地下水污染预测方法及应用
本文通过研究临朐华健铝业厂区的地层结构与水文地质条件，采用模型法将该研究区的污染物概化为一维稳定流动二维水动力弥散问题进行研究，结果表明，各类污染物平均在4521d时将会污染到距厂区最近村庄尹家沟子村的地下水水质，研究区裂隙含水层的自然净化能力较低。
研究结果可以为建立、健全监测制度和保护措施，确保厂区的可持续发展提供理论依据。
标签：地下水地下水污染预测可持续发展临朐华健厂区
0引言
地下水资源作为重要水源支持着全球工农业生产活动，我国地下水资源量位居世界第6位，约有2/3的人口将其作为饮用水源，2/3的城市和农田将其作为主要供水水源[1]，在北方干旱半干旱地区，地下水成为重要的水源[2-3]。
地下水污染预测是了解工业废物对地下水污染影响的重要手段之一，进行预测评价可为建设项目顺利实施提供依据[4-5]。
临朐华健铝业为响应国家环境保护与可持续发展政策，近年来扩大产业规模，促进经济增长，由此产生的环境问题不容忽视。
为了更好地保护生态环境，地下水污染预测与防治刻不容缓。
1研究区域概况
1.1自然地理概况
临朐华健铝业厂区南临七贤镇，西侧以东外环路为界，北至营子镇，东界方山，面积约25km2。
气候特征为暖温带大陆性季风气候区，多年平均降水量641.80mm。
含水层岩性以粉质粘土为主，风化孔洞裂隙水分布在不连续的全风化玄武岩和强风化玄武岩中，全风化玄武岩原岩组织结构已基本破坏，层厚为3.8m，强风化玄武岩为中粒结构，层厚达14.8m，风化层总厚度18.6m。
区域地下水pH值为7.1-7.9，矿化度在556.47-1159.56mg/L，水化学类型主要为HCO3- -Ca型，其次为SO42--Ca型。
1.2环境水文问题
研究区地下水作为农村城镇饮用水，不会产生较大面积的地下水降落漏斗和持续下降的疏干漏斗。
该区季节性水位动态变化大，枯水期不易产生岩溶塌陷、地面沉降、地裂缝等环境水文地质问题。
区域地下水质各指标均符合《地下水质量标准》Ⅲ类水水质标准，部分取样点水质遭硝酸盐和亚硝酸盐轻度污染，说明该区域可能受居民生活污水等人为因素造成的污染。
2研究內容
根据《环境影响评价技术导则-地下水环境》（HJ 610-2011）和《临朐东城工
业园及铝业项目区地质钻探报告》的规定，华健铝材建设项目属于一类建设项目，评价工作等级为二级。
地下水环境影响预测遵循《环境影响评价技术导则总纲》（HJ 2.1-2011），采用解析法分析工程项目建设期、生产运行期和服务期满后产生的污染物pH、COD、SS、氨氮、石油类、六价铬，预测范围在尹家沟子村、郭家庄子村、郎家洼村的村庄地下水及至弥河等地区，面积约25km2。
3研究方法及结果
3.1地下水污染预测模型的建立
研究区风化层与沙层在空间上呈现连续性，结合地下水开采利用现状及含水介质的发育程度、渗透性、地下水水力性质、水文地球化学特征，含水层概化为均质各向同性含水层[6]。
将地下水运动概化为空间二维流，地下水系统的输入输出随时间和空间变化，含水层风化层参数无明显的方向性，垂直方向与水平方向有差异[7-8]。
污水处理站发生渗漏时，取污染物原始浓度随污水沿垂直方向直接进入到含水层进行预测，污染物在含水层中的迁移可采用不同模型概化。
污染物发生“跑、冒、漏、滴”无法全面控制，污染物运移概化为一维稳定流动二维水动力弥散问题。
污染物浓度分布的模型如下。
式中：
x，y—计算点出的位置坐标；
t—时间，d；
C（x，y，t）—在t时刻时点x，y处示踪剂的浓度，mg/L；
M—承压含水层厚度，m；
Mt—单位时间内注入示踪剂的量，kg/d；
u—水流的速度，m/d；
n—有效孔隙度，无量纲；
DL—纵向弥散系数，m2/d；
DT—弥散系数，m2/d；
π—圆周率；
K0（β）—第二类零阶修正贝塞尔函数，可查阅《地下水动力学》获得；W （u2t/（4DL），β）—第一类越流系数井函数，可查阅《地下水动力学》获得。
3.2模型预测结果
假定污染物为定流量补给渗入，将参数带入上述模型，便可得出各污染物在含水层中沿地下水流向运移时浓度的变化情况。
各污染物在含水层中沿地下水流向运移，同时污染物前锋逐渐向外扩散。
根据该厂区附近的水质监测资料，假定污染物为定量泄漏，污染物渗漏必将进入含水层随着地下水流向下游运移。
预测结果见图1和图2。
由图1和图2可以看出，二维弥散情况下，各污染物平均在4521天时将会污染到距厂区最近村庄尹家沟子村的地下水水质。
其中最早影响该保护目标的为NH4+，时间为4193天；最晚影响该保护目标地下水水质的为Cr6+，时间为5009天；在不考虑自然降解和含水层吸附能力的情况下，影响时间与污染物初始浓度与标准要求的浓度比值成正比。
4研究结论及建议
4.1研究结论
通过对研究区地下水污染影响预测结论如下：
（1）根据《环境影响评价技术导则-地下水环境》（HJ 610―2011）要求，研究区生产运行过程中可能引起地下水水质污染，并导致环境水文地质问题，结合场区地质环境背景条件，华健铝材建设项目属于Ⅰ类评价建设项目。
（2）虽然本区地下水中污染物迁移较慢，但随着时间的推移，污染物运移必将到达下游尹家沟子村庄附近，造成地下水的污染。
（3）根据对区域水文地质条件和厂区及周边地质、水文地质条件的分析，玄武岩致密坚硬，新鲜岩石渗透性弱，在做好防渗的前提下，正常情况下，在厂区污水通过集中处理达标后，对区内地下水的影响小；在事故状态下，若能及时发现，及时采取有效措施，对地下水的影响较小。
4.2建议
为了更好地保护生态环境，确保临朐华健铝业的可持续发展，建议如下：
（1）研究区必须进行严格的防渗处理工作，处理过程中应该加强监督管理，对防水混凝土、防渗膜的质量以及施工的质量进行严格检查，防渗工程施工完成之后应当对其进行验收，确保防渗工程达到预期的效果和生产过程中无废水渗漏。
（2）在项目运行后，各项污水处理设计工作需正常运行，要开展厂区及周边地区的地下水的水质监测工作，及时掌握研究区内水环境动态，以便于及时发现问题，及时解决。
（3）项目服务期满之后，应对研究区内剩余的生产污水及各类固废物进行
妥善处置，以免对地下水环境造成污染。
Abstract：The article investigated the strata structure and hydrological geology condition around the region of LinQu HuaJian Aluminium Company，and then adopted the model method to simplify the contaminant of the region for a one-dimensional steady flow and two-dimensional hydrodynamic dispersion problems. It turns out that a variety of pollutants will pollute the groundwater quality of the nearest village of Yijia Gouzi away the factory in an average of 4521 days，and the natural purification capacity of fissure aquifer is lower. Therefore，it is necessary for better protection of water resources to improve the system of monitoring and protection measures，check erroneous ideas at the outset，and try our best way to ensure the sustainable development of the studied region.
Key words：groundwater；the prediction of groundwater pollution；sustainable development；Linqu Huajian plant
參考文献
[1]李伯权.地下水资源评价中有关概念的讨论[J].西北水电，2001，（3）：2-4.
[2]丘林，吕素冰，等.中国水资源现状及发展趋向浅析[J].黑龙江水利科技，2007，35（6）：94-96.
[3]符启基，唐培宣，刘明，等.地下水有机污染的环境伦理思考[J].地下水，2007，27（5）：78-80.
[4]赵章元.地下水污染不容忽视[J].环境经济，2006，（4）：9-10.
[5]彭文启，张祥伟.现代水环境质量评价理论与方法[M].北京：化学工业出版社，2005.
[6]刘凌，王瑚，等.大同市地下水污染趋势预测研究[J].水文地质与工程地质，1997.
[7]江英.欧洲委员会提出地下水监测和保护法规[J].中国环境科学，2004，24（2）：256.
[8]王东辉，陈晓枫.浅谈地下水有机污染研究[J].化学工程师，2001，（1）：60-61.。