物探技術下廢物處置場地下水污染地質勘查方法研究

文章編號：1674-6139（2025）06-0139-06

中圖分類號：X830.2文獻標志碼：B

Geological Exploration Method of Groundwater Pollution in Waste Disposal Site under Geophysical Exploration Technology

Wang Kai1，2

（1.Mineral Resources Exploration Center of Henan Geological Bureau，Zhengzhou 45Oo0o，China; 2.Natural Resources Scienceand Technology Innovation Centerof HenanProvince（Geophysical DeepExplorationResearch）， Zhengzhou 450012，China）

AbstractTherearevarioustyesofpolutantsinwastedisposalsites.Themigration，transformationanddistributionesf dfferentpoltantsindergndmdaaredintcinceasediultyfgicaleploatioofondatelti Therefore，researchongeologicalexplorationmethodsforgoundwaterpolutioninwastedisposalsitesundergeophysicaltechologis needed.Takingawastedisposaliteicertainprovinceasthresearhobectgeophsicalexplorationwasaredouttoraftege physicaltechnologylayoutaccordingtoteselectionofsurveylnedirectiondesignofsurveylinequantity，determinationofsalend surveynetwordensityOnthebsisofdividingteastedisposalsiteintowastestackingreaandastetreatmentarea，thissudyused electricalgroudwaterdetector，geologicalradardetectorandwaterqualityrapiddetectioninstrumenttoconductgeologicalurvyof groundwaterpolutionTersultsdicatetatistodcanefecielycheeaccurateientificationndquantitativeinvestigationf waterpollution in waste disposal sites.

Keywordsgeopsicalexplortontecholog；lectricgoundaterdeecto；astedspsalsite；oudwatepolutio；loicalar

前言

廢物處置場作為現代社會處理工業廢棄物及生活垃圾的重要場所，運營過程中會涉及對環境和生態的潛在影響[1]。現階段，廢物處置場通常通過填埋、焚燒等方式處理各類廢棄物，這些廢棄物中往往含有有毒有害物質。在長期的自然作用及人為因素影響下，這些有害物質可能通過滲透、淋濾等方式進入地下水系統，造成地下水污染。

地下水污染一旦發生，影響范圍廣泛且深遠。基于此，對廢物處置場地下水污染進行地質勘查具有重要意義[2-3]。物探技術，作為現代地質勘查的重要手段，以非侵入性、高效性及精確性等特點，在地質探測領域得到了廣泛應用。原理主要基于物理學中的聲、電、磁等理論，通過測量地下介質對物理場的響應，揭示地下巖層的分布、構造及性質。在礦產資源勘探、地質災害預測、城市地下管線檢測等多個領域，物探技術都發揮了重要作用。鑒于物探技術在地質探測中的廣泛應用及優勢，將其應用于廢物處置場地下水污染地質勘查具有可行性。

綜上所述，針對當前廢物處置場中地下水污染地質勘查效果差的問題，此研究以運用物探技術為基礎，設計廢物處置場地下水污染地質勘查方法，為地下水污染的治理與修復提供有力支持。

1 研究地概況介紹

為實現對廢物處置場地下水污染的治理，選擇一處典型的廢物處置場為研究對象，進行地質勘探，通過分析地理位置、地質條件、水文條件以及地下水污染情況，探討該廢物處置場進行地下水污染地質勘察的必要性。

此次選擇的廢物處置場位于中國某省東部平原地區，該地區屬暖溫帶季風氣候，四季分明，降水主要集中在夏季，從整體地理環境來看，選取的廢物處置場所在省份的地勢較為平坦，地形起伏較小，且以沖積平原為主。綜合該廢物處理場所處省份的地質條件，所在區域內的地層主要為第四紀沉積物，包括黏王、砂土、粉土等，具體含量為：

（1）黏土：含量數值范圍為 20%～45% ，均值約為 30% ;（2）砂土：含量的平均值為 50% ，最大含量值為60% ，最小值為 40% ：（3）粉土：含量數值范圍為 10%～20% ，平均值為 15% 。

除了對地層土質的含量分析之外，還需要對該廢物處置場的水文條件即對地下水位進行判斷，水位高低會直接關系到地下水污染的風險[4-5]。該地區地下水主要來源于大氣降水及地表水的補給，地下水流向總體呈自西向東，流速較慢，有利于污染物的積累與擴散。并且由于該地區工業與農業活動頻繁，人類活動對地下水水質的影響也不容忽視。通過工業活動和農業活動產生的廢棄物和生活垃圾，均需要通過該廢物處置場進行銷毀，在廢棄物處理過程中若出現處置不當的情況，極容易影響地下水水質，造成嚴重的污染后果。綜合現階段該廢物處置場的主要廢棄物處理類型，分析能夠影響地下水水質污染源和污染類型，見表1。

由表1可知，該廢物處置場地理位置優越，但地質條件與水文條件較為復雜，地下水污染風險較高，對該廢物處置場進行地下水污染地質勘察顯得尤為必要。

2物探技術應用過程

通過相關技術對廢物處置場地下水污染地質進行勘察，可以了解污染物的分布范圍、遷移規律及污染程度，為制定有效的污染防治措施提供科學依據[]。此次選擇物探技術作為勘察方法中的核心技術，通過布置和儀器設備選擇，確定物探技術在地下水污染地質中的勘察方式。

2.1 物探布置方法

將物探技術應用在廢物處置場地下水污染地質勘察中，目標要覆蓋整個廢物處置場及其周邊可能受影響的區域，以此獲取與地下水污染相關的各類數據信息[7-8]。在考慮地形地貌、地質條件的基礎上，分別通過測線布置、測線方向選擇以及工作比例尺和測網密度的設計，完成物探技術的布置應用。

由于此次對廢物處置場的主要污染源進行了詳細分析，但不同污染物對地下水污染的具體情況為未知狀態，因此，綜合測線方向的選擇原則，以主測線加輔側線相結合的方式進行測線布置。根據廢物處置場的規模和形狀，在考慮現場操作可行性和安全性的基礎上，確定主測線數量的基礎上增加輔助測線。

此次處置場的規模為大型，整體占地面積約為18 000m² ，長度為 600m ，寬度為 300m ，綜合主測線和輔助測線的布置要求，共設計20條主測線，每一條主測線的間距為 40m ，并分別在廢棄物堆放區和處理區額外布置3條和7條輔助測線，為區分主測線與輔助測線，每一條輔助測線的間距為 30m 。在布置完主測線和輔助測線后，需要確定物探技術的工作比例尺以及測網密度，其中，工作比例尺用于后續物探數據的解釋和地圖制作，需要根據探測精度和成果展示需求進行綜合設計；而測網密度是測線間距和測點間距的組合，會直接影響到物探數據的空間分辨率和探測精度。各自計算方式為式（1）-式（2）：

式（1）中， Q 為工作比例尺參數； W 為處置場場地的實際長度； E_r 為在地圖上的長度，即后續展示成果時在地圖上表示的長度，可以根據具體情況進行變化。而對工作比例尺的調整，可以清楚地展示處置場場地內的地質構造、污染源位置和污染物分布等信息。式（2）中，A為測網密度； S（D） 為主測線間距； S（H） 為輔助測線間距； S（F） 為測點間距。通過合理的測線布置、方向選擇、工作比例尺確定和測網密度確定，實現物探技術對廢物處置場地下水污染進行地質勘察的應用。

2.2 儀器設備及觀測方法

采用物探技術進行廢棄處置場地下水污染地質勘察與探測時，不同的探測儀器應用的范圍以及呈現的探測效果，會具有差異性[9-10]。為驗證此次設計的勘察方法適用于大多數的探測儀，選擇三種探測儀器進行綜合觀測方法設計，分別為電法地下水探測儀、地質雷達探測儀、水質快速檢測儀器。

將選擇的三組探測儀用于廢物處置場地的地下水污染地質勘察，為詳細地分析每一組儀器的探測效果，根據此次選擇廢物處置場地的工作區域，以及測線布置區域，劃分廢物處置場地為廢物堆放處以及處置區，其中，廢物堆放處測區中共計含有8條主測線、3條輔助測線，廢棄物處理區含有12條主測線、7條輔助測線。在每條測線中選擇一組關鍵點進行布置，具體情況見圖1。

根據圖1所示，對此次選擇的廢物處置場進行區域劃分，“Z、A”表示主測線，“X、S”表示輔助測線，除此之外，此次選擇的三組探測儀器，均具有高分辨率。在對應的測線中，同時安裝電法地下水探測儀和地質雷達探測儀以及水質快速檢測儀器。其中，電法地下水探測儀用于地下水污染范圍的初步勘查，地質雷達探測儀用于對照勘察，減少勘察誤差。當電法地下水探測儀和地質雷達探測儀的探測數據同時發生異常時，直接利用水質快速檢測儀器對水樣中的多個指標進行快速檢測，分別為pH值、溶解氧共同完成廢物處置場地地下水污染情況的勘察。電法地下水探測儀需要進行信號的轉換，計算方式如式（3）：

式（3）中， g 為裝置系數； 為電位差； b 為供電電流； mnn 為電阻率。而地質雷達探測儀直接通過反射信號強度進行解釋即可，具體方式為：將地質雷達探測儀的天線放置在測線上，并啟動雷達進行掃描，掃描過程中雷達會發射高頻電磁波，并實現反射信號的接收，在獲取到反射信號后，通過反射信號的強度判斷地下水質情況，劃分標準為：

（1）存在較弱的反射信號：此時地下水污染發生的可能性較低；（2）存在較強的反射信號：說明地下水存在污染情況；（3）存在中等的反射信號：說明地下水可能受到污染，此時，可以對照電法地下水探測儀的探測結果。

根據探測儀器的選擇以及布置情況，對應探測儀器，為保證對廢物處置場地區域內地下水污染情況的實時監測，連接自動采樣儀進行水樣的自動采集，采集時間間隔設置為1h，基于此，實現適合長時間、大范圍的連續監測。

3勘查結果與分析

為驗證采用的物探技術可以實現廢物處置場地地下水污染有效勘探，調取所研究廢棄物處置場的歷史記錄數據，通過歷史數據進行模擬測試。從調取結果可知，廢棄物處置場曾發生過3次重大污染事故，具體如下：

（1）第1次污染事故：發生在廢棄物堆放區，主要是長時間堆放，以及堆放物中重金屬的殘留，導致該區域內地下水的水質產生重金屬污染；

（2）第2次污染事故：發生在廢棄物處理區，主要是處理過程中存在處理不當問題，導致廢棄物處理物中仍含有較高的重金屬的殘留，該區域內地下水水質表現為重金屬污染；

（3）第3次污染事故：同時發生在廢棄物堆放區和處理區，同樣為重金屬污染。

根據研究區域內3次重大污染事故的調取和具體分析，其產生的污染情況符合測試要求，具有污染類型多樣性以及復雜性。直接模擬3次污染情況，并通過此次設計的方法進行探測，結果見圖2。

如圖2所示，在對3次污染事故模擬時，所設計的方法提供的勘察結果，與實際的異常情況相符合，且兩組探測設備的勘察結果可以起到相互對照的作用，具有瞬時勘察水質異常的效果。為具體驗證勘察方法的實際效果，整理第2次污染事故的具體數據進行檢驗，結果見圖3。

圖3中給出了設計方法對水質污染情況的勘察結果，在不同測點內探測到的是數據，綜合歷史數據可以證明所設計方法，能夠實現對水質污染的檢測，具有應用價值。除此之外，在勘察結束后，廢物處理場可以根據勘察數據，及時進行水質風險評估，采取必要的措施，保證地下水環境的可持續發展。

4結束語

廢物處置場發生水污染會通過地下水的滲透和擴散，污染周圍的水體和土壤，進而破壞生態平衡，降低地區的環境功能等級，這種污染可能長期存在，對生態系統的健康和穩定構成威脅。文章通過運用先進的物探設備，設計物探技術下針對廢物處置場地下水污染的探勘方法。由實驗結果可知，電法地下水探測儀與地質雷達探測儀可以實現探測數據的雙重驗證，在同時發現兩組儀器數據異常時，水質快速檢測儀器可以直接對水樣進行檢測，為廢物處置場地下水污染的治理提供實時數據支持，促進環境保護和可持續發展。證明了物探技術在地下水污染地質勘查中的實用性，實現對廢物處置場地下水污染狀況的準確識別與定量勘察，為后續的污染治理及環境修復提供科學依據。

參考文獻：

[1]陳帆，史浙明，賈永鋒，等.場地污染地下水抽出處理系統井群加權優化方法研究[J].水文地質工程地質，2024，51（1）：201-214.

[2]王勝藍，蔣月，馬杰，等.基于蒙特卡羅模擬的危險廢物處置場地下水重金屬健康風險評估[J].有色金屬（冶煉部分），2024（1）：143-153.

[3]邵昌盛，饒魁元，馮永來，等.綜合物探技術在德陽市淺層地質體探測中的應用[J].成都理工大學學報（自然科學版），2023，50（4）：465-472.

[4]孟美杉，顧海波，孫杰夫，等.EVS耦合三維地質模型在地下水污染修復中的應用[J].地質論評，2023，69（增刊1）：378-380.

[5]張行洲，殷樂宜，陳堅，等.考慮污染物擴散風險的場地地下水污染多層次風險評估方法[J].水文地質工程地質，2023，50（2）：160-170.

[6]顏雪松，周正琛，胡成玉.基于貝葉斯的地下水污染源識別方法綜述[J].華中科技大學學報（自然科學版），2022，50（10）：104-114.

[7]王紅梅，董書寧，王鵬翔，等.復雜地質條件下煤礦地下水監測預警技術[J].西安科技大學學報，2022，42（3）：501-511.

[8]李露露，張秋蘭，李星宇，等.高放廢物深地質處置地下水數值模擬應用綜述[J].水文地質工程地質，2022，49（2）：43-53.

[9]劉治國，方樟，趙思遠，等.潮汐作用對濱海垃圾填埋場地下水污染物遷移影響模擬研究[J].環境科學學報，2022，42（6）：147-154.

[10]孫旭，陳開銀，熊英舉，等.地下水污染識別與治理方法研究—評《垃圾填埋場地下水污染識別與修復技術》[J].濕地科學與管理，2022，18（5）：73.