城市垃圾及排污沟渠对拟建水源地地下水水质的影响研究

李淑玲，田 英 ，陈颖春

(1.辽宁省水文水资源勘测局，辽宁 沈阳110003;2.辽宁省水文水资源勘测局朝阳分局，辽宁 朝阳122000)

随着人民群众生活水平的不断提高，需要建设生活饮用水源地，在建设初期就必须对影响水源地地下水质的污染源进行综合分析评价，确保从源头上防治饮用水源地污染，保证水质安全。本文以辽宁省境内某饮用水源地为例来进行分析，通过监测发现，可能影响水源地地下水质的主要污染源为附近的垃圾堆放场和排污沟渠，其他污染源对水源地水质影响较小，不予论述。

1 地下水源地污染分析

通过对水源地的水质监测及水质评价，可以确定水源地地下水中主要污染物为:高锰酸盐指数、氨氮、铁、锰，部分地下水井点出现硝酸盐氮、总硬度的超标。除铁、锰含量和地区的原生地球化学环境有关外，影响地下水质量水平的主要污染源为城市垃圾堆放场及城市污水排放干渠。

目前垃圾场的垃圾在经过雨水的淋滤、浸泡后，已经污染了附近的浅层地下水，通过勘察期间对垃圾场地下水取样分析可知，垃圾场附近的地下水中的高锰酸盐指数、氨氮指标均高于其它地方。由此可见垃圾场附近地下水的主要污染途径为降水对工业和生活固体废物的淋滤，按照水力学的特点分类属于间歇入渗型。

由本次所建立的地下水与地表水联测断面资料分析可知排污干渠水位明显高于沿岸的地下水水位，排污干渠由于接纳了城市工业废水和生活污水，因此产生排污干渠污水垂直渗漏到地下水中，然后污染物在地下水中发生扩散和弥散，使得沿岸受到了不同程度的污染，表现为以排污干渠为中心向两岸浓度逐渐减少，其污染带宽度不足100 m，这主要是由于包气带厚度大，岩性颗粒较细，并且在含水层顶部存在着弱透水层等因素影响。排污干渠附近地下水的主要污染途径为渠道的污水渗漏，按照水力学的特点分类属于连续入渗型。

2 污染源的概化及模拟污染因子的确定

本次评价分析将水源地地下水主要污染源确定为垃圾厂和污水排放干渠，垃圾厂污染源概化为条状源，排污干渠概化为线状污染源。

根据污染指标在地下水迁移过程中的自身的稳定情况及污染源附近地下水的监测结果，模拟污染因子选择高锰酸盐指数。

3 水质预测模型建立及求解

3.1 地下水水质模拟模型的建立

水源地区内地下水含水层概化为，由具有渗流速度为V的稳定态均匀流的无限长、均质和各向同性的孔隙介质组成。

则区内二维平面扩散模型可写成:

式中:DL为纵向扩散系数;DT为横向扩散系数;C为污染质浓度;V为渗流的平均流速;R为阻滞系数;a为长条形污染源的一半长度;C0为污染源模拟因子浓度;λ为放射性衰变系数。

3.2 地下水水质模拟模型的求解

上述模型采用解析法来求解，其解析解可表述为:

3.3 地下水水质模拟模型中有关数据的处理

A.污染源模拟因子浓度C0，采用垃圾排放场实测浓度。B.背景模拟因子浓度C00，采用水源地全区监测的浓度平均值。C.纵向扩散系数DL，横向扩散系数DT采用地质条件类似地区的弥散试验数据。D.阻滞系数R:取1。E.源的衰变系数和放射性衰变系数不考虑。F.地下水流速V，由V=KI确定，式中:I=dh/dx，由地下水等水位线上求出。

4 污染源对地下水水质的影响预测结果

4.1 排污干渠对地下水水质污染的影响分析

排污干渠对地下水的污染趋势分析本次采用的是定性分析方法。因为从拟建水源投产后预测的地下水等水位线图可以看出:水源投产后，排污干渠附近地下水流向基本上没有改变，水位埋深变化也不大。并且水源投产后的影响范围最近距离排污干渠还有1 000 m左右，因此，排污干渠对水源地地下水的污染几乎不能产生影响。

另外，排污干渠接纳城市的工业废水和生活污水的排放已有多年的历史，多年来排污干渠对其沿岸地下水的污染影响通过本次所建立的地下水与地表水联测断面资料分析可知，其对地下水的污染宽度在其右岸(靠近水源地侧)小于100 m。表明排污干渠的污染物在通过包气带的吸附后进入地下水中所发生的扩散和弥散速度不大。

4.2 垃圾堆放场对地下水污染趋势的预测

垃圾堆放场作为区内地下水的污染源之一，本次为了便于计算将其概化为长为400 m，宽为150 m的条状污染源。并以垃圾场中心作为原点，以地下水流向为X轴，垂直于地下水流向为 Y轴，在 X方向分别选择距原点为200 m、500 m、800 m、1000 m、1 200 m、1 500 m、1 800 m、2 000 m、2 500 m、2 800 m、3 000 m;在 Y 方向分别选择 0，±50 m、±100 m、±200 m、±500 m、±800 m、±1 000 m、±1 200 m、±1 500 m，以预测各个点不同时段的地下水中污染因子的变化情况。

DT和DL是依据辽河地区黄家水源勘察中所做弥散试验的有关数据，即DL=0.5055，DT=0.0475。地下水流速 V，由V=KI确定，式中:I=dh/dx，由水源投产后预测的地下水等水位线上求出，取0.03 m/d。本底浓度C00是根据勘察期间所采取的地下水样检测结果的平均值，取1.7 mg/L。污染源的初始浓度C0采用垃圾排放场地下水质检测结果，取8.1 mg/L。预测时间 T分别选择了5年(1826.25天)、10年(3652.5 天)、20年(7305.5 天)。

对于上述模型，利用FORTRAN语言编写了解析法的计算程序，通过计算机的计算，结果如下。

10年后在距离垃圾场100 m，±100 m处高锰酸盐指数的预测浓度增加了 0.093 mg/L，即该处预测浓度为1.793 mg/L;在距离垃圾场200 m，±200 m处高锰酸盐指数的预测浓度增加了 0.046 mg/L，即该处预测浓度为1.746 mg/L。20年后在距离垃圾场200 m，±100 m处高锰酸盐指数的预测浓度增加了0.571 mg/L，即该处预测浓度为2.272 mg/L;在距离垃圾场200 m，±200 m处高锰酸盐指数的预测浓度增加了 0.286 mg/L，即该处预测浓度为1.986 mg/L。

5 结论与建议

近年来，有关部门已对污染严重的几家企业进行整顿和改造，使排污干渠的污染有所减轻，今后随着人们对环保意识的加强，污染处理能力的提高，排污干渠的水质将会有所改善。由此，可以推断排污干渠对水源地水质的影响不是很大。从垃圾厂对水源地的影响分析结果来看，区内预测的污染物浓度扩散的范围并不大，并且污染物预测的浓度未超过地下水环境质量标准Ⅲ类标准，而且污染范围距拟建水源还有1 250 m左右。因此，在目前情况下，拟建水源地水质不会受到垃圾场的污染影响。

同时，也应看到随着水源地的投产运行水质及其污染程度上不会有明显的变化。随着运行时间的推移高锰酸盐指数会有缓慢上升趋势，但仍然能满足地下水质量标准类的要求，不会有污染现象。