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1、 水文水资源ll 淮北平原河流污染对浅层地下水影响试验研究 一、研究区概况及研究对象的选定 淮北平原浅层地下水为第四至第 三系松散岩系地下含水层组埋深0 50m，属潜水弱承压水，由全新统Q 及上更新统Q，组成，含水层顶板埋深 5512Om，底板埋深4050m，则 上、下两个韵律层构成：2025m以 浅，含水层厚度8 17m，以粉细砂为 主夹亚砂土，下部2550m，含水层厚 度28m，岩性粉细砂夹中砂、亚砂 土。富水性又分为富水区、中等富水区 及弱富水区。富水区主要分布于古河 道一带，中等富水区分布于古河道边 缘河漫滩相及古湖VI一带，古河间 地块，古湖盆中部为弱富水区。 淮北平原河流是地表水主
2、要载 体，多有节制闸控制，通常在大汛期间 闸门开启泄洪河水产生流动外，常年 大部分时间里河水处于静止状态。被 污染的河水长期贮存在河道里，不仅 直接影响环境，而且也给地下水造成 一定影响。 通过对淮北平原主要河流水环境 的调查，选择淮北平原中部萧濉新河 为研究对象，进行原型观测试验，应用 溶质在多孔介质饱和水中的扩散理 论，分析平原河流污染对浅层地下水 的影响。 二、萧濉新河污染对地下水影响 途径 在河流与地下水有水力联系的区 域，当地下水位低于河道水位时，河水 污染渗入到地下水中造成地下水污 染。下列几种情况地下水极易被河水 污染： (1)山区河流进入平原或盆地时， 河水在冲击扇顶部渗入地下
3、水造成地 下水污染。这在新生代断裂盆地最为 明显。 (2)河水通过漏斗或落水洞转地 下水，例如南方岩溶区。 (3)河流直接切割石灰岩中或河 床砂砾石与灰岩之间没有隔水层，则 河水可直接转为地下水，这在北方岩 溶区可以见到。 (4)河水位在大部分时间里略高 于地下水，污染的河水主要以扩散方 式污染地下水。 萧濉新河污染对浅层地下水的影 响属于上述第四种情况。 根据三个断面的水位关系和地质 构造，河水污染物以不同途径对地下 水造成影响： 1一号断面淮纺闸上游以在单一 土壤介质中水平渗透扩散方式 如图1第一号断面地质剖面图所 示，第二层为饱和含水层，该层为重粉 质壤土或粉质黏土层，含砂礓。底层高 程
4、25m，渗透系数为629 X 10ms。 第三层处在河床以下为粉质黏土，渗 透系数5O0 X 10。cms，属很弱透水 层。该断面5口井深均在河道水位以 下8m处，未穿透第三层黏土隔水层， 水样取自均质重粉质壤土饱和水层。 由于河道水位与地下水位差很小，渗 流流速可以忽略，因此河道污染物在 土壤介质中，以水平扩散方式对地下 水造成影响。 2二号断面黄桥闸下游以在两种 介质中垂直水平混合渗透扩散方式 李瑞陈小凤刘猛 如前所述第二号断面所示，第二层 粉质黏土层，含砂礓底部高程25m，渗 透系数506 X 10 cms，第 层为重砂质 壤土底部高程2105m，渗透系数605 X 10 cms为透水层
5、，第四层为极细砂，渗 透系数4O0 X 10 cms，为透水性较强的 含水层。该断面五口井均穿过重砂质壤 土进入第四层极细砂含水层，而且水样 取自第四层含水带。河道污染物主要以 垂直渗透到第四层为主，再在该层饱和 水中作水平扩散，同时也与第三层水体 掺混，如图2。 3三号断面以在两种不同土壤介质中 垂直穿透弱透水层再作水平扩散方式 第三号断面地质剖面图所示，第二 层为粉质黏土层，含砂礓底部高程 20Om，渗透系数76810 cms，属弱透 水层。第三层为细砂层，渗透系数412 X 10。cms，为强透水层，该断面五口井均穿 越第二层进入第三层，水样取自该层细 砂饱和水。河道污染物应先在河床土壤
6、 中垂直穿过弱透水层到第三层极细砂强 透水层后，再作水平扩散到地下水中，造 成地下水污染。如图3，河床土壤介质对 河流污染物质垂直具有明显的渗滤和消 减功能。 综上所述，由于地质构造不同，在萧 濉新河三个断面上污染的河水向地下水 渗透方式也有差异。第一断面淮纺闸上游 河床以下重粉质黏土为不透水层，取水井 未穿透隔水层，故河水污染物以水平方式 向地下水渗透扩散；第二断面黄桥闸下游 井深15m，弱透水层进入第四层细砂含水 层，故该地下水污染物受河水污染物水平 扩散和穿过河床底泥垂直渗透，再在细砂 簸水文水资源溜 流量的影响，河水污染 间过程考虑进去，这样则不符合实际。为 物浓度变化较大，在河 解决
7、这一问题，本项研究采取渐进错位 道污染物随河水穿过 相关分析法，这里三个断面只分析一号 河道底泥进入地下土 井，即河水与一号井地下水16组水质资 壤饱和水的过程中，由 料按时间顺序水平对齐排列，由河水第 于底泥和土壤介质的 一次对地下水第一次测得的资料序列相 吸附和复杂的离子交 关得出第一个相关系数；舍去地下水第 换作用，污染物浓度迅 一次和河水最后一次由河水第一次对地 速衰减，使地下水污染 下水第二次资料序列相关，得出第二个 物含量大大降低，并且 相关系数；依次舍去地下水资料序列前 处在比较稳定状态。 诸次，删除河水资料序列后诸次，取中间 计算三个断面河 序列不少于五组资料做相关分析，得出 流有机污染物在地下 一组系列相关系数值，并从中选取最大 土壤饱水层扩散运移 的一个作为河水与地下水相关关系，而 至第一口井时，氨氮浓 最大相关系数所处的时段可认为是河水 度消减量占相应河水 与某处地下水地段污染物传播时间。经 氨氮浓度分别为：第一 过试验得知，第一断面淮纺闸、第二断面 断面81，第二断面 黄桥闸和第三断面符离集闸河水氨氮传 99，第三段面96； 播到第一口井的时间分别为：21天、49 高锰酸盐指数消减量 天和42天。第一断面淮纺闸、第二断面 占河水高锰酸盐指数 黄桥闸和第三断面符离集闸河水高锰酸
