層類型、分布情況，結合場地內原先污染源特性，分析其污染物的可能走向趨勢，從而明確土壤需鉆探的深度、需采樣的土壤樣品位置，如場地污染物為重水相物質，污染物會隨時間往下遷移，在隔水板處富集。通過水文地質調查，本場地內土壤自上而下分布主要為雜填土、粉土、粉砂及黏土，其中，雜填土、粉土及粉砂的滲透系數較大，污染物容易往下遷移，黏土滲透系數較小，形成一個天然的隔水板，因此本項目的土壤采樣深度需采樣至隔水層（黏土層），土壤樣品選擇需包括土壤表層、水位線處、飽和帶、各不同土層樣品及粉砂與黏土層交界處樣品，在最有可能存在污染的區域進行采樣。

同樣，在地下水建井采樣過程中，需充分考慮土層的分布情況，根據污染物的特點，設置適當的過濾管道，以確保能夠準確地采到不同深度的地下水樣品。技術人員在安裝地下水監測井時，應按照土壤含水層的濃度放置監測采樣裝置。為判斷地下水的污染深度，設置地下水井可考慮不同深度的地下水井。第一類水井鉆探至粉質黏土層，開篩位置為水位線以下至粉質黏土層。第二類水井鉆探至黏土層，開篩位置為粉土至黏土，粉土以上均為盲管。根據不同水井的水樣檢測結果，判斷地下水污染深度。

六、污染場地水文地質調查注意要點

（一）水文地質采樣

不同的土層，取樣原則也不一樣，表層土樣一般都是以1.5米以下的土壤為主要取樣對象，而當一些地區已經完成了回填，則需要根據實際狀況進行表土的確定。另外，在對地表土樣進行采樣時，可以根據現場的具體條件，適當增加采樣點。另外，在一些地區，如果隔水層與土壤的間隔比較大，應適當增加取樣點，以保證所獲取資料的真實性和有效性[6]。

（二）污染現場的水文地質取樣與保護

在進行土壤理化分析的時候，取樣必須要達到微粒分析的標準，因此，在取樣時，取樣器的頂端要比地面高，如果目標泥土太堅硬，不能用取土機來取土，那么就用錘子將泥土敲碎。為了防止其他地區的污染干擾，在收集過程中，要盡可能減少土壤中的雜質，以便于瓶裝保存。地下水的采集應注重采集的時機和位置，收集后可用干冰袋進行貯藏。

（三）設置勘察點

在污染現場勘查中合理設置測量點，以提高測量結果的準確性和可信度。在污染地區，污染位置也會經常變化，因此，要在不同的時間、不同的位置，有專門的技術支持。勘查點的選取要視調查的目的而定，一般情況下，勘查點必須分布在污染的不同區域，每隔一米就要有兩到五個探測點，這是一種非常簡便、適用廣泛的技術，在水文調查和土地調查中都能取得很好的效果。另外，在可能受污染的地區，應至少設三處勘測地點，若發生大規模污染，則應增加勘測地點，以保證調查工作的有效性，反映受污染地區的實際污染程度。對于水環境的檢測，首先要看含水層有沒有被限制，如果沒有，要對其進行監測，如果有，則要對其進行監測和取樣。在地下工程中，采樣點應在5米以下，根據地下水的深度，科學布置探測井。不論勘察點怎樣設置，應根據勘探對象和勘探目標，充分發揮勘察點選取的均勻性、有效性和科學性，保證勘察點的可靠性和可信度。

七、結論

綜上所述，在實際工作中，環境工作者必須充分認識到水文地質調查在污染現場調查中的重要作用，并以此為依據，對水文地質調查的內容進行合理的規范。只有這樣，才能提高污染場地水文地質調查的質量，并有效提高污染地區的治理水平，從而使人們的居住環境得到有效的改善。