物探技術(shù)下廢物處置場(chǎng)地下水污染地質(zhì)勘查方法研究

文章編號(hào)：1674-6139（2025）06-0139-06

中圖分類號(hào)：X830.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Geological Exploration Method of Groundwater Pollution in Waste Disposal Site under Geophysical Exploration Technology

Wang Kai1，2

（1.Mineral Resources Exploration Center of Henan Geological Bureau，Zhengzhou 45Oo0o，China; 2.Natural Resources Scienceand Technology Innovation Centerof HenanProvince（Geophysical DeepExplorationResearch）， Zhengzhou 450012，China）

AbstractTherearevarioustyesofpolutantsinwastedisposalsites.Themigration，transformationanddistributionesf dfferentpoltantsindergndmdaaredintcinceasediultyfgicaleploatioofondatelti Therefore，researchongeologicalexplorationmethodsforgoundwaterpolutioninwastedisposalsitesundergeophysicaltechologis needed.Takingawastedisposaliteicertainprovinceasthresearhobectgeophsicalexplorationwasaredouttoraftege physicaltechnologylayoutaccordingtoteselectionofsurveylnedirectiondesignofsurveylinequantity，determinationofsalend surveynetwordensityOnthebsisofdividingteastedisposalsiteintowastestackingreaandastetreatmentarea，thissudyused electricalgroudwaterdetector，geologicalradardetectorandwaterqualityrapiddetectioninstrumenttoconductgeologicalurvyof groundwaterpolutionTersultsdicatetatistodcanefecielycheeaccurateientificationndquantitativeinvestigationf waterpollution in waste disposal sites.

Keywordsgeopsicalexplortontecholog；lectricgoundaterdeecto；astedspsalsite；oudwatepolutio；loicalar

前言

廢物處置場(chǎng)作為現(xiàn)代社會(huì)處理工業(yè)廢棄物及生活垃圾的重要場(chǎng)所，運(yùn)營(yíng)過(guò)程中會(huì)涉及對(duì)環(huán)境和生態(tài)的潛在影響[1]。現(xiàn)階段，廢物處置場(chǎng)通常通過(guò)填埋、焚燒等方式處理各類廢棄物，這些廢棄物中往往含有有毒有害物質(zhì)。在長(zhǎng)期的自然作用及人為因素影響下，這些有害物質(zhì)可能通過(guò)滲透、淋濾等方式進(jìn)入地下水系統(tǒng)，造成地下水污染。

地下水污染一旦發(fā)生，影響范圍廣泛且深遠(yuǎn)。基于此，對(duì)廢物處置場(chǎng)地下水污染進(jìn)行地質(zhì)勘查具有重要意義[2-3]。物探技術(shù)，作為現(xiàn)代地質(zhì)勘查的重要手段，以非侵入性、高效性及精確性等特點(diǎn)，在地質(zhì)探測(cè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。原理主要基于物理學(xué)中的聲、電、磁等理論，通過(guò)測(cè)量地下介質(zhì)對(duì)物理場(chǎng)的響應(yīng)，揭示地下巖層的分布、構(gòu)造及性質(zhì)。在礦產(chǎn)資源勘探、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)、城市地下管線檢測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域，物探技術(shù)都發(fā)揮了重要作用。鑒于物探技術(shù)在地質(zhì)探測(cè)中的廣泛應(yīng)用及優(yōu)勢(shì)，將其應(yīng)用于廢物處置場(chǎng)地下水污染地質(zhì)勘查具有可行性。

綜上所述，針對(duì)當(dāng)前廢物處置場(chǎng)中地下水污染地質(zhì)勘查效果差的問(wèn)題，此研究以運(yùn)用物探技術(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)廢物處置場(chǎng)地下水污染地質(zhì)勘查方法，為地下水污染的治理與修復(fù)提供有力支持。

1 研究地概況介紹

為實(shí)現(xiàn)對(duì)廢物處置場(chǎng)地下水污染的治理，選擇一處典型的廢物處置場(chǎng)為研究對(duì)象，進(jìn)行地質(zhì)勘探，通過(guò)分析地理位置、地質(zhì)條件、水文條件以及地下水污染情況，探討該廢物處置場(chǎng)進(jìn)行地下水污染地質(zhì)勘察的必要性。

此次選擇的廢物處置場(chǎng)位于中國(guó)某省東部平原地區(qū)，該地區(qū)屬暖溫帶季風(fēng)氣候，四季分明，降水主要集中在夏季，從整體地理環(huán)境來(lái)看，選取的廢物處置場(chǎng)所在省份的地勢(shì)較為平坦，地形起伏較小，且以沖積平原為主。綜合該廢物處理場(chǎng)所處省份的地質(zhì)條件，所在區(qū)域內(nèi)的地層主要為第四紀(jì)沉積物，包括黏王、砂土、粉土等，具體含量為：

（1）黏土：含量數(shù)值范圍為 20%～45% ，均值約為 30% ;（2）砂土：含量的平均值為 50% ，最大含量值為60% ，最小值為 40% ：（3）粉土：含量數(shù)值范圍為 10%～20% ，平均值為 15% 。

除了對(duì)地層土質(zhì)的含量分析之外，還需要對(duì)該廢物處置場(chǎng)的水文條件即對(duì)地下水位進(jìn)行判斷，水位高低會(huì)直接關(guān)系到地下水污染的風(fēng)險(xiǎn)[4-5]。該地區(qū)地下水主要來(lái)源于大氣降水及地表水的補(bǔ)給，地下水流向總體呈自西向東，流速較慢，有利于污染物的積累與擴(kuò)散。并且由于該地區(qū)工業(yè)與農(nóng)業(yè)活動(dòng)頻繁，人類活動(dòng)對(duì)地下水水質(zhì)的影響也不容忽視。通過(guò)工業(yè)活動(dòng)和農(nóng)業(yè)活動(dòng)產(chǎn)生的廢棄物和生活垃圾，均需要通過(guò)該廢物處置場(chǎng)進(jìn)行銷毀，在廢棄物處理過(guò)程中若出現(xiàn)處置不當(dāng)?shù)那闆r，極容易影響地下水水質(zhì)，造成嚴(yán)重的污染后果。綜合現(xiàn)階段該廢物處置場(chǎng)的主要廢棄物處理類型，分析能夠影響地下水水質(zhì)污染源和污染類型，見(jiàn)表1。

由表1可知，該廢物處置場(chǎng)地理位置優(yōu)越，但地質(zhì)條件與水文條件較為復(fù)雜，地下水污染風(fēng)險(xiǎn)較高，對(duì)該廢物處置場(chǎng)進(jìn)行地下水污染地質(zhì)勘察顯得尤為必要。

2物探技術(shù)應(yīng)用過(guò)程

通過(guò)相關(guān)技術(shù)對(duì)廢物處置場(chǎng)地下水污染地質(zhì)進(jìn)行勘察，可以了解污染物的分布范圍、遷移規(guī)律及污染程度，為制定有效的污染防治措施提供科學(xué)依據(jù)[]。此次選擇物探技術(shù)作為勘察方法中的核心技術(shù)，通過(guò)布置和儀器設(shè)備選擇，確定物探技術(shù)在地下水污染地質(zhì)中的勘察方式。

2.1 物探布置方法

將物探技術(shù)應(yīng)用在廢物處置場(chǎng)地下水污染地質(zhì)勘察中，目標(biāo)要覆蓋整個(gè)廢物處置場(chǎng)及其周邊可能受影響的區(qū)域，以此獲取與地下水污染相關(guān)的各類數(shù)據(jù)信息[7-8]。在考慮地形地貌、地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，分別通過(guò)測(cè)線布置、測(cè)線方向選擇以及工作比例尺和測(cè)網(wǎng)密度的設(shè)計(jì)，完成物探技術(shù)的布置應(yīng)用。

由于此次對(duì)廢物處置場(chǎng)的主要污染源進(jìn)行了詳細(xì)分析，但不同污染物對(duì)地下水污染的具體情況為未知狀態(tài)，因此，綜合測(cè)線方向的選擇原則，以主測(cè)線加輔側(cè)線相結(jié)合的方式進(jìn)行測(cè)線布置。根據(jù)廢物處置場(chǎng)的規(guī)模和形狀，在考慮現(xiàn)場(chǎng)操作可行性和安全性的基礎(chǔ)上，確定主測(cè)線數(shù)量的基礎(chǔ)上增加輔助測(cè)線。

此次處置場(chǎng)的規(guī)模為大型，整體占地面積約為18 000m² ，長(zhǎng)度為 600m ，寬度為 300m ，綜合主測(cè)線和輔助測(cè)線的布置要求，共設(shè)計(jì)20條主測(cè)線，每一條主測(cè)線的間距為 40m ，并分別在廢棄物堆放區(qū)和處理區(qū)額外布置3條和7條輔助測(cè)線，為區(qū)分主測(cè)線與輔助測(cè)線，每一條輔助測(cè)線的間距為 30m 。在布置完主測(cè)線和輔助測(cè)線后，需要確定物探技術(shù)的工作比例尺以及測(cè)網(wǎng)密度，其中，工作比例尺用于后續(xù)物探數(shù)據(jù)的解釋和地圖制作，需要根據(jù)探測(cè)精度和成果展示需求進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)；而測(cè)網(wǎng)密度是測(cè)線間距和測(cè)點(diǎn)間距的組合，會(huì)直接影響到物探數(shù)據(jù)的空間分辨率和探測(cè)精度。各自計(jì)算方式為式（1）-式（2）：

式（1）中， Q 為工作比例尺參數(shù)； W 為處置場(chǎng)場(chǎng)地的實(shí)際長(zhǎng)度； E_r 為在地圖上的長(zhǎng)度，即后續(xù)展示成果時(shí)在地圖上表示的長(zhǎng)度，可以根據(jù)具體情況進(jìn)行變化。而對(duì)工作比例尺的調(diào)整，可以清楚地展示處置場(chǎng)場(chǎng)地內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造、污染源位置和污染物分布等信息。式（2）中，A為測(cè)網(wǎng)密度； S（D） 為主測(cè)線間距； S（H） 為輔助測(cè)線間距； S（F） 為測(cè)點(diǎn)間距。通過(guò)合理的測(cè)線布置、方向選擇、工作比例尺確定和測(cè)網(wǎng)密度確定，實(shí)現(xiàn)物探技術(shù)對(duì)廢物處置場(chǎng)地下水污染進(jìn)行地質(zhì)勘察的應(yīng)用。

2.2 儀器設(shè)備及觀測(cè)方法

采用物探技術(shù)進(jìn)行廢棄處置場(chǎng)地下水污染地質(zhì)勘察與探測(cè)時(shí)，不同的探測(cè)儀器應(yīng)用的范圍以及呈現(xiàn)的探測(cè)效果，會(huì)具有差異性[9-10]。為驗(yàn)證此次設(shè)計(jì)的勘察方法適用于大多數(shù)的探測(cè)儀，選擇三種探測(cè)儀器進(jìn)行綜合觀測(cè)方法設(shè)計(jì)，分別為電法地下水探測(cè)儀、地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)儀、水質(zhì)快速檢測(cè)儀器。

將選擇的三組探測(cè)儀用于廢物處置場(chǎng)地的地下水污染地質(zhì)勘察，為詳細(xì)地分析每一組儀器的探測(cè)效果，根據(jù)此次選擇廢物處置場(chǎng)地的工作區(qū)域，以及測(cè)線布置區(qū)域，劃分廢物處置場(chǎng)地為廢物堆放處以及處置區(qū)，其中，廢物堆放處測(cè)區(qū)中共計(jì)含有8條主測(cè)線、3條輔助測(cè)線，廢棄物處理區(qū)含有12條主測(cè)線、7條輔助測(cè)線。在每條測(cè)線中選擇一組關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行布置，具體情況見(jiàn)圖1。

根據(jù)圖1所示，對(duì)此次選擇的廢物處置場(chǎng)進(jìn)行區(qū)域劃分，“Z、A”表示主測(cè)線，“X、S”表示輔助測(cè)線，除此之外，此次選擇的三組探測(cè)儀器，均具有高分辨率。在對(duì)應(yīng)的測(cè)線中，同時(shí)安裝電法地下水探測(cè)儀和地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)儀以及水質(zhì)快速檢測(cè)儀器。其中，電法地下水探測(cè)儀用于地下水污染范圍的初步勘查，地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)儀用于對(duì)照勘察，減少勘察誤差。當(dāng)電法地下水探測(cè)儀和地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)儀的探測(cè)數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)生異常時(shí)，直接利用水質(zhì)快速檢測(cè)儀器對(duì)水樣中的多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行快速檢測(cè)，分別為pH值、溶解氧共同完成廢物處置場(chǎng)地地下水污染情況的勘察。電法地下水探測(cè)儀需要進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)換，計(jì)算方式如式（3）：

式（3）中， g 為裝置系數(shù)； 為電位差； b 為供電電流； mnn 為電阻率。而地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)儀直接通過(guò)反射信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行解釋即可，具體方式為：將地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)儀的天線放置在測(cè)線上，并啟動(dòng)雷達(dá)進(jìn)行掃描，掃描過(guò)程中雷達(dá)會(huì)發(fā)射高頻電磁波，并實(shí)現(xiàn)反射信號(hào)的接收，在獲取到反射信號(hào)后，通過(guò)反射信號(hào)的強(qiáng)度判斷地下水質(zhì)情況，劃分標(biāo)準(zhǔn)為：

（1）存在較弱的反射信號(hào)：此時(shí)地下水污染發(fā)生的可能性較低；（2）存在較強(qiáng)的反射信號(hào)：說(shuō)明地下水存在污染情況；（3）存在中等的反射信號(hào)：說(shuō)明地下水可能受到污染，此時(shí)，可以對(duì)照電法地下水探測(cè)儀的探測(cè)結(jié)果。

根據(jù)探測(cè)儀器的選擇以及布置情況，對(duì)應(yīng)探測(cè)儀器，為保證對(duì)廢物處置場(chǎng)地區(qū)域內(nèi)地下水污染情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，連接自動(dòng)采樣儀進(jìn)行水樣的自動(dòng)采集，采集時(shí)間間隔設(shè)置為1h，基于此，實(shí)現(xiàn)適合長(zhǎng)時(shí)間、大范圍的連續(xù)監(jiān)測(cè)。

3勘查結(jié)果與分析

為驗(yàn)證采用的物探技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)廢物處置場(chǎng)地地下水污染有效勘探，調(diào)取所研究廢棄物處置場(chǎng)的歷史記錄數(shù)據(jù)，通過(guò)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬測(cè)試。從調(diào)取結(jié)果可知，廢棄物處置場(chǎng)曾發(fā)生過(guò)3次重大污染事故，具體如下：

（1）第1次污染事故：發(fā)生在廢棄物堆放區(qū)，主要是長(zhǎng)時(shí)間堆放，以及堆放物中重金屬的殘留，導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)地下水的水質(zhì)產(chǎn)生重金屬污染；

（2）第2次污染事故：發(fā)生在廢棄物處理區(qū)，主要是處理過(guò)程中存在處理不當(dāng)問(wèn)題，導(dǎo)致廢棄物處理物中仍含有較高的重金屬的殘留，該區(qū)域內(nèi)地下水水質(zhì)表現(xiàn)為重金屬污染；

（3）第3次污染事故：同時(shí)發(fā)生在廢棄物堆放區(qū)和處理區(qū)，同樣為重金屬污染。

根據(jù)研究區(qū)域內(nèi)3次重大污染事故的調(diào)取和具體分析，其產(chǎn)生的污染情況符合測(cè)試要求，具有污染類型多樣性以及復(fù)雜性。直接模擬3次污染情況，并通過(guò)此次設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行探測(cè)，結(jié)果見(jiàn)圖2。

如圖2所示，在對(duì)3次污染事故模擬時(shí)，所設(shè)計(jì)的方法提供的勘察結(jié)果，與實(shí)際的異常情況相符合，且兩組探測(cè)設(shè)備的勘察結(jié)果可以起到相互對(duì)照的作用，具有瞬時(shí)勘察水質(zhì)異常的效果。為具體驗(yàn)證勘察方法的實(shí)際效果，整理第2次污染事故的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3中給出了設(shè)計(jì)方法對(duì)水質(zhì)污染情況的勘察結(jié)果，在不同測(cè)點(diǎn)內(nèi)探測(cè)到的是數(shù)據(jù)，綜合歷史數(shù)據(jù)可以證明所設(shè)計(jì)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水質(zhì)污染的檢測(cè)，具有應(yīng)用價(jià)值。除此之外，在勘察結(jié)束后，廢物處理場(chǎng)可以根據(jù)勘察數(shù)據(jù)，及時(shí)進(jìn)行水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，采取必要的措施，保證地下水環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

4結(jié)束語(yǔ)

廢物處置場(chǎng)發(fā)生水污染會(huì)通過(guò)地下水的滲透和擴(kuò)散，污染周圍的水體和土壤，進(jìn)而破壞生態(tài)平衡，降低地區(qū)的環(huán)境功能等級(jí)，這種污染可能長(zhǎng)期存在，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的健康和穩(wěn)定構(gòu)成威脅。文章通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)的物探設(shè)備，設(shè)計(jì)物探技術(shù)下針對(duì)廢物處置場(chǎng)地下水污染的探勘方法。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，電法地下水探測(cè)儀與地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)儀可以實(shí)現(xiàn)探測(cè)數(shù)據(jù)的雙重驗(yàn)證，在同時(shí)發(fā)現(xiàn)兩組儀器數(shù)據(jù)異常時(shí)，水質(zhì)快速檢測(cè)儀器可以直接對(duì)水樣進(jìn)行檢測(cè)，為廢物處置場(chǎng)地下水污染的治理提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支持，促進(jìn)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。證明了物探技術(shù)在地下水污染地質(zhì)勘查中的實(shí)用性，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢物處置場(chǎng)地下水污染狀況的準(zhǔn)確識(shí)別與定量勘察，為后續(xù)的污染治理及環(huán)境修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳帆，史浙明，賈永鋒，等.場(chǎng)地污染地下水抽出處理系統(tǒng)井群加權(quán)優(yōu)化方法研究[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2024，51（1）：201-214.

[2]王勝藍(lán)，蔣月，馬杰，等.基于蒙特卡羅模擬的危險(xiǎn)廢物處置場(chǎng)地下水重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].有色金屬（冶煉部分），2024（1）：143-153.

[3]邵昌盛，饒魁元，馮永來(lái)，等.綜合物探技術(shù)在德陽(yáng)市淺層地質(zhì)體探測(cè)中的應(yīng)用[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2023，50（4）：465-472.

[4]孟美杉，顧海波，孫杰夫，等.EVS耦合三維地質(zhì)模型在地下水污染修復(fù)中的應(yīng)用[J].地質(zhì)論評(píng)，2023，69（增刊1）：378-380.

[5]張行洲，殷樂(lè)宜，陳堅(jiān)，等.考慮污染物擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)的場(chǎng)地地下水污染多層次風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2023，50（2）：160-170.

[6]顏雪松，周正琛，胡成玉.基于貝葉斯的地下水污染源識(shí)別方法綜述[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2022，50（10）：104-114.

[7]王紅梅，董書(shū)寧，王鵬翔，等.復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦地下水監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)[J].西安科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2022，42（3）：501-511.

[8]李露露，張秋蘭，李星宇，等.高放廢物深地質(zhì)處置地下水?dāng)?shù)值模擬應(yīng)用綜述[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2022，49（2）：43-53.

[9]劉治國(guó)，方樟，趙思遠(yuǎn)，等.潮汐作用對(duì)濱海垃圾填埋場(chǎng)地下水污染物遷移影響模擬研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2022，42（6）：147-154.

[10]孫旭，陳開(kāi)銀，熊英舉，等.地下水污染識(shí)別與治理方法研究—評(píng)《垃圾填埋場(chǎng)地下水污染識(shí)別與修復(fù)技術(shù)》[J].濕地科學(xué)與管理，2022，18（5）：73.