地下水污染与防治论文

沈慧珍 吴孟杰 刘思秀

（浙江省地质环境监测总站，杭州310007）

摘要：在杭嘉湖平原浅层地下水污染调查的基础上，计算杭嘉湖平原浅层地下水的环境背景值，运用多项指标综合污染指数法对该区浅层地下水进行污染现状评价，其结果表明，杭嘉湖平原浅层地下水已经遭受不同程度的污染。

关键词：浅层地下水；环境背景值；水污染

杭嘉湖平原位于长江三角洲南部，属长江三角洲的重要组成部分，人口稠密，经济发达。近年来，随着工农业生产的迅速发展，频繁、活跃的人类活动造成了浅层地下水环境质量的下降，直接影响了国民经济的发展。因此，充分认识杭嘉湖平原浅层地下水的污染特征和规律，探求其预防措施，显得尤为重要。

水污染评价的目的是根据水体的实际用途，对环境水文监测资料进行统计分析，判断水质污染的状况及其发展趋势。其评判结果的正确与否，直接影响着水污染治理决策的制定和水资源的开发利用。目前的水污染评判方法有对水体感观性状的定性评价、对单一指标的评判以及综合质量指数评价等，其中，综合质量指数评价法综合考虑了地下水中的各项指标的影响作用，是最常用的评价方法。本文根据杭嘉湖平原地下水长期监测资料以及现阶段的水样化验资料，对其污染现状、特征及规律进行了简要的分析，并进行了浅层地下水污染的综合评价。

1 自然地理条件

杭嘉湖平原西起莫干山东麓，北与江苏省，东与上海市接壤，南濒钱塘江河口及杭州湾，地理坐标东经120°00′～121°16′，北纬30°13′～31°02′，面积约6490km2。区内地势平坦，地面高程在1～7m之间。属亚热带季风气候区，气候温和湿润，四季分明。多年平均气温℃～℃，多年来平均降水量1140～1350mm之间，降水年内、年际变化显著。年内降雨集中在梅雨季节（6月峰值）和台风雨期（9月峰值），具有双峰型降水特征和洪涝灾害特点。

区内水网密布，主要有大运河、苕溪、入杭州湾和入黄浦江等河道，其中大运河自杭州经崇福、嘉兴往北接苏州，东、西苕溪在西北部流经本区进入太湖，都属于太湖水系。孔隙潜水主要由全新统海积、冲海积和冲湖积亚粘土、粘土、亚砂土等组成，厚度一般为～5m，水位埋深～，水动态变化较大，水量贫乏－极贫乏，除了环太湖带和钱塘江附近区域民井涌水量为10～100m3/d外，其他地方涌水量一般都小于10m3/d。主要接受大气降水垂向入渗补给、农田灌溉水的回渗补给及地表水侧向补给，迳流缓慢，蒸发及民井取水为其排泄的主要方式。

2 浅层地下水污染评价

背景值的确定

在评价之前要先确定地下水化学背景值。地下水化学背景值是指天然状况下（未受或基本未受人为活动污染）的地下水中各种化学组分的含量或其界限。现在已无法找到绝对不受污染的地下水体，因此，地下水化学背景值是与一定的时间、地点相联系的相对概念。地下水的化学背景值系列是确定地下水是否受污染的标准。

对于无机污染来说，地下水化学背景值调查和研究原则上应依据较早时期的较系统的地下水水质分析资料。但是由于本区缺乏系统的早期浅层地下水资料，所以此次选取该区中地下水流经的上方向，且远离污染源，相对无污染区的水样，用来计算环境背景值。

首先运用Grubbs法剔除所选水质点的离群数据，然后确定检验的分布类型，其分布类型主要分为3种：正态分布、对数正态分布和偏态分布，最后依据不同情况按不同的方法确定统计特征值（表1、表2）［1，2］。

表1 不同分布类型统计特征值表

表2 浅层地下水背景值表

注：除了pH值外，单位均为mg/L

评价方法

地下水污染程度评价，主要考虑对地下水污染影响较明显及对人体危害较大的一些污染指标进行评价［3］，因此本次选取的污染指标为氯化物、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮、溶解性总固体、总硬度、高锰酸盐指数、硫酸盐、氟化物、汞、铅、砷、锰、pH等共19项指标。

评价采用多项指标综合污染污染指数法，其计算公式为［4～6］：

华东地区地质调查成果论文集:1999~2005

式中：I为某项污染物的污染指数；C为某项污染物的实测含量；C0为某项污染物的对照值标准监测方法的方法检出限； 为各单项组分评分值I的平均值；Imax为各单项组分评分值I的最大值；n为项数。

根据PI值计算结果，按表3划分地下水污染级别。

表3 地下水污染级别分类表

评价结果

按上述方法对杭嘉湖平原浅层地下水进行污染现状评价，通过评价发现，杭嘉湖平原浅层地下水存在4个污染级别：未污染、轻微污染、中等污染和严重污染，并且以轻微污染为主，63个取样点中，轻微污染有31个，约占总取样点的50％，其次是未污染、严重污染和中等污染，其中，未污染点13个，严重污染11个，而中等污染点为8个。轻微污染的污染指标主要为 、Cl－，同时有些取样点也分别出现好氧量、总硬度和氟化物的污染以及As、Pb等重金属的污染；中等污染的污染指标主要为“三氮”和好氧量，有些取样点也分别出现Hg、总Fe的污染；严重污染的污染指标主要为 、总Fe、好氧量、As，其次还有氟化物、氯化物的污染。分析其原因，主要为：一方面杭嘉湖平原经济发达，人口稠密，广泛的分散在杭嘉湖平原上，农村、城镇多为洗涤用水，就地排放，污水长期下渗使浅层地下水受到污染；另一方面，杭嘉湖平原地势平坦，农田面积广，灌溉时间较长，而农田灌溉水是杭嘉湖平原浅层地下水的一个重要补给来源，因此，这种非点源污染造成了杭嘉湖平原浅层地下水出现了大面积的轻微污染；同时，由于作为浅层地下水的补给源之一的地表水也受到不同程度的污染，这势必会影响浅层地下水的质量；另外，杭嘉湖平原经济发达，工业化程度较高，局部地区也存在一定的工业污染，垃圾填埋场对浅层地下水也有一定的影响。

3 地下水污染防治对策及建议

在进行浅层地下水防治时，必须依据污染源的特征，结合地下水污染的特点，具体问题具体分析，做到科学防治地下水污染。从杭嘉湖平原浅层地下水的污染源调查分析来看，杭嘉湖平原的污染源形式是多样的，包括点污染源（如垃圾堆放场）、线污染源（如污染河流对地下水的补给和污、废水排泄沟渠对地下水的影响）和面污染源（如污水灌溉和酸雨对地下水的补给）。同时，从杭嘉湖平原的补迳排条件来看，杭嘉湖平原浅层地下水的主要补给源为大气降水垂向入渗补给、农田灌溉水的回渗补给及地表水侧向补给，蒸发和民井取水为其主要的排泄方式，因此，大气降水、农田灌溉水和地表水体的水质好坏在很大程度大决定着浅层地下水的水质情况。因此，在进行杭嘉湖平原浅层地下水防治工作时，应综合考虑以上因素。根据本区的实际情况，本文提出水污染防治建议。

（1）根据点源污染特点，应该强调工业和城市垃圾分类化，选择合理的垃圾填埋场，进行科学的垃圾填埋。

（2）要严格执行城市生活用水、工业废水排放标准，加强地下、地表储罐及管线材料的防渗性能。

（3）由于地表水、大气降水和农田灌溉是浅层地下水的主要补给源，因此，应该开展地表水体的水质调查工作，查明污染物的来源、程度和趋势，改善地表水水质，从根本上解决地表水水质污染问题，保护未受污染的地表水体；严格执行工业废气排放标准，减少空气污染，改善大气降水水质；同时应尽量减少污水灌溉，科学合理施肥，减少化肥、农药对水体的污染；从根本上净化地下水的主要补给来源。

（4）地下水污染一般都是高水位的污染源补给低水位的地下水，从而造成地下水的污染。而现阶段地下水的开采，造成了水位的迅速下降，形成降落漏斗，加大了水位高差，这有利于地下水污染的扩散，因此我们应加强地下水资源开发利用的科学管理和指导，合理开采地下水，严禁过量开采地下水，对部分地区进行回灌，避免沉降漏斗继续扩张。

（5）逐步完善地下水监测网，同时，发挥各部门职能，制定管理条例，对地下水资源的开发进行有效的监督和管理，进一步提高全民的环境保护意识。

参考文献

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The Pollution Status Analysis of Shallow Water and Its Prevention and Cure Measures in Hangjiahu Plain

Shen Huizhen, Wu Mengjie, Liu Sixiu

(Zhejiang General Monitoring Station for Geo-environment, Hangzhou 310007)

Abstract: Based on the pollution investigation of the shallow groundwater in HangJiaHu plain, its environment background value was calculated, and the general pollution index method of multi- item index was used to evaluate the pollution status of the shallow groundwater in this area. The evaluation result shows that the shallow groundwater in HangJiaHu plain wa s polluted to the different extent.

Key words: Shallow groundwater; Environmental background value; Groundwater pollution

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论地下工程引起的地质问题及防治措施论文

摘要：随着城市建设的大力发展，地下工程建设越来越多，由此引发的各类工程地质问题也逐渐显现出来，根据城市地下工程的特点，对地下工程开挖引起的工程地质问题进行了分析并提出了预防措施。

关键词：地下工程；工程地质问题；预防

城市地下工程具有现场环境条件复杂、施工难度大、技术要求高、工期长、对环境影响控制要求高等特点，是一项相当复杂的高风险性系统工程。但是，地下工程建设一般都在市区内，在其施工过程中常常会引起周围地层的位移、变形、沉降与塌陷等环境地质效应，对周围地面建筑物及基础、地下早期人防和其他构筑物、公共地下管线和各种地下设施以及城市道路的路基、路面等都可能构成不同程度的危害，已经出现并且孕育诸多工程地质问题。

1地下工程开挖引起的工程地质问题

地面沉降

地层初始应力状态的改变引起的地表沉降：地下工程开挖是在存在初始应力场的地层中进行的，开挖引起地层初始应力状态的改变，即二次应力场，它是由地层初始应力场与开挖引起的附加应力场的叠加应力场，对应二次应力场开挖的位移场仅是由开挖引起的附加应力场。地表沉降的主要机理是由开挖面的应力释放，附加应力等引起地层的弹塑性变形。引起初始地应力状态改变的主要原因有：

（1）地下工程开挖引起的附加应力；

（2）地下工程施工对地层的扰动和地层损；

（3）地下水渗流引起的地下水位的变化。

土体的固结沉降：地下工程施工引起的地表沉降与时间有关。土体内部含水渗出，体积逐渐减少，这一现象成为土的“固结”。随着土体的固结，土体的压缩变形和强度逐渐增长。因此，土的固结所产生的沉降是城市地下工程施工中最值得注意的问题之一。根据地下工程施工的特点总结固结沉降的主要原因有：

（1）地下水位下降引起的固结沉降；

（2）土体空隙水压力变化，引起土体的固结沉降；

（3）土体扰动后，重新固结后产生沉降；

（4）土体的次固结和流变。

洞室围岩失稳

地下开挖后，洞壁围岩由于失去了原有的岩体的支持而向洞内产生松胀变形，如果变形超过了围岩所能承受的能力，围岩就会被破坏。围岩的变形破坏程度常取决于围岩的应力状态、岩体结构和洞室的断面形状等。洞室开挖使地下原来的应力状态被破坏，围岩应力重分布，产生变形位移。

均质岩土体中应力未达到或未超过其强度以前，在开挖过程中的变形，以弹性变形为主，变形速度快，变量小，瞬时完成，一般不易察觉；当应力达到或超过岩土体强度时，塑性变形十分明显，发生压碎、拉裂或剪破。当岩体强度主要由结构面控制时，与上述情况基本一样，但当结构面组合构成围岩不稳定条件时，岩体除了弹性变形外，塑性变形也比较明显，它表现为围岩分离体（岩块）的相互错动，围岩松动时围岩稳定性降低，为进一步松动创造了条件。

斜坡破坏

斜坡破坏主要发生在山区城市，除直接经济损失外，还可能造成人员伤亡，其原因主要是:由于自然地质作用和工程地质作用引发的，而工程地质作用造成的斜坡破坏较自然地质作用频率大。当然决非任何斜坡破坏都能称为地质灾害，但斜坡破坏确属重大的地质灾害类型之一。

斜坡破坏主要形式为滑坡，其影响因素主要有岩性、构造、地形、地震、降雨及人类活动等。其中，许多山体滑坡现象是由地下工程活动引发的，即主要是由于地下工程的开挖或采掘影响到了上部的山体，使岩体开裂，地面倾斜，并在一定条件的配合下，导致山体失稳形成滑坡。在隧道建设中，滑坡现象主要发生在浅埋、偏压及进出口等地段，其危害常常比较严重。为评价斜坡岩土的稳定性，预防斜坡破坏导致的地质灾害，认识引起斜坡破坏的内在原因与外部条件，掌握其运动发展规律显得非常重要，尤其是当前在城市这个人类经济活动的密集区，斜坡破坏造成的经济损失和人员伤亡都是巨大的`，都是由于工程活动不合理造成的。 地下水污染

在城市环境地质中地下水的不良作用主要表现为地下水的侵蚀。地下水的不良作用和地下水污染主要由人为引起。随着经济持续稳定发展，人类活动加剧，对地下水的污染越来越严重，主要表现为：多数城市垃圾随意堆放；工业废水和废液不经处理或初步处理后任意排放。首先污染地表水，经地表水补给地下水或渗入地下水，再污染地下水，使地下水具有侵蚀性，对城市的建筑物基础及地下工程不断侵蚀破坏。

2防治措施

开展详尽的工程地质勘察

工程地质勘察资料是地下工程施工的重要依据，通过详细的工程地质勘察，为设计施工提供需要的参数和指标，确定合理的开挖方案、开挖步骤，如果地下工程建设所涉及勘察资料不详细、不准确，势必给支护工程带来事故隐患。

做好开挖方案的优化选择

地下工程的开挖方法很多，以基坑工程为例，有分层全开挖、中心岛式开挖等等。开挖顺序不同，引起的位移不同，中心岛法的开挖顺序就比从一个方向按顺序向另一个方向的开挖方法，对基底隆起和桩后地面沉降有一定程度地减少。因此，基坑开挖时应做好开挖方案的优化选择。

实行科学的降水设计

水是影响基坑工程稳定的重要因素之一，从实际统计资料来看，约有70%的基坑事故与地下水有关，因此，地下工程建设中应特别注意地下水的影响。地下工程建设绝大多数都需要进行人工降低地下水。要降低地下水位，就要合理地选择降水方法，在此基础上进行人工降水的方案设计，以及进行降水方案的水位预测，通过预测进行降水方案的优化，从而达到最佳的降水方案。

做好现场监测，开展信息化施工技术

地下工程是土体与围护结构体相互共同作用的一个动态变化的复杂系统，仅依靠理论分析和经验估计是难以把握在复杂的开挖和降雨等条件下支护结构与土体的变形破坏，也难以完成可靠而经济的开挖设计。通过施工时对整个工程进行系统的监测，可以了解变化的态势，利用监测信息的反馈分析，就能较好地预测系统的变化趋势。当出现险情预兆时，可做出预警，及时采取措施，保证施工和环境的安全；当安全储备过大时，可及时修改设计，削减围护措施。

积极采用新技术、新方法

工程实践证明，采用基坑内降水、坑内侧土体加固（化学灌浆、石灰桩加固等）、及时支撑并预加轴力、增加挡墙的入土深度、墙外地层中筑帷幕、坑内降水坑外注水、分步开挖、逆作法施工、信息反馈施工法的采用等，对改善基坑变形、提高其稳定性有重要意义。计算机技术方法应广泛地应用到地下工程建设中，如进行数据分析与计算、计算机制图、计算机辅助深基坑设计、信息施工与管理等领域具有十分广阔的前景。

结语

地下空间资源正越来越多被开发利用于各种领域，如地下轨道交通工程、地下街、地下室、地下车库等各类地下工程，已经成为现代城市功能转入地下的重要载体。但是，地下工程建设一般都在市区内，在其施工过程中常常会引起周围地层的位移、变形、沉降与塌陷等环境地质效应，对周围地面建筑物及基础、地下早期人防和其他构筑物、公共地下管线和各种地下设施以及城市道路的路基、路面等都可能构成不同程度的危害。因此，研究城市地下建设工程引起的地质问题及其防治措施具有相当重要的现实意义。

迄今为止，人类还未在地球以外的其他星球上发现水。水是生命之源，是人类生活上不可缺乏之物质、人体组织中水份占人体重量的百分之六十到七十，其他动物或植物其体内的水份也占百分之五以上，可见水是维持生命不可缺少的物质。 而近年来,水污染却非常严重,人们大量用水,或排放废水等,都会造成严重的水污染。 一般所称的水污染，主要是指由于人为因素直接或间接的将污染物质介入于水体后，变更其物理、化学或生物特性的改变，以致影响水的正常用途或危害国民健康及生活环境。 水污染来源包括天然的污染源及人为的污染源，人为的污染源有生活用水和工业废水的排放、农药、肥料等物质，经由地表水或地下水的渗透与流动而进入水体，使得水体环境受到污染、森林之采伐、耕作、土木工程等人为因素所造成水体中浮游物与溶解物的增加等。 不仅河流、湖泊受到污染，海洋也同样污染严重。污染的江河会继续污染海洋，而且海上溢油污染事件的频繁出现，也是污染海洋的重要原因。海洋遭受污染后所产生的一种灾害性海洋现象就是赤潮，由于海水过于营养化，某些浮游生物在水中爆发性繁殖，这种生长量特别巨大的浮游生物是粉红色或红褐色的，因此染红了海水，导致了赤潮。赤潮不仅给海洋环境、海洋渔业和海水养殖业造成严重危害，而且对人类健康甚至生命都有影响。一方面，赤潮引起海洋异变，局部中断海洋食物链，使海域一度成为死海；另一方面，有些赤潮生物分泌毒素，这些毒素被食物链中的某些生物摄入，如果人类再食用这些生物，则会导致中毒甚至死亡。 而水污染又是造成水严重缺乏的主要原因之一。据统计，全世界有100多个国家存在不同程度的缺水问题，其中有28个国家被列为缺水国或严重缺水国。目前正在世界许多地区出现的水资源供应危机。 水资源的缺乏和污染给人们的生活带来一系列问题。据调查，利比亚和印度目前的水资源开采量分别是其合理利用量的4倍和两倍，这将直接影响到它们今后的农业生产。泰国首都曼谷由于长期超量开采地下水，致使城市地面出现下沉的危险……随着城市化进程的加快，到2030年，发展中国家的城市人口将比现在增加3倍。如果不采取有效措施，面对城市人口激增与十分有限的水资源，人们将束手无策。目前，全世界有14亿人生活在缺乏洁净饮用水的地区，全球每年有700万人因缺水或饮用不卫生的水而致病死亡。并且居民所患的疾病中，大约80％直接或间接与饮用水不合格有关。 我国水环境的前景也令人担忧。 我国是一个水资源短缺、水灾害频繁的国家，水资源总量居世界第六位，人均占有量只有2500立方米，约为世界人均水量的1/4，在世界排第110位，已被联合国列为13个贫水国家之一。 多年来，我国水资源质量不断下降，水环境持续恶化，由于污染所导致的缺水和事故不断发生，不仅使工厂停产、农业减产甚至绝收，而且造成了不良的社会影响和较大的经济损失，严重地威胁了社会的可持续发展，威胁了人类的生存。我国七大水系的污染程度以污染程度大小进行排序，其结果为:辽河、海河、淮河、黄河、松花江、长江，其中，辽河、海河、淮河污染最重。综合考虑我国地表水资源质量现状，符合《地面水环境质量标准》的Ⅰ、Ⅱ类标准只占（河段统计），符合Ⅲ类标准的占，属于Ⅳ、Ⅴ类标准的占，如果将Ⅲ类标准也作为污染统计，则我国河流长度有被污染，约占监测河流长度的2/3，可见我国地表水资源污染非常严重 我国地表水资源污染严重，地下水资源污染也不容乐观? 我国北方五省区和海河流域地下水资源，无论是农村（包括牧区）还是城市，浅层水或深层水均遭到不同程度的污染，局部地区（主要是城市周围、排污河两侧及污水灌区）和部分城市的地下水污染比较严重，污染呈上升趋势（金传良等，1996）。 具体而言，根据北方五省区（新疆、甘肃、青海、宁夏、内蒙古）1995眼地下水监测井点的水质资料，按照《地下水质量标准》（GB/T14848-93）进行评价，结果表明，在69个城市中，Ⅰ类水质的城市不存在，Ⅱ类水质的城市只有10个，只占，Ⅲ类水质城市有22个，占，Ⅳ、Ⅵ类水质的城市有37个，占评价城市总数的，即1/2以上城市的城市地下水污染严重。至于海河流域，地下水污染更是令人触目惊心，2 015眼地下水监测井点的水质监测资料表明，符合Ⅰ-Ⅲ类水质标准仅有443眼，占评价总数的，符合Ⅳ和Ⅵ类水质标准有880和629眼，分别占评价总井数的和，即有78%的地下水遭到污染；如果用饮用水卫生标准进行评价，在评价的总井数中，仅有328眼井水质符合生活标准，只占评价总数的，另外2/3以上到监测的井水质不符合生活饮用卫生标准。 为了推动对水资源进行综合性统筹规划和管理，加强水资源保护，解决日益严峻的缺水问题，开展广泛的宣传教育以提高公众对开发和保护水资源的认识，1993年1月18日，第47届联合国大会确定自1993年起，将每年的3月22日定为世界水日。 面对严峻的缺水、水污染问题，我们应积极行动起来，珍惜每一滴水，采取节水技术、防治水污染、植树造林等多种措施，合理利用和保护水资源。