蘭村泉域地下水污染原因及可持續(xù)開發(fā)利用對策研究

張志祥，張永波，趙雪花

(太原理工大學水利科學與工程學院，山西太原 030024)

蘭村泉域地下水污染原因及可持續(xù)開發(fā)利用對策研究

張志祥，張永波，趙雪花

(太原理工大學水利科學與工程學院，山西太原 030024)

為確保蘭村泉域地下水資源的可持續(xù)開發(fā)利用，在現(xiàn)場踏勘及有關資料分析的基礎上，對泉域地下水污染原因進行了研究。結(jié)果表明，蘭村泉域地下水污染與以下因素有關:(1)污染物入滲;(2)地下水開采;(3)水環(huán)境化學條件變化;(4)部分地區(qū)地下水原生本底值異常。提出了泉域地下水可持續(xù)開發(fā)利用對策。研究成果為蘭村泉域地下水資源保護與管理提供科學依據(jù)。

蘭村泉域;地下水污染;可持續(xù)開發(fā)利用;對策

地下水是水資源重要的組成部分，是工農(nóng)業(yè)及生活用水的重要來源。世界上許多國家和地區(qū)利用地下水資源作為飲用水源，特別是在干旱、半干旱地區(qū)，地下水是最主要的供水水源。隨著經(jīng)濟發(fā)展及人口增加，開發(fā)利用地下水資源日趨廣泛，導致世界許多地區(qū)出現(xiàn)了地下水污染問題，并引發(fā)了與地下水有關的人類健康問題。與此同時，我國地下水污染情況也不容樂觀，許多地方地下水水質(zhì)逐年下降，嚴重危及了人民群眾的飲用水安全。特別是以地下水開采為主的華北平原，城鎮(zhèn)地區(qū)地下水中的有機物檢出率相對較高［1］。在一些北方地區(qū)，由于煤礦的開采，導致裂隙水被疏干、泉水斷流、河川徑流嚴重衰減等一系列環(huán)境問題［2］。因此，對地下水進行有效保護［3－5］，才能避免地下水水質(zhì)的進一步惡化。我國許多學者針對地下水污染進行了分析研究［6－8］，取得了有價值的成果，為地下水污染防治等提供了參考。蘭村泉域是山西省重點保護的八大巖溶泉域之一，是太原市的主要供水水源之一，多年來，泉域內(nèi)水源地一直處在超采狀態(tài)，地下水位大幅度下降，同時泉域內(nèi)污染物排放量與日俱增，出現(xiàn)了地下水污染等水環(huán)境問題。為確保蘭村泉域地下水資源的可持續(xù)開發(fā)利用，對地下水污染原因進行研究是非常必要和有意義的。基于此，在現(xiàn)場踏勘及有關資料分析的基礎上，對蘭村泉域地下水污染原因進行了研究，提出了地下水可持續(xù)開發(fā)利用對策，以期為蘭村泉域地下水資源保護與管理提供科學依據(jù)。

1 泉域概況

蘭村泉域位于太原市東北部，總面積為2 500 km2，行政區(qū)域包括陽曲縣全部、尖草坪區(qū)大部和杏花嶺區(qū)、萬柏林區(qū)、古交市及迎澤區(qū)少部。泉域東部、西部為基巖山區(qū)，其中灰?guī)r裸露區(qū)面積1 360 km2，灰?guī)r淺埋區(qū)面積481 km2。中部地勢相對平緩，為太原斷裂凹陷地區(qū)，其中棋子山以南為太原盆地，1海拔高程在755～810 m之間，面積為169 km2;棋子山以北為黃土覆蓋區(qū)—灰?guī)r深埋地帶，面積為490 km2。泉域?qū)倥瘻貛О敫珊导撅L型大陸性氣候，四季分明。多年平均氣溫9.5℃，降雨多集中在七、八、九月份，年平均降水量為459.5 mm，年平均蒸發(fā)量為1 798.3 mm。泉域河流水系主要是黃河流域汾河水系，汾河發(fā)源于管涔山南麓雷鳴寺，經(jīng)靜樂流入汾河水庫，過古交從掃石進入蘭村泉域，經(jīng)汾河二庫、出蘭村峽谷后折向南流，過蘭村、三給出蘭村泉域，在泉域內(nèi)總長度為45.5 km。泉域地勢總趨勢北高南低，東西兩側(cè)高，中間低，地形特點是從山區(qū)向盆地呈階梯狀下降。地貌類型有剝蝕構(gòu)造地貌、侵蝕堆積地貌及流水堆積地貌。泉域地層出露比較齊全，區(qū)內(nèi)出露地層由老到新有:上太古界五臺系，古生界寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系，中生界三疊系，新生界新近系和第四系。泉域地下水類型主要為松散層孔隙地下水及巖溶地下水。蘭村泉位于尖草坪區(qū)上蘭村，其出露地點恰為汾河向太原盆地的入口處。蘭村泉主要由大海子泉與小海子泉組成，泉口出露標高為810.92 m，為非全排型巖溶大泉。

2 泉域地下水污染原因

2.1 污染物入滲

1)由于泉域內(nèi)部分市政管網(wǎng)水處理設施不鍵全，導致許多未經(jīng)處理或未達標的工業(yè)廢水、生活污水直接排入當?shù)睾恿鳌B坑或任意漫流，入滲污染地下水。

2)在一些農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)，農(nóng)民采用未經(jīng)任何處理且含有大量有毒有害微量元素和有機物的廢污水進行灌溉，由于不符合灌溉水標準，隨著灌溉水入滲補給，對地下水造成了很大污染。

3)一些地段的排污河道、溝渠及污水蓄水池等缺少補砌，滲漏嚴重，在地表土防污差的情況下，污染物呈帶狀或面狀入滲，污染地下水。

4)部分地區(qū)的生活垃圾等固體廢物露天堆放，未采取任何防護措施，經(jīng)降水沖刷淋溶后，污染物入滲進入地下含水層，造成地下水污染。

5)太原市很多企業(yè)以燃煤作為主要燃料結(jié)構(gòu)，由于未采取先進的除塵措施，在燃燒的過程中，產(chǎn)生大量廢氣、煙塵，對大氣造成污染，致使降雨為酸雨，含有多種污染組分，入滲補給地下水后造成地下水污染。

6)泉域內(nèi)農(nóng)民對化肥、農(nóng)藥等的過量使用，在污染土壤的同時，因灌溉和降水的淋溶作用，導致農(nóng)業(yè)污染物進入含水層，污染了地下水。

2.2 地下水開采

由于蘭村泉域地下水為多層組混合開采，在成井工藝不佳及鉆孔套管未堵塞好的條件下，溝通了不同水質(zhì)含水層，造成了不同含水層之間的污染。另外，多年來太原市經(jīng)濟的發(fā)展及人口的增多，造成泉域地下水嚴重超采，形成大面積地下水位降落漏斗，水動力條件發(fā)生改變，引起水質(zhì)不佳的淺層地下水越流補給深層地下水，對深層地下水造成污染。

2.3 水環(huán)境化學條件變化

由于泉域地下水的超采，地下水位大幅持續(xù)下降，降落漏斗內(nèi)的氧化還原條件增強，促使土體和污染物中有機物質(zhì)快速分解，CO2增多，加快土體中難溶的方解石、白云石溶解，Ca、Mg離子轉(zhuǎn)入地下水中，造成地下水總硬度升高。另外，蘭村泉域內(nèi)煤礦的大規(guī)模開采改變了地下水的自然循環(huán)過程，使地下水產(chǎn)匯流條件和補徑排條件發(fā)生改變，長期而大量的礦井疏干排水不僅使地下水位大幅度下降，而且造成煤層上覆含水層的破壞，并使得影響范圍內(nèi)的地下水被污染，出現(xiàn)高硫酸根、高硬度污染的特點。同時，礦區(qū)煤矸石在長期的降水淋濾作用下，污染物下滲進入地下含水層，導致地下水無機鹽類組分含量升高，造成地下水污染。

2.4 部分地區(qū)地下水原生本底值異常

在泉域陽曲縣的東北、西北等變質(zhì)巖山區(qū)，地下水含碘量偏低，造成那里缺碘性地方病比較普遍。在某些石灰?guī)r地區(qū)，因石膏含量較高，在地下水的作用下，該區(qū)地下水中硫酸根、總硬度及礦化度含量增高甚至超標，無法飲用。

3 地下水可持續(xù)開發(fā)利用對策

3.1 嚴格執(zhí)行水資源保護區(qū)管理制度

對于《太原市蘭村泉域水資源保護條例》中劃分的一級保護區(qū)、二級保護區(qū)、三級保護區(qū)，必須嚴格執(zhí)行水資源分區(qū)保護與管理制度，并做好宣傳，提高人們的水資源保護意識。嚴禁在保護區(qū)內(nèi)建設污染企業(yè)，嚴禁利用滲坑、滲溝排放廢污水，嚴禁堆放廢渣、垃圾，所有排污溝、渠應全部硬化和密封，嚴禁下滲污染地下水。

3.2 地下水開發(fā)規(guī)劃合理

泉域地下水開發(fā)利用規(guī)劃要合理，要報有關水資源管理部門批準及備案，經(jīng)批準的規(guī)劃是開發(fā)利用地下水的基本依據(jù)，不允許擅自違背、盲目開發(fā)或過量開發(fā)。同時結(jié)合太原市的引用黃河水工程，逐步壓縮泉域地下水的開采量，當?shù)叵滤换謴偷揭欢ǔ潭群螅瑸楸苊獾叵滤簧仙斐傻呢撚绊懀龠m當增大地下水開采量，但必須限制在各地下水允許開采量范圍內(nèi)。

3.3 加大節(jié)約用水力度

在泉域內(nèi)必須加大計劃用水和節(jié)約用水管理，加強水資源的合理配置，堅持“開源與節(jié)流”并重的原則，促進工礦企業(yè)加強節(jié)水技術改造，減少用水量，提高水的利用率，強化節(jié)水型技術政策和技術標準的貫徹執(zhí)行力度，開展創(chuàng)建節(jié)水型企業(yè)和節(jié)水型社會活動。

3.4 加大污廢水和固體廢物治理力度

對泉域內(nèi)的排污企業(yè)進行全面治理，實行污染物總量控制排放制度，努力做好污水資源化，否則依法進行關、停或限期搬遷。依據(jù)《水污染防治法》，結(jié)合相關的政策性法規(guī)，再建一些污廢水處理廠，使所有污廢水徹底達標排放。對于生活垃圾等固體廢物，運往指定的填埋場進行衛(wèi)生填埋處理，并加強監(jiān)督、檢查。

3.5 大力開發(fā)清潔煤技術

為防止酸雨污染地下水，泉域內(nèi)的所有燃煤企業(yè)應大力開發(fā)清潔煤技術，嚴格按照《防治煤煙型污染技術政策的規(guī)定》執(zhí)行，最終減少大氣環(huán)境中的污染物。

3.6 進行建設項目水環(huán)境影響評價

為避免建設項目在建設及運營過程中對泉域水環(huán)境造成影響和破壞，必須嚴格進行建設項目對蘭村泉域水環(huán)境影響評價。依據(jù)《山西省泉域水資源保護條例》有關規(guī)定，在泉域范圍內(nèi)新建、改建、擴建工程項目，建設單位須持有環(huán)境保護行政主管部門和主管該泉域的水行政主管部門批準的對泉域水環(huán)境影響的評價報告，計劃部門方可立項。

3.7 進行建設項目水資源論證

為避免建設項目取用水和退水對泉域地下水資源造成影響，必須嚴格進行建設項目水資源論證。建設項目水資源論證是為取水許可制度服務的，必須堅持科學發(fā)展觀，推進建設項目水資源論證工作的順利開展。否則，水行政主管部門不予受理取水許可手續(xù)。

3.8 引導農(nóng)民科學施肥和噴灑農(nóng)藥

各級政府部門要積極引導泉域內(nèi)農(nóng)民在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中科學施用肥料和噴灑農(nóng)藥，減少化肥和農(nóng)藥的使用量，達到保護土壤和地下水的目的。

3.9 退耕還林，退牧還草

為有效增加泉域的降雨入滲補給量，減少水土流失，在一些不適于耕種的山區(qū)，要加強引導與宣傳，積極鼓勵農(nóng)民退耕還林，加強植樹造林及提高造林成活率。在一些山區(qū)實行退牧還草，嚴禁牛羊進入，逐步恢復植被。

3.10 加強地下水動態(tài)監(jiān)測工作

為預測地下水資源及水環(huán)境未來變化趨勢，必須全面完善泉域水資源監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)，定時分析監(jiān)測地下水數(shù)據(jù)，以掌握地下水水質(zhì)、水量現(xiàn)狀及動態(tài)變化，查清地下水污染源和污染成因，為制定科學的污染治理方案提供依據(jù)。

4 結(jié)語

(1)蘭村泉域地下水污染與以下因素有關:①污染物入滲;②地下水開采;③水環(huán)境化學條件變化;④部分地區(qū)地下水原生本底值異常。

(2)本文提出的地下水可持續(xù)開發(fā)利用對策為蘭村泉域地下水保護與管理提供科學依據(jù)。

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Study on Causes of Groundwater pollution and its Sustainable Exploitation and Utilization Countermeasuresin Lancun Spring Basin

ZHANG Zhi－xiang，ZHANG Yong－bo，ZHAO Xue－h(huán)ua
(Water conservancy Science and Engineering shool，Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，Shanxi)

In order to guarantee sustainable exploitation of groundwater resources for Lancun Spring Basin，the article studies the causes of groundwater pollution on the basis of field observation?and relative data analysis.The results indicate that the groundwater pollution in the area is related to the following factors such as(1)pollutant infiltration;(2)ground water exploitation;(3)the change of the water environmental chemistry conditions;and(4)the original background value of ground water are abnormal in some regions.The countermeasures of sustainable development of groundwater are presented.Results can provide scientific basis for the protection and management of ground water resources of Lancun Spring Basin.

Lancun spring basin;groundwater pollution;sustainable development and countermeasure

X523:P641.8

A

1004－1184(2012)03－0052－02

2012－03－12

國家自然科學基金資助項目(40901018)

張志祥(1970－)，男，山西永濟人，工學碩士，主要從事水文水資源教學與研究工作。