水利地基施工中地下水污染源識別及綜合防治技術研究

文章編號：1674-6139（2025）06-0113-06

中圖分類號：X523文獻標志碼：B

Identification of Groundwater Pollution Sources and Comprehensive Prevention and Control Technologies in Water Conservancy Foundation Construction

Yang Haofeng，Chen Sisi，Zhang Jianzhong，Wu Tianhui，Zhu Shuang （HuadongEngineering CorporationLimited，Hangzhou 311122，China）

Abstract：Inodertoprotectgroundwateresources，preventevironmentalpoltionandologicaldamage，esearchiscoducted ontheidentfatioofgoundaterlltiosoucsandcomprehesivepreventionndcontroltchologesinateronservancyfod tionconstruction.Obtainpolutionsourceintensitythroughsimplexmethodandhistoricalpolutionsourcedata，calculatethesolutestate ofgroundwaterndteconcentrationcontentineompositepltionfeld，andcompleteeidentificationfgounwaterlio sources.Usingthechlorineoxygenmethodtooxidizepolutantsinbuildingmaterials，combinedwithhgh-voltagepulseelectrocoagulationtechnolgtopreipitatendileraetallutantsingoudaterchevingomprehensieprevetionndontrolofoud waterpolution.Thecaseanalysissultssowtattheproposedtchnologanacuratelyidentifyoundwaterpoltiosoues，or latetargetedpolutionpreventionandcontrolmeasures，andavoidblindgovernanceandresourcewaste；Thecomprehensiveprevention andcontroltechologydevelopedcanfiientlyemovepolutantsfromgroundwater，ignificantlyimproveaterqualityandproote ter resource recycling.

Keywords：ground waterpolution；waterconservancyfoundationconstruction；identificationofpolutionsources；porevelocity comprehensive pollution prevention and control

前言

采礦、工業、農業和生活廢水的排放，都會對地下水造成一定的污染[1-2]。這些污染源通過不同的方式將多種污染物排放到地下水中，造成水質的惡化[3]。因此，開展地下水污染源的識別與綜合治理技術研究，對保障水資源安全，具有十分重要的現實意義。基于此，夏志昌等[4利用絕對主成分評分和多元線性回歸法評估溫州市珊溪水庫水質，確定了污染源。絕對主成分評分和多元線性回歸法依賴于大量的水質和污染源數據，一旦關鍵污染物的監測數據缺失或不準確，導致后續防治效果不佳。馮愛萍等[5]利用DPeRS模型研究浦陽江流域面源污染，明確岸線、河道類型以識別污染源。基于面向對象法明確岸線、河道生態緩沖區類型時，不同的決策者會根據經驗做出不同判斷，存在一定的主觀性，從而導致識別出現偏差，防治效果不佳。張涵等[通過正定矩陣因子分析和貝葉斯模型識別成都平原地下水污染因素。在建立貝葉斯穩定同位素混合模型時，關鍵參數的確定受到多種因素影響，導致識別結果的不準確，影響污染防治效果。

為了優化水利地基施工中地下水污染防治效果，提出地下水污染源識別及綜合防治技術。利用單純形法與歷史數據，確定地下水污染源后，制定一系列綜合防治措施，實現地下水污染防治。

1水利地基施工地下水污染采樣

選取某一正在施工建設的水利工程采集地下水樣本，在周圍設置8個采樣點，鉆孔深度 5～150 米。水利地基施工地下水采樣嚴格依照《地下水環境監測技術規范》執行，采樣前先將采樣瓶清洗3遍，再用薄膜密封好[7]，冷藏后及時送回實驗室進行檢測。根據GB/T14848篩選地下水水樣污染檢驗有機污染物及重金屬污染指標包括：鉛、汞、鎘、鉻、pH值、苯、氨氮。

2水利地基施工中地下水污染源識別

當地下水污染源強度[8]不確定時，采用單純形法，結合歷史污染源取樣數據獲得污染源強度，令取樣點模擬數據與實際監測數據的差值之和降至最小。

目標函數 Y_min ：

式（1）中， c_i 表示在第 i 個取樣點處的濃度； z_i 表示對第 i 個取樣點的監測數據， l 表示取樣點數量。

假定地下水中的溶質按一階線性衰減表述，那么能夠利用線性偏微分方程表示水利地基施工中地下水溶質狀態。

式（2）中，S表示污染物的釋放強度， B 表示分子擴散因子， θ 表示有效孔隙率[9]， v 表示孔隙流速。

因而，可以用線性函數表達復合污染場內的濃度含量 c_i

式（3）中， w_j 表示第 j 個潛在污染源的權重； m 表示蒙特卡羅的隨機模擬次數； c_i0 表示污染物背景值， 表示在第 k 個滲透因子場，第 χ_i 個取樣點中上的濃度值相對于第 j 個地下水污染源強度改變時的響應。

3地下水污染綜合防治方法

通過對地下水污染源識別后，能夠實時監測目前的水利地基施工中周圍地下水污染狀況，并據此進行綜合防治，見圖1。

為減輕污染，采用氯氧法無害化處理，通過氯氣氧化建筑材料生成無毒物質，控制重金屬排放至國標內。高壓脈沖電凝技術用于處理地下水重金屬污染，通過調節池、電凝機等設備沉淀、過濾污染物，利用污泥處理去除施工材料。該技術核心為復極式電凝反應，電極接電源，陽極產生強氧化性生態氧分子氧化有機物，二價鐵離子氧化后沉淀；陰極產生強還原性生態氫分子吸附重金屬離子。放電時產生小氣泡，有效去除懸浮物，提升水質，防止二次污染。

4地下水污染源識別及防治效果分析

4.1地下水污染源識別分析

一條水利地基施工排污管線存在于地下水中，其上共有5處潛在裂縫，污染物從C、D兩處實際裂縫滲入，導致地下水污染。為解決地下水含水層參數不確定的問題，現場設置了8個按序排列的取樣點，以識別污染源。通過200次滲透系數隨機場計算和蒙特卡洛隨機模擬方法，我們獲取了800個污染物濃度場數據，并存儲在數據庫中。實驗設定了污染源初始權重和污染羽模糊比較參數，利用這些數據計算出了地下水復合污染羽。如圖2所示使用不同次數取樣數據得到的復合污染物，表1則列出了污染源識別結果。

通過圖2能夠觀察到，地下水污染羽的形狀逐漸向實際的污染羽流逼近。位置A-E的污染源權重也發生了改變，如表1所示，經過先后8次取樣之后，污染源權重基本上是穩定的，位置A-E權重為0.0.13，1，1，0.19 ，位置C、D的權重為1，基本上可以判斷出有污染源，位置A的權重為0，則可以得出沒有污染源。但是，位置B和位置E的權重都比較小，說明這里可能有污染源。從污染源識別結果來看，位置B污染強度為 509g/d ，位置C污染強度為512g/d ，其他位置的污染強度都在0左右，所以可以排除位置 A，D，E 是污染源。這表明文章提出的方法能夠在場地信息不確定條件下進行污染源識別，識別結果具備較強的可靠性。

4.2地下水污染綜合防治效果分析

為了驗證綜合防治技術的有效性，對8個取樣點進行為期3個月的治理，并記錄治理前的污染濃度值與治理后的污染濃度值，見圖3。

通過圖3能夠明顯看出，在治理前地下水中鉛、汞、鎘、鉻重金屬濃度含量均超過標準數值，破壞生態平衡，對水生動物的生存與繁殖產生不利影響。經過治理后，鉛、汞、鎘、鉻重金屬濃度含量得到了較好的控制，達到規范要求，使地下水質量明顯提高，令水體中的生物能逐步恢復正常的生長與繁殖，從而保持生態平衡。防治前的地下水pH值不在標準范圍內，pH值太大會引起水體中可溶性鹽的沉淀，使水質變差，氯化殺菌作用減弱。但是，當pH值太小時，水的腐蝕性會加強，對金屬的溶解度也會增大，使水體中的重金屬濃度升高。經過綜合防治后，pH值均在標準范圍內，使得地下水的水質穩定性好，適用于飲用水、農業及工業等多個用途。防治前的苯、氨氮濃度超標。苯的濃度含量超過標準，將會對地下水產生嚴重的污染，并對水生生物的生長、繁殖產生不利影響。當氨氮含量超過規定標準時，不但會引起地下水質的惡化，還會造成水體的富營養化，引起藻類的大量繁殖，從而影響水環境的平衡。在防治后，苯、氨氮濃度含量在標準范圍內，地下水污染狀況得到很大改善，保證地下水資源安全和可持續發展。

5 結束語

地下水污染治理是國家水環境保護工作的重點，一旦污染嚴重，則影響著人們的身體健康，做好地下水污染防治工作是一項事關人民民生的重要工程，要提高警覺性，實時監測地下水的水質，防患于未然，為國家的可持續發展提供保證。為此，提出了水利地基施工中地下水污染源識別及綜合防治技術。通過采用單純形法和歷史污染源數據，該技術能夠精確地識別出地下水污染源及其強度，為制定針對性的污染防控措施提供了科學依據。同時，結合氯氧法氧化建筑材料污染物和高壓脈沖電凝技術沉淀、過濾地下水中重金屬污染物，能夠高效去除地下水中的污染物，吸附重金屬離子，實現污染防治，對保護地下水資源、促進生態環境安全具有重要意義。

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