地表水污染对地下水质影响试验研究

付铭韬 臧红霞

（河南省水文水资源局 郑州 450000 商丘水文水资源勘测局 商丘 476000）

地表水污染对地下水质影响试验研究

付铭韬 臧红霞

（河南省水文水资源局 郑州 450000 商丘水文水资源勘测局 商丘 476000）

为探索地表水污染对地下水质的影响程度，本研究选取平原区污染严重的河流——古宋河河段作为试验区域，布设河流观测断面和观测井，进行地下水位、水质及地表水质监测，渗透系数实验等，分析污染物浓度之间的相关性，探索河流污染对地下水质影响范围和程度。

河流 污染 地下水质 影响

长期污染的河流对地下水的影响是复杂的物理、化学和生化反应过程，不同的水环境、不同的污染物质、不同的地质条件、不同的土壤条件下，地表水对地下水质影响的差异是很大的。为了探索河流污染对地下水影响的程度，选取平原区严重污染河流——古宋河开展地表水污染对地下水质影响试验性研究。

1 古宋河概况

古宋河位于豫东平原，发源于民权县孙六乡任庄村，流经宁陵县、梁园区，于睢阳区李口镇大任楼村入大沙河，全长73.2km，流域面积412km2，平均坡降1/4800，是流经河南省商丘市的一条污染严重河流。

根据商丘水文水资源勘测局对古宋河南关断面的水质监测数据，古宋河常年水质均劣Ⅴ类，主要超标项目有高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、氟化物等。古宋河接纳有城镇生活污水和工业废水，2009年监测古宋河废污水量为1158.42万t：其中工业污水排放量为628.62万t，占总量的54.3%；混合式废水排放量529.8万t，占总量的45.7%。

2 监测断面及监测指标

本研究选取了古宋河老南关、红旗二闸两个地表水监测断面，共布设两组地下水监测井，一组沿老南关断面垂直河流方向，在左岸新打监测井5个，距岸边距离分别为：10、20、30、40、90m。另一组沿红旗二闸断面垂直河流方向，在左岸新打监测井6 个，距岸边距离分别为：5、10、20、30、40、90m。测点布设见图1。监测水质项目有pH值、总硬度、氯化物、硫酸盐、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氟化物、高锰酸盐指数、化学需氧量、挥发酚、总磷、氰化物、砷、汞、镉、铜、锌、六价铬、铅、铁、锰共22项。后期主要监测氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氟化物、高锰酸盐指数、化学需氧量、挥发酚等重污染项目。

3 水质监测数据分析

3.1 污染物浓度分布情况

选取8月12日至10月15日之间监测的高锰酸盐指数进行污染物浓度分布分析，其中，老南关监测结果见图2。

从浓度分布图来看，地表水水质浓度变化幅度大于地下水浓度变化幅度，地下水浓度随地表水变化趋势不明显。

3.2 污染物浓度随时间变化

表1 渗透试验监测数据

从高锰酸盐指数的浓度分布可以看出河水污染物浓度远大于地下水污染物浓度，而且在土壤介质中衰减很快。为了解地表和地下水中污染物随时间变化过程，采用2009年8月12日至2010年6月28日老南关断面地表水和地下水中高锰酸盐指数浓度进行分析，该时间过程如图3。

从变化图可以看到，地表水中高锰酸盐指数浓度随时间变化较大；各地下水监测井高锰酸盐指数浓度相差不大且随时间变化很小，从污染物浓度随时间变化图来看，地表水和地下水中的污染物没有明显的相关性。

4 渗透系数试验

渗透系数K，也称水力传导系数，是一个重要的水文地质参数。本次试验采用现场试验法测定河道底泥的渗透系数，试验共选取3个断面，其中老南关断面命名为Ⅰ断面，红旗二闸断面为Ⅲ断面，在此两断面的大致中间位置选取Ⅱ断面。老南关断面测定结果见表1。

测试结果显示三个渗透系数试验断面的渗透系数都非常小，且相差甚微，平均值为0.0035m/d。天然条件下河流渗透一般是符合达西定律的，由达西渗透公式Q=kAI知：当渗透系数k非常小时，河流对地下水的补给也是非常小的。由于污染物的转移必须依附于水的运移，当河流对地下水的补给非常小时，所能从河水中迁移至地下水的污染物质也非常少。

5 地表水和地下水污染物关系分析

从河流污染对地下水影响研究物理过程来看，在河水与地下水存在浓度差和水位差条件下，污染物通过土壤介质在地下含水层中扩散运移，并沿程衰减，污染物在土壤含水层中运移有一个时间过程，为了考虑污染物运移时间过程，采取渐进错位相关分析法，首先分析两个断面上的1号井，即河水与地下水1号井26组监测资料按时间顺序水平对齐排列，由地表水第一次对地下水第一次测得的资料序列相关得出第一个相关系数；舍去地下水第一次和地表水最后一次，即由地表水第一次对地下水第二次资料序列相关，得出第二个相关系数；依次舍去地下水资料序列前诸次，删除地表水资料序列后诸次，取中间序列不少于五组资料做相关分析，得出一组系列相关系数值，从中选取最大的一个作为河水与地下水相关关系，而最大相关系数所处的时段可认为是地表水与某处地下水污染物相关的传播时间如图4。

由错位相关分析得出：老南关断面氨氮传播到第1号井的时间分别是126d，高锰酸盐指数传播到第1口井的时间分别为是105d。对其他监测井做氨氮、高锰酸盐指数的相关分析，同样没有明显的关系。

6 结论

在该研究区域所做渗透系数试验表明该区域渗水系数很小，河流污染对地下水影响主要靠污染物在土壤饱和水中的分子扩散和土壤的吸附作用而沿程衰减。因此可以推断该区域地表水污染对地下水的影响可能很小。

对水质监测数据进行污染物浓度分布、污染物随时间变化分析，没有发现地表水和地下水污染物之间存在相关性。此研究可以证明在一定的地质条件下,地表水污染对地下水水质的影响不大