镇江市地下水现状和防治对策.doc

ZHEJIANG UNIVERSITY本 科 生 课 程 论 文 题目 镇江地下水开发与污染现状与防治对策 姓名性别 邢灏喆（男） 学号 3080100325 课程教师 张燕 课程名称 环境工程概论 所在班级 土木0801 所在学院专业 建筑工程学院 土木工程系 镇江地下水污染现状与防治对策Zhenjiang Groundwater Pollution and Control Measures邢灏喆（Haozhe Xing） （浙江大学 建工学院 土木工程系 浙江 杭州）（Department of Civil Engineering Construction Engineering College, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang）摘要：本文作者家乡镇江地处苏南，“临江近海”，虽然地表水资源相对丰富，但大多为“客水”。近年来，由于经济的发展及城市化进程的加快，地下水已成为可供利用的主要水资源之一。镇江市为地下水资源不丰富地区，随着对地下水需求量的不断增加，部分地区发生了地质环境问题。本文在分析镇江市地下水水资源系统及开发利用现状的基础上，引用了镇江市2007年2010年地下水水质和污染的数据，论述了在镇江市地下水资源开发利用过程中存在的环境问题，并提出了相应的治理措施及促进地下水水资源可持续利用的对策。 (Zhenjiang is located in the South, Riverside coastal waters, although relatively abundant surface water resources, but mostly off the water. In recent years, economic development and the accelerated process of urbanization, availability of ground water has become one of the major water resources. Zhenjiang City for the groundwater resources are not rich regions, with the increasing demand for groundwater in some areas, the problem occurred in the geological environment. Based on the analysis of water resource systems in Zhenjiang City, and exploitation of groundwater on the basis of status, citing the Zhenjiang City in 2007. 2010 data on groundwater quality and pollution, discussed in Zhenjiang City, development and utilization of groundwater resources exist in the process of environmental problems and proposed the corresponding control measures and the promotion of sustainable utilization of groundwater resources.)关键词：地下水资源 镇江市 环境问题 对策前言镇江位于长江以南、京杭大运河的交汇处，地表水资源较为丰富。目前，镇江市的供水水源主要为长江水，地下水开发利用相对较少。随着人口的增加和城市经济的快速发展，镇江市的供水能力需进一步扩大，加之近年来长江水环境状况不容乐观，地下水“ 优质、恒温”的特点，使其在一些厂矿，尤其是地表水匮乏的地区成为首选水源。由于局部地区超量开采，引发了一系列环境问题，如地下水污染，地下水位下降 、地面塌陷、水质恶化等。分析镇江市水资源系统及其开发利用现状，对优质的地下水资源提出合理的开发利用措施，对产生的环境问题提出相应的治理措施，对促进当地经济和社会发展有着重要意义。 镇江地下水开发利用现状ZHEJIANG UNIVERSITY地下水资源受地形地貌、地层岩性、地质构造以及水文气象等多种因素的综合影响。根据地下水在介质中的赋存条件，镇江地区的地下水可分为孔隙水、岩溶水与裂隙水三大类，再按岩性时代及水动力特征，又可进一步分为五个亚类：松散岩类孔隙潜水，松散岩类孔隙承压水、微承压水，碳酸岩类裂隙岩溶水，碎屑岩类、火山碎屑岩类层状裂隙水，火成侵入岩类块状裂隙水。其中碳酸岩类裂隙岩溶水，碎屑岩类、火山碎屑岩类层状裂隙水为镇江开采地下水之主要供水水源。镇江市地区河网化程度较高，提取地表水方便，因此，供水水源主要依靠地表径流，较少开采地下水。但随着城市规模的扩大，经济的发展，水资源的供需矛盾 进一步突出，地下水的需求量也逐年增加，由表1可看出，除市区外，近年来地下水的开采量呈逐年增加的趋势。 镇江地下水资源污染现状随着人口的增加和城市经济的快速发展，用水需求不断增加，工业废水、农业面源及生活污水污染逐年增加，地下水资源污染日益严重。为确实掌握镇江地下水污染概况，我们对其境内3个深层井、3个浅层井(石马 、欣欣 丹阳水泥厂、三姑庙村、新华南巷、中营46#共计6个断面) 2 0 0 7 年至2 0 0 9 年的江苏省水环境监测中心镇江分中心化验分析资料做出初步评价，从中发现污染问题提出防治措施。地下水污染是指由于人为因素使污染物进入地下水引起水质下降，造成地下水的使用价值降低或正常功能丧失的现象。下面我们采用主要污染物污染指数法对地下水污染现状进行分析。根据表l 、 表2 分析结果分析：氨氮：氨氮是大面积，深层次的超标 ，现状年( 2 0 0 9 年) 区域内6 处监测点全部高倍数超标，污染指数在1 1 1 7 0 之间，平均污染指数为4 4.8 ，处于高超标状态，其中新华南巷和中营46#监测点常年水质类别劣于V类， 其余4个监测点水质类别均为类。这表明区域地下水全部不同程度的受到污染，而所有监测点Pi值均大于起始年，无疑水质有恶化的趋势。其中中营4 6 #的超标现象尤为严重，最高P i值高达171 。总硬度：总硬度与工业用水的关系极为密切， 该区内6处监测点的现状年( 2 0 0 9 年) 监测值为2 0 0 mgL3 4 5 mgL， 单项污染指P i 为06 7 11 5，平均污染指数为09 8，较2007年总硬度平均污染指数084 有所增加，虽然污染物含量年际变化比较小， 但是可以看出超标现象没有得到控制，可见该区域地下水受到了污染型工业用水的一定影响。 硫酸盐：该区内6处监测点的现状年( 2 0 0 9 年) 监测值为2 85 mg L1 0 12 mg L，单项污染指数02 8 06 0 ， P i 均小于1 ， 但除新华南巷外 ，其余断面Pj 随年际有所递增，虽均未达到 被污染的状况，但水质现状略有下降 ， 说 明区域大部分水质暂时还未受到此污染因子的明显影响。氟化物 ： 该区内6处监 测 点的现 状年( 2 0 0 9 年) 监测值为01 9 mgL02 4 mg L，单项污染指数0 1 90 2 4，P i 均小于l ，超标倍数均为负值，而且污染物含量年际变化小，说明区域水质暂时还未受到此污染因子的明显影响 。 水资源污染的原因与水资源开发的问题水资源污染：由分析结果可以看出，氨氮是镇江地区地下水主要污染物，超标最严重的位于市中心老居民区内中营4 6 #，此监测点靠近公共厕所，加之附近附近居民的生活污染，导致断面水质氨氮长期高倍数超标。此外5个乡镇地下水监测点氨氮也不同程度的超标，这说明农药、 化肥和除草剂等面污染源已成为广大农业种植 区地下水的主要污染源。农药、化肥和除草剂等残 留物质长年积累于土壤中，随着灌溉水及雨水的淋溶，入渗污染地下水。同时积存在土壤中的化肥农药残留物质，随汛期洪水的冲刷，进入地表水，进而间接污染地下水。氮肥较磷肥和钾肥更易随灌溉水及雨水进入地下水环境，氮肥对地下水污染更为严重。水资源开发：镇江是一个地下水资源相对缺乏的地区，而且地下水资源在量、质以及开发利用方面存在以下问题。 地下水资源空间分布不均。镇江市孔隙水富水性较差， 只在扬中市与丹阳南部地势较低的地 区， 因第 四系地层相对较厚，其富水性一般较好。裂隙岩溶水作为镇江地区的主要开采层， 其资源也绝大部分集中在宁镇山脉的部分富水块段内，其它地区分布零星， 且水量较小。镇江市的裂隙水资源量也不太可观。总体说来，镇江市的地下水资源主要分布在北部和东部，西部和南部较少，其中尤其以旬容以及丹徒南部的资源量最为贫乏。 开采层位过于集中， 导致地质环境遭至破坏镇江的地下水资源开采主要集中在岩溶水的开采上，而孔隙水的开发利用程度则较低。深层水中已有部分地段因开采过量而造成水位持续下降，并因此引发了一系列地质环境问题。由于深层水的平衡一旦遭受破坏，就难以恢复，所以不容忽视。 地下水位下降、形成降落漏斗开采井布局不合理 ，开采相对集中在几个灰岩区块，局部区域形成降落漏斗。由于地下水具有相对的独立性，在局部范围内井位过密，单井或群井超量开采，开采量大于补给量使地下水动态平衡遭到破坏，必然造成地下水位下降，单井出水量减少，引起吊泵和水井干涸报废、泉水断流等不良地质问题的发生。 由于地下水超量开采，造成水位大幅度下降， 使很多机井水量减少，甚至干涸。这是镇江地区地下水开采过程中最为普遍也最为严重的问题。区内几个富水块段均有此现象发生 。如乔家门一大花山段，根据相关资料，该块段内水位埋深 1 9 7 6年 9月为96 3 m，到1994年5月已下降到4 76 m，水位下降了近38 m，造成第三地质队、市地质队煤田五队等深井水量均不同程度的减少，第三扎钢厂两眼机井干涸；四摆渡一跑马山灰岩块段水位埋深由1970年的1 0 m 左右下降至 1 9 9 5 年的40 50 m，造成华星电力设备厂乳品厂，蚕研所等机井水量均有不同程度的减少，蚕研所及蚕种场内各有两眼机井报废。 地下水资源开发污染产生的次生灾害地下水资源的污染与不合理开采，不仅仅影响到的是水资源本身，其产生的次生灾害也不容小觑。1.地面塌陷。形成地面塌陷的真正诱因，为地下水超采。过量开采地下水，致使地下水位急剧下降， 从而产生各种物理地质作用，加上雨季降水的潜蚀作用，将溶洞中充填物迁移，甚至掏空， 最终形成岩溶塌陷。镇江市的地面塌陷正位于市区一裂隙岩溶水强烈开采区之水位降落漏斗中心部位。长期过量开采导致裂隙岩溶水水位降至其含水层顶板以下，这就使得上覆土体不断的产生失托，渗透潜蚀，负压吸蚀，触变液化，水位波动解散，溶蚀等多种水力学效应 ， 从而引起土体平衡破坏，形成土洞并最终导致塌陷的产生。地面塌陷一般多发生在灰岩块段的含水构造断裂带上。据统计分析，区内地下水总体上未超采，但局部地区由于超采严重 ， 已引起地下水位急剧下降，从而导致局部地面沉降和岩溶塌陷，造成房屋开裂，井台下陷等现象。目前发现局部地面沉降和岩溶塌陷的有五风口715冷库、宝塔山、九里街等处。 2.泉水断流。镇江位于宁镇山脉东段，属低山丘陵地带，北临开阔的长江。境内地势西高东低，南高北低， 呈波状起伏，形成以低山丘陵、岗地、平原为主的地貌特征。独特丰富的地形地貌孕育了区内丰富的泉水资源。因由于开采地下水，造成区内地下水位下降，水头压力减少，引起泉水断流。其中最明显的是三官塘泉群的干涸和“ 天下第一泉”的涌水量逐年减小，以致断流。 著名的天下第一泉一中泠泉位于金 山风景区内。自唐以来， 中泠泉一直为人们所喜爱。唐朝名士刘伯刍将泉水分为七等，而“中泠泉”被誉为天下第一，因有天第一泉之称。泉水沏茶，清香甘洌，贮水于杯中，水虽高而不溢。由于在四摆渡一跑马山灰岩块段，打井大量开采基岩水，使地下水位逐年下降， 由七十年代初 + 53 8 m下降到八十年代后期的2 1 0 2 m，共下降了2 6 4 0 m，四摆渡块段的基岩地下水位已低于一泉地面标高2 0余m，因此，北部丘陵山区的基岩水，不可能再向一泉补给，反而夺取东部一泉基岩的水，使一泉基岩地下水位普遍下降，没有足够的压力使之流出地表，因而泉水流量减小，以至断流。三官塘泉，位于跑马山南侧，为灰岩岩溶水 ，1 9 7 2年时，泉水流量近2000 md， 至二十世纪九十年代初期，由于四摆渡一带地下水的强烈开采，造成地下水位的大幅度下降，因而泉水流量逐年减少而干涸。区内还有诸多名泉，如虎跑泉、鹿跑泉、林公泉、逆源泉、珍珠泉、寄奴泉等。其中的部分泉也因地下水的过量开采而面临流量减少，断流乃至消失的境遇。 3.水质恶化。随着镇江市人口的迅速增长，人们的生活需求不断增大，从而对工农业生产的发展速度提出了更高的要求。而生活需求的增大和工农业生产的发展必然离不开水资源的大量耗用， 同时工业废水，工业废渣，生活垃圾，生活污水等的不适当处理都会引起环境的恶化。2001年江苏省水文水资源勘测局镇江分局对全市地下水进行了取样分析，其中孔隙水井13眼，基岩水井11眼。据本次取样分析表明，镇江市的地下水资源已明显受到人类活动的影响而存在不同程度的污染，以浅层水的污染最为严重。从细菌学指标来看，地下水中普遍存在超标现象。孔隙水井中，细菌总数6024000个L ，超标率为85，总大肠群为2 0 1 6 0 0 0个L，超标率为100。基岩水中，细菌总数为 0 3 6 0个L ，超标率为18，总大肠群为016000个L ，超标率为73。4.混合开采及资源浪费问题。由于区内部分生产井是由缺乏专业知识与专业技术的打井队伍施工，造成多个含水层混合成井现象。这种串层混合开采往往造成多个含水层之 间发生或加剧其水力联系，使得水质差或被污染的含水层补给水质好的含水层， 而形成多个含水层同时发生水质恶化现象。如个别基岩水井的大肠菌群达16000个mI。另外，串层开采还给有关水位、水质分析、开采量等调查统计资料的利用及地下水资源量计算工作带来 困难。 同时也不利于对地下水资源的保护和管理。 地下水资源利用不合理， 没有做到优水优用，地下水特别 是裂 隙岩溶水是本区宝贵且有限的自然资源， 部分为优质天然矿泉水， 是很好的生活饮用水源，目前大部分作为工业生产用水是十分可惜的。 解决地下水资源环境问题的对策利用电脑技术软件参与决策，目前,地下水水流模拟的研究方法很多,分别适用于不同的水文地质条件. 地下水数值模拟研究现状随着电子计算机科学的迅速发展,地下水水流的模拟软件不断发展,已在水文地质计算和环境工程研究中得到了广泛的应用。目前已有的软件可以应用于不同的水文地质条件,如:潜水和承压水,稳定流和非稳定流,一、二和三维水流,饱和和非饱和流等。例如德国的ASMWIN软件,它对二维地下水水流和污染质运移过程的模拟具有较高的可靠性,而镇江市孔隙潜水的水流为二维流动问题.故将该方法应用于镇江市地下水水流模拟,研究结果表明,该软件操作方便,求解结果与实际的水文地质条件高度一致,具有广泛的应用前景.加强地下水水源地的保护，健全水源保护区的污水管网；对污染地下水的企业要严格治理，全部消除水源保护区内的污灌、渗井、渗坑和垃圾废料；推广废弃物无害化集中处理 ；控制农药、化肥施用量，禁用剧毒农药。( 1 ) 治理或清除污染源。地下水赋存于含水层中，污染不易被发现，但是一旦发现污染就很难恢复，因此地下水饮用 水源地的地下水分布区不应有污染源存在 。( 2 ) 一旦发现地下水被污染，应立即查明污染源，并采取紧急措施先制止住污染源进一步扩散，然后再对污染区进行逐步净化。制止污染的办法有：利用抽水井和注水井相结合的办法来改变地下水形态，可以有效的起到防止继 续污染及限制污染扩散的作用，这种方法为临时性措施；当污染 一时难以清除时， 应采用构筑暗坝的办法，将污染源或含水层污染带封闭起来 。 ( 3 ) 对于已污染的地下水，在采取以上方法无效的情况下，可采取人工地表水回灌的方法 ，或大量抽水，增加地下水的循环速度，进 而消除污染 。污染一时难以治理时，可考虑迁址措施 ， 即将水源地迂至污染源上游，或地下水补给地段。( 4 ) 坚决贯彻执行 水法、 水污染防治法及地方有关水污染防治条例，坚持实行和完善取 水、用水、排污许可证制度。实行谁污染谁治理，谁开发谁保护的原则。( 5 ) 加强水环境管理的监测机构 ，合理有效地布置监测点，定期监测严格监督 。科学开采，严格控制地下水超采。科学开采目前应重点做好三个方面的工作。按开采规划进行开采布局调整；对串层混和开采井有计划地进行关停封堵；新增水源井井位、 井深、取水层位等有水行政主管部门统一确定，并制定严格的质量验收制度，以杜绝串层混和开采等不合理现象的发生。 合理开发利用地下水。目前，镇江市仍然以取用地表水为主， 地下水为辅，除局部地区地下水已造成超采，应采取有效措施严格控制外，大部分地区尚未形成大规模开采。尤其是地下水具有优质、恒温等特点，作为城市供水水源之一，除应加以保护(尤其是应做好地下水资源的污染防护工作)，严格控制开采的同时，要对地下水资源适度的开发，实现地下水资源的优质优用，使地下水资源发挥更好的经济和社会效益。 孔隙水镇江全市分布面积最广，在全市地下水资源中所占比例最大，平均资源量约为42 000万m。特殊干旱年也有 3 0 8 8 5 4 5万 m。而目前镇江市地下水年开采量仅为 1 0 4 3 3 6万m。可开采潜力很大。又因浅层地下水补给较快 ， 一般不易造成地面沉降。 充分利用浅层地下水是解决部分缺水地区的良策。对于提 取地表水有困难的缺水地区，同时无基岩地下水可资利用的地区，可适当开采孔隙水作为分散的、小型供水水源，以解决人畜用水问题 。此外，区内矿泉水资源丰富，主要有锶与偏硅酸矿泉水，还有少量含锌、锂的矿泉水。根据区内4 4个井泉的微量元素分析资料 ，锶含量均大于 0 2 mg L ，全部达到矿泉水标准，在市区东效汝 山一丁卯桥一带存在一个微量元素锶与锂的富集带。其含量高出区域背景值数倍至数十倍 ， 因此地下水开采应坚持优水优用的原则，尽可能减少工业用水的开采量，而应作为生活用水与矿泉水来开采。 加强水资源管理，建立节水型城市为了避免水资源的盲目消耗，改变地下水位持续下降的局面， 必须制定完善的节水和监测方法： 积极推广节水新工艺、新产品。合理开采地下水。统筹安排，加强地下水与地表水 资源的统一管理，在开发利用中既考虑至两者间的不同特性，又要考虑它们间的相互依赖性和互补性，调整用水结构，节约用水。科学布设地下水动态监测站网， 进行地下水水情预测预报。防治水污染、扩大水资源利用量。 强化“工业三废”及生活垃圾的科学处理，防治水污染本着不对人类和 自然环境造成危害的原则，利用固体处理厂和污水处理厂对废弃物进行资源化再利用。对于固体废弃物，首先应严格控制垃圾场的垃圾堆放量及垃圾性质，杜绝生活垃圾、工业垃圾及营业垃圾的混入；同时还应对垃圾成分及垃圾场附近地表水、地下水进行长期观测及时掌握 污染物动态变化，以便及时采取措施 ，避免二次污染；选择垃圾场址时，除考虑其消纳能力外， 更重要的是考虑场址 的工程地质 和水文地质条件，必要时可进行场地防渗漏处理。此外还应提高固体废弃物的综合利用水平，经过科学分类、筛选 、高温发酵、可燃物焚烧等过程处理，实现资源再利用，无用部分卫生填埋，以最大程度地减轻和消除固体废物对环境尤其是对水资源的污染。对于城市废水，要充分利用现有污水处理厂进行处理外，同时还要对市区大型企业的污水排放限期达标。 开展建设项目的环境影响评价。地下水开发所引起的问题具有过