岩溶含水层渗漏污染弥散类型分析——以贵州废渣堆场污染为例

2011-03-19 03:18赵伟丽褚学伟丁坚平

地下水 2011年2期

赵伟丽,褚学伟,董毓 ,丁坚平

(贵州大学资源与环境学院,贵州贵阳 550003)

1 前言

在岩溶地区建废渣堆场,由于堆场中的强酸强碱性废水通过落水洞、溶隙等产生渗漏,进入岩溶含水层,造成对岩溶水的污染,例如,堆场渗漏产生的碱污染、氟污染、磷污染、使水资源开发利用受到影响,严重影响了社会和经济的可持续发展。本文通过对 10个工业废渣堆场岩溶含水层介质特征及污染质运移特征的研究,首次提出管道型、管道裂隙型、裂隙孔隙型及采空区型 4种岩溶渗漏污染的水动力弥类型,为岩溶含水层污染预测评价提供了依据。

2 岩溶渗漏的水动力弥散类型

由于岩溶介质非均匀性,地下水赋存、运移也极不均匀,包气带中落水洞、漏斗、溶缝等发育,使地下水直接与地面和大气相通,因此岩溶含水层抗污染能力差,岩溶水资源环境十分脆弱,极易受污染。通过对废渣堆场所处的地层构成、含水层的水动力条件以及水动力弥散特征的分析,首次将岩溶含水层渗漏污染划分为管道、管道溶隙、裂隙孔隙和采空区 4种渗漏污染类型。

2.1 管道系统渗漏污染类型

废渣堆场位于碳酸盐岩地层裸露的岩溶强发育区,地表岩溶为洼地、落水洞和垂直溶隙,地下岩溶为管道、溶洞。岩溶地下水运动为管道流,地下水位变幅大(±20～50 m),流量变幅可达 20～50倍,水文地质单元边界条件复杂,地下水径流受地质构造控制,因而渗漏途径长而复杂,由于地下水位动态变幅大,渗漏出露点随季节有一定的变化等。所以管道渗漏类型,对岩溶水污染,不仅使污染源所处的含水系统地下水受污染,而且越流使相邻岩溶含水系统及排泄点汇入的地面水(体)受污染,例如扎塘赤泥库、贾家堰磷石膏库,摆纪磷石膏堆场,见表 1。

水动力弥散特征:岩溶地下水运动为管道流,表现为线状弥散特征,污染质浓度在运移过程中变化大,污染浓度损耗小,由渗漏污染点,如图 2.1所示,污染物质浓度明显受污染源浓度变化的影响,两者之间具有很好的对应关系,而且滞后期较短,曲线呈锯齿型,纵向弥散系数为 0.53～0.71m2/s(表 2)。

2.2 管道裂隙渗漏污染类型

废渣堆场位于碳酸盐岩夹碎屑岩地层岩溶强发育区,岩溶介质为管道裂隙型,地下水运动为管道裂隙流,水文地质单元相对清晰,岩溶渗漏受构造裂隙的控制,表现为渗漏途径较短,渗漏量较稳定,造成对地下水的带状污染,例如大坝氟石膏库、贾家堰磷石膏堆场岩溶渗漏污染等,见表 1。

水动力弥散特征:岩溶地下水以管道裂隙流为主,表现为带状弥散特征,污染质浓度在运移过程中变化小,污染浓度损耗大,由渗漏污染点,如表 1、图 2所示,污染浓度随污染源浓度变化而逐渐变化,而且滞后期长,曲线呈圆滑型。纵向弥散系数为 0.15～0.26m2/s(表 2)。

表1 废渣堆场岩溶渗漏类型

2.3 孔隙裂隙渗漏污染类型

废渣堆场位于相对岩溶中等～弱发育区,岩溶介质溶孔、溶蚀裂隙发育且相对稳定,含水层中水力联系相对紧密。例如娄山关地层白云岩,岩溶介质发育具有相对的均匀性,岩溶渗漏可认为符合均匀介质运移规律,浓度水动力弥散曲线符合理论曲线。在进行污染物运移计算与模拟时,可参照均匀介质条件,例如青菜冲赤泥堆场,见表 1、表 3、图 3。纵向弥散系数为 0.015～0.03m2/s(表 2)。