开曼水文地质勘察报告.pdf

' 开曼铝业（三门峡）有限公司110万t/a氧化铝厂地下水环境影响评价水文地质勘察报告郑重声明黄河勘测规划设计有限公司拥有本报告的知识产权。其他单位和个人未经许可，不得翻印、传播或他用，否则我公司保留追究其法律责任的权利。黄河勘测规划设计有限公司YellowRiverEngineeringConsultingCo.，Ltd.二〇一二年十二月 开曼铝业（三门峡）有限公司110万t/a氧化铝厂地下水环境影响评价水文地质勘察报告审查：李清波校核：邹剑峰万伟锋詹志习编写：张海丰苗旺万伟锋邹剑峰卜新峰曾峰牛香玉詹志习魏杰秦建甫陈东亮黄建都刘珊珊主要工作人员：詹志习万伟锋张海丰苗旺邹剑峰牛香玉卜新峰魏杰秦建甫陈东亮黄建都刘珊珊曾峰徐启程潘家锐芦西安李晓东二〇一二年十二月 目录1序言...........................................................................................................................................................11.1任务来源及要求..............................................................................................................................11.1.1任务来源...............................................................................................................................11.1.2工作任务...............................................................................................................................21.2水文地质研究程度..........................................................................................................................31.3工程概况与交通位置......................................................................................................................41.4社会经济概况及地下水开采利用现状...........................................................................................51.4.1社会经济概况.......................................................................................................................51.4.2地下水开发利用现状...........................................................................................................51.5本次勘察工作概况..........................................................................................................................51.5.1勘察依据...............................................................................................................................51.5.2工作量布置...........................................................................................................................61.5.3完成勘察工作量...................................................................................................................81.5.4工作质量评述及质量体系运行情况....................................................................................82区域自然地理及地质概况........................................................................................................................112.1气象水文........................................................................................................................................112.1.1气象.....................................................................................................................................112.1.2水文......................................................................................................................................132.2地形地貌........................................................................................................................................142.3地层岩性与地质构造.....................................................................................................................142.3.1地层岩性..............................................................................................................................142.3.2地质构造..............................................................................................................................162.4区域地震及地震效应.....................................................................................................................163区域水文地质条件....................................................................................................................................173.1地下水类型及其特征....................................................................................................................173.1.1松散岩类孔隙水.................................................................................................................173.1.2黄土裂隙孔隙水.................................................................................................................183.2地下水补给、径流及排泄条件....................................................................................................193.2.1地下水的补给.....................................................................................................................193.2.2地下水的径流.....................................................................................................................203.2.3地下水的排泄.....................................................................................................................203.3地下水化学特征............................................................................................................................213.4地下水动态特征............................................................................................................................223.5地下水开发利用中存在的问题....................................................................................................233.5.1区域地下水位持续下降.....................................................................................................233.5.2泉点干枯、河道断流.........................................................................................................243.5.3地下水污染.........................................................................................................................244勘察区水文地质条件...............................................................................................................................254.1勘察区地质环境特征....................................................................................................................254.1.1地形地貌.............................................................................................................................254.1.2地层岩性.............................................................................................................................284.2勘察区水文地质特征....................................................................................................................30I 4.2.1地下水类型及含水岩组.....................................................................................................304.2.2地下水富水性.....................................................................................................................314.2.3地下水位埋深及补径排特征.............................................................................................324.2.4地下水化学特征.................................................................................................................335水文地质参数计算及选取........................................................................................................................355.1抽水试验.........................................................................................................................................355.1.1抽水试验工作概述.............................................................................................................355.1.2抽水试验计算公式的选取.................................................................................................365.1.3试验成果的整理与计算.....................................................................................................385.1.4试验结果分析.....................................................................................................................455.2渗水试验.........................................................................................................................................465.2.1渗水试验概述.....................................................................................................................465.2.2渗水试验计算公式的选择.................................................................................................475.2.3试验成果的整理与计算.....................................................................................................485.2.4试验结果分析.....................................................................................................................535.3注水试验.........................................................................................................................................545.3.1注水试验概述.....................................................................................................................545.3.2注水试验计算公式的选择.................................................................................................545.3.3试验成果的整理与计算......................................................................................................545.3.4试验结果分析.....................................................................................................................605.4弥散试验.........................................................................................................................................615.4.1弥散试验工作概述.............................................................................................................615.4.2弥散试验计算公式的选择.................................................................................................625.4.3试验成果的整理与计算.....................................................................................................645.5室内试验.........................................................................................................................................665.6水文地质参数的选取.....................................................................................................................796地下水资源评价........................................................................................................................................816.1地下水资源量评价........................................................................................................................816.1.1厂区水均衡及地下水补给资源量计算.............................................................................816.1.2赤泥库区水均衡及地下水补给资源计算.........................................................................856.2地下水环境质量现状评价............................................................................................................966.2.1评价标准.............................................................................................................................966.2.2地下水质量级别.................................................................................................................967地下水环境保护......................................................................................................................................1017.1控制措施.......................................................................................................................................1017.2防渗措施.......................................................................................................................................1027.3监控措施.......................................................................................................................................1038结论及建议..............................................................................................................................................1048.1结论...............................................................................................................................................1048.2建议...............................................................................................................................................106II 1序言以铝工业为主的有色金属工业是河南省支柱产业之一，“十一五期间”在电解铝快速发展和市场对氧化铝需求急剧增加的拉动下，河南省氧化铝工业迅猛发展。氧化铝已经成为制约电解铝工业正常生产的主要因素，发展氧化铝是我国铝工业的迫切需要。因此，国家已将采用选矿拜尔法生产工艺、利用国产硬铝石型铝矾土生产氧化铝列为重点开发技术。英国开曼能源开发有限公司为外商独资企业，该公司致力于中国能源电力等市场的投资开发，于2001年收购浙江嘉兴锦江热电有限公司67.92%股权，该企业运转良好。在此基础上，公司进一步加强与中国企业的合作，在2002年与杭州锦江集团有限公司、河南义马电厂共同组建了义马锦江能源综合利用有限公司。英国开曼能源开发有限公司为适应国内市场需求，同时利用陕县铝矾矿产资源的优4势，已于2003年在陕县经济开发区投资新建一期年产30×10t氧化铝厂，河南省对外贸易经济合作厅以豫外经贸资[2003]51号文对一期工程项目建议书进行批复。本次地下4水环境影响评价对象为新增110×10t氧化铝扩建工程，扩建工程完成后，氧化铝厂最4终规模为年产210×10t氧化铝。开曼铝业（三门峡）有限公司厂址位于陕县大营镇北，距陕县新县城2km。厂址南约1km为大营村；北边紧邻310国道，往北200m为连霍高速，连霍高速三门峡西出站口在厂址东北约100m处；厂址东边500m为陕县世纪大道；西边500m为官庄村，交通运输便利。开曼铝业（三门峡）有限公司的赤泥库有两处，分别是红旗沟赤泥库和大坪沟赤泥库，库址均位于三门峡市陕县的南部山区，属于黄土塬地貌类型。距厂区距离分别为17km和19km。本次工作主要是为开曼铝业（三门峡）有限公司110万t/a氧化铝厂扩建工程地下水环境影响评价专题而进行的水文地质勘察，勘察范围为开曼铝业厂址区和赤泥库周边地区。1.1任务来源及要求1.1.1任务来源根据《中华人民共和国环境影响评价法》和《建设项目环境保护管理条例》法律法1 规等规定，受建设单位委托，黄河勘测规划设计有限公司承担了开曼铝业（三门峡）有限公司氧化铝厂地下水环境影响评价工作，本项目就是为地下水环境影响评价专题所进行的专门水文地质勘察。接受委托后，黄河勘测规划设计有限公司按照国家的有关法规及河南省环境保护部门的要求，在对建设厂址和赤泥库周边环境水文地质现状进行初步调查的基础上（调查2面积150km），对厂址进行了1:10000水文地质测绘，赤泥库周围进行了1:50000水文地质测绘，并编制了《开曼铝业（三门峡）有限公司110万t/a氧化铝厂地下水环境影响评价水文地质勘察报告》。1.1.2工作任务依据《区域水文地质工程地质环境地质综合勘察规范（GB/T14158—93）》和《供水水文地质勘察规范（GB50027—2001）》，对厂址进行了1:10000水文地质详细勘察，赤泥库周围进行了1:50000水文地质调查，主要任务为查明勘察区内的含水层结构及其空间分布、水文地质条件，并进行现场水文地质测绘、水文地质勘探、抽水试验、弥散试验、注水试验和淋滤试验，通过现场试验获取所需的水文地质参数，为地下水环境影响评价提供技术支撑。具体工作任务及要求如下：（1）搜集项目区区域地质及水文地质资料，包括区域地质图、各种尺度的综合水文地质图以及浅层含水层的结构、分布、富水性、地下水流向、补给、径流和排泄等资料。（2）查清包气带地层的岩性组成、厚度、分布、渗透系数、入渗系数及其防渗性能。（3）查清潜水含水层的岩性组成、分布范围、埋藏条件、渗透性与富水性、地下水的流向、流速、径流补给和排泄条件，含水层的水文地质参数(由抽水试验获得)和弥散度，地下水和地表水的水力联系等。（4）查明潜水含水层水文地质单元的边界及其边界性质；进行地下水均衡计算，确定各均衡项的水量。（5）调查区内地下水利用情况，包括井泉分布、开采量（涌水量）、开采方式、开采历史、存在的问题等。调查区内所有民井和集中式水源地开采井的位置、井深、地下水埋深和水位高程、用途、抽（排）水量、取水层位，典型井水化学成分。并给出至少一年的地下水动态观测资料。2 （6）查明区内有无泉水出露，泉水的出露位置、泉的成因类型、补给来源、流量、动态特征、水温、水质与利用情况。（7）对每个监测孔取样进行水化学分析，查明地下水的水化学成分及时空变化规律。（8）水文地质勘探线和井、孔除按《供水水文地质勘察规范（GB50027-2001）》的要求布置外，且要满足环评的要求。（9）钻孔深度以钻穿潜水或第一承压含水层至隔水底板一定深度为止。（10）编制水文地质勘察报告，绘制钻孔平面布置图、井泉调查成果表、水化学成果表、钻孔柱状图、综合水文地质剖面图、包气带入渗系数分区图或等值线图、地下水位等水位线图和埋深等值线图等。1.2水文地质研究程度该地区七十年代到九十年代主要进行过一些水文地质普查工作，其勘察成果主要有：（1）《河南省1：50万基岩地质图及说明书》，河南省地质局地质科学研究所，1978年；（2）《三门峡市城市1/5万地质系列图及说明书》，河南省地矿厅，1979年；（3）《河南省区域地质志》，河南省地质矿产局，1982年；（4）《1/20万鹤壁幅区域水文地质普查报告》，河南省地质矿产局水文地质一队，1985年；（5）《河南省（三门峡市）三门峡西能源基地水文地质初步勘察报告及电法普查报告》，河南省地矿局水文地质二队，1988年；（6）《河南省三门峡西能源基地供水方案研究报告》，河南省地矿局水文地质二队。（7）《黄河三门峡水库区地下水位年鉴》（1960--1985年），陕西省地矿局第二水文工程地质队。（8）《河南省陕县热电厂辛店水源地供水水文地质勘探报告》，河南省郑州地质工程勘察院，1998年12月。上述资料及成果，为本次工作的开展提供了丰富的地质、水文地质等基础资料。3 1.3工程概况与交通位置本次工作区域为开曼铝业（三门峡）有限公司生产厂区、红旗沟赤泥库、大坪赤泥22库，总调查区范围约150km，勘察区面积79km。其中生产厂区位于陕县县城西侧、黄河南岸阶地上；红旗沟赤泥库和大坪赤泥库位于县城东南侧山区，距离生产厂区直线距离11km～13km。陕县位于河南省西部，地理坐标为东经110º01′～111º44′，北纬34º24′～34º51′。县境东西长65.25km，南北宽48.8km。县辖4个镇、9个乡：大营镇、原店镇、西张村镇、观音堂镇、张汴乡、张湾乡、菜园乡、张茅乡、王家后乡、硖石乡、西李村乡、宫前乡、店子乡。2005年总人口344910人。北临黄河中游接山西省，处于豫秦晋三省交界的黄河金三角地带，隶属三门峡市。陇海铁路、310国道（209国道在陕县境内与310国道重合）、连霍高速公路以及郑西客运专线横贯东西，交通便利。见图1.3-1。区内已形成了以能源、化工、机械、轻纺、皮革加工为主体的工业生产体系。图1.3-1交通位置示意图4 1.4社会经济概况及地下水开采利用现状1.4.1社会经济概况“十二五”期间，陕县以旅游业为龙头，将深入实施“项目带动”战略，整合资源、培育品牌、建设精品，力争在全县形成“三线五区四张牌”的旅游发展格局。“三线”：即东部古文化旅游线、南部生态民俗旅游线、西部休闲度假旅游线。“五区”：即甘山国家森林公园旅游区、雪花谷旅游区、天井窑院旅游区、温泉保健旅游区、熊耳山空相寺旅游区。“四张牌”：围绕“一山（甘山）、一寺（空相寺）、一院（天井窑院）、一泉（矿温泉）”，打造生态旅游品牌、佛教旅游品牌、民俗旅游品牌、温泉休闲度假旅游品牌。1.4.2地下水开发利用现状本区在七十年代以前由于农田水利基础设施薄弱，地下水开采量较少，随着工农业生产的发展，八十年代以后开采量逐渐增加。陕县地区以开采松散岩类孔隙水为主，由于区域地下水位的持续下降，区内机民井深度逐渐增大，开采方式由潜水～微承压水开采转变为潜水～微承压与承压水混合开采。据陕县水利局第一次全国水利普查的统计资43料，本次工作区域范围区内各乡镇地下水总开采量为2330.7×10m/a，其中农业灌溉和工业的开采量最大，分别占总开采量的41.8%和41.4%，生活用水（城镇和乡村居民生活用水之和）次之，占15.0%，地下水开采量统计表见表1.4-1。43表1.4-1陕县部分乡镇地下水开采量统计表（10m/a）乡镇人口（万人）生活用水工业农业灌溉第三产业养殖业开采量大营镇1.75194.0923.0400.545.21.11563.8原店镇2.7961.17.736.17.50.2112.5西张村镇5.4356.40.1281.20.54.9343.2张汴乡1.256.71.90.00.10.49.0张湾乡2.4531.49.0257.52.02.2302.1合计13.67349.6941.7975.355.38.82330.71.5本次勘察工作概况1.5.1勘察依据（一）规程规范（1）《供水水文地质勘察规范》（GB50027—2001）；5 （2）《区域水文地质工程地质环境地质综合勘察规范》（GB/T14158—93）；（3）《环境影响评价技术导则—地下水环境》（HJ610—2011）；（4）《地下水环境监测技术规范》（HJ/T164—2004）；（5）《地表水和污水监测技术规范》（HJ/T91—2002）；（6）《水文地质钻探规程》（DZ/T0148—94）；（7）《水利水电工程注水试验规程》(SL345—2007)；（8）《地下水监测规范》（SL183—2005）；（9）《水利水电工程抽水试验规程》(SL320—2005)；（二）技术文件（1）《开曼铝业（三门峡）有限公司110万t/a氧化铝扩建工程地下水环境影响评价—水文地质勘察》合同；（2）《开曼铝业（三门峡）有限公司110万t/a氧化铝扩建项目地下水环境影响评价水文地质勘察大纲》，2012年6月；（3）《质量环境职业健康安全管理体系文件（A）版》，黄河勘测规划设计有限公司，2010年5月。1.5.2工作量布置本次工作主要依据规范要求，结合勘察区内水文地质特点，有针对性的采用多种技术手段，分别进行水文地质调查与测绘、水文地质钻探、抽水试验及弥散实验、地下水取样及水质分析、室内淋滤试验、地下水水质现状监测等工作，重点查明勘察区地层岩性特征及地层结构、含水介质特征、地下水循环规律以及水化学特征等。工作量的布置除满足招标文件《开曼铝业（三门峡）有限公司110万t/a氧化铝扩建工程地下水环境影响评价—水文地质勘察》中的技术要求外，同时还应满足相应的规程规范的要求：（1）水文地质调查与测绘按照《区域水文地质工程地质环境地质综合勘察规范（GB/T14158—93）》，对厂区22和赤泥库的外围进行1：50000水文地质调查与测绘，工作范围120km，其中厂区80km、2两个赤泥库分别为20km。6 按照《供水水文地质勘察规范（GB50027—2001）》对厂区和赤泥库进行1:1000022水文地质测绘，工作范围79km，其中，厂址区总面积21.2km，赤泥库区总面积为257.8km。具体工作量布置依据见表1.5-1。表1.5-1水文地质测绘观测点的精度和观测线路长度水文地质点数观测路线长度2区段测绘比例尺地质点数（个/km）22（个/km）（km/km）厂区及赤泥库1:100001.8～3.62.5～7.54.0～6.0厂区及赤泥库外围1:500000.4～0.60.2～0.61.0～2.0（2）水文地质勘探水文地质勘探主要布置在勘察区内，其目的是查明重点勘察区勘探深度范围内的地层岩性、结构、含水层的厚度、渗透性能、含水层和隔水层在水平和垂直方向上的变化规律，各含水层水位及其水力联系。勘探线、勘探孔的布置主要依据《供水水文地质勘察规范（GB50027-2001）》中详查阶段的要求进行，结合水文地质测绘成果及该区域内前人的水文地质勘察资料，勘探线沿地下水流的垂向布置，共布设4条勘探剖面，其中厂区和赤泥库各2条，水文地质勘探孔5个，地下水位、水质长期监测孔5个，抽水试验5组。勘探线间距1km～2km，勘探孔间距0.5km～1km。同时，勘探孔的布置要满足环评观测孔的要求。（3）现场水文地质试验本次勘察过程中共布置试坑双环入渗试验14组，其中红旗沟和大坪沟赤泥库各4组，厂区6组；钻孔注水试验5组，其中赤泥库3组，厂区2组；抽水试验5组，其中赤泥库3组，厂区2组。抽水试验采用带有两个观测孔的多孔抽水试验，每组进行1～3个落程的试验，弥散试验利用抽水孔和观测孔进行，采用食盐（NaCl）作为示踪剂，在抽水试验结束后进行。（4）取样与室内试验根据规范要求，在水文地质测绘的基础上，采集部分地区地下水调查点的水样进行7 化学成分分析，共取水样25组。为了测定土层的渗透系数及其它物理力学指标，在2个赤泥库库区共取原状土样（Ⅰ级不扰动样）11组，进行室内土工试验。1.5.3完成勘察工作量本次勘察从2012年6月21日开始进场，于2012年10月20日结束。在勘察过程中，根据现场的水文地质条件对大纲工作量进行了部分调整，完成的实物工作量见表1.5-2。表1.5-2主要工作量统计表工作项目单位设计工作量完成工作量2面积km120150水文地质测绘（1/50000）水文地质点个90110观测线路长km180240水文地质勘探孔m/个520/4576/5水文地质钻探抽水试验钻孔m/个650/5680/5观测孔m/个520/4680/5入渗试验组1214弥散试验组32野外试验钻孔注水试验段次/组615/5多孔抽水试验组34单孔抽水试验组32水质简易分析组1515水质全分析组616渗透试验组811室内试验土化学成分分析组04易溶盐分析010颗粒级配组3030淋滤试验组261.5.4工作质量评述及质量体系运行情况（一）工作质量评述（1）水文地质调查厂区内进行详查采用1∶10000地形图作为工作手图，厂区外采用1：50000地形图作为工作手图。水文地质测绘过程中主要采用观测路线法，辅以界线追索法。在以往水文地质工作基础上，对机民井和泉点进行了重点调查，测量其水位、水量，地质地貌界线予以补充和验证。观测路线以垂直地貌单元和地层界线为主，观测点主要布置在具有8 水文地质意义的位置，点位采用手持GPS定位。水文地质测绘的观测路线线距控制在2km，观测点厂区外控制在1km～2km，厂区内控制在0.5km～1.0km。每个观测点在现场填写了相应原始记录。采集了相应观测孔、点的水质分析样品。（2）水文地质钻探水文地质钻探施工和成井工艺均按设计执行。钻探设备采用XP－200型钻机和小型冲击钻机。抽水试验的抽水孔和观测孔利用反循环钻机施工，达到设计深度以下2m～3m终孔。抽水孔开孔直径650mm，过滤器采用内径300mm，外径360mm的加筋混凝土过滤管，过滤管外面包裹2～3层80目尼龙网。观测孔开孔直径350mm。抽水主孔均采用泵抽洗井和空压机洗井。洗井后水位反映灵敏，井水含沙量不大于1/20000。所有钻孔均洗井合格。经检查验收，钻孔孔深、斜度及岩芯采取率均符合设计要求，各项原始资料齐全，地质编录详细，成井工艺良好，钻孔优良率达100%。（3）抽水试验抽水试验严格按照规范和设计执行。抽水设备均采用潜水泵。稳定流抽水试验，每试段安排三个落程，稳定时间为均为16h。水位观测采用全自动水位仪观测，流量采用三角堰箱和流量表同时观测，观测时间均按非稳定流抽水试验要求观测，观测精度符合设计要求。抽水结束后立即进行恢复水位观测。排水采用管道或渠道方式均排至试验影响范围之外。多孔抽水试验，垂直和平行地下水流向上各布设观测孔1个，抽水孔与观测孔孔距均为3.0m～5.0m。抽水过程中，及时进行各类原始资料整理、分析，现场绘制各类曲线。抽水试验结束后，对所有观测资料进行检查、校核，编制了抽水试验综合成果表。经检查验收，抽水试验段、落程安排合理，各项原始纪录齐全、准确、可靠，试验成果较真实地反映了实际水文地质条件，达到了试验目的，满足设计要求。（4）工程测量为了提高成果精度，区内所有勘探点包括取芯孔、抽水井、观测孔以及部分重要的水文地质点均采用了拓普康GMS-2手持式GIS型GPS，信号覆盖范围3km～6km，测量精度误差在毫米级。而其它一些地质地貌点及部分水文地质点采用手持72型GPS，9 其精度满足规范和设计要求。（5）水质分析样品采集和分析精度均严格按照有关规程和规范执行。经检查验收，质量达到设计要求。2011年12月25日至28日，项目组组织相关技术人员进行了野外检查验收，本项目的野外资料顺利通过验收，且质量评为优良。（二）质量体系运行情况及结果野外作业中除严格执行了国家及行业制定的各种规程规范外，还严格执行黄河勘测规划设计有限公司环境和职业健康安全保障措施等“三合一”相关程序文件及相关作业文件。通过质量体系的运行，严格执行野外工作质量多层次检查和验收制度，备有野外资料自检、互检表，确保第一手资料准确、完整、可靠。统一地理底图，统一工作方法，统一参数标准，统一质量要求。项目负责人定期（周、半月、月）进行内部自检，检查率100%。野外调查、样品采样、室内样品分析抽检制度，保证采集的真实性、分析的客观性以及代表性。开曼铝业（三门峡）有限公司110万t/a氧化铝扩建工程地下水环境影响评价项目水文地质勘察的各项工作均按照勘察大纲的要求完成，工作质量及工作精度均满足勘察大纲的要求，为项目最终成果的提交奠定了坚实的基础。10 2区域自然地理及地质概况2.1气象水文2.1.1气象陕县地处中纬度内陆区，属暖温带大陆性季风气候，四季分明，冬长春短，年平均日照为2354.3小时，历年无霜期184天～218天。根据三门峡气象局近三十年地面主要气象要素的统计结果，该地区年平均气温13.8℃，最热月(七月)平均气温26.5℃，最冷月(一月)平均气温-0.5℃，极端最高气温43.2℃，极端最低气温-14.7℃；年平均气压为968.9hPa；年平均降水量为566.7mm；年平均蒸发量为2119.7mm；全年平均日照率51%；全年平均大风日数为4.5天；年平均相对湿度为61%。工作区距离三门峡市区15km，据三门峡市观测站31年的观测资料，多年降水量332mm～899mm(1981～2011年)，多年平均降水量555.7mm。其中年最大降水量出现在2003年达899.4mm；最小年降水量出现在2001年为332.6mm，见图2.1-1～2.1-2。从图2.1-2中可以看出年内主要降水量集中在7月、8月、9月，占年降水量的53.9%。多年蒸发量为960.2mm～1974.5mm，多年平均蒸发量1268.3mm，其中年最大蒸发量出现在1981年为1974.5mm，年最小蒸发量出现在2009年为960.2mm。见图2.1-3～2.1-4。从图2.1-4中可以看出年内蒸发量1月～6月为逐渐升高的趋势，6月～12月则呈现逐步下降的走势，最大蒸发量出现在6月达155.8mm。1000900800700600500400年总降水量(mm)3002001000197519801985199019952000200520102015时间(年)图2.1-1三门峡市多年降水量（1981-2001年）11 120113.710093.692.08063.757.26049.54030.7月平均降水量(mm)19.921.1208.55.25.40123456789101112月份图2.1-2三门峡市多年月平均降水量2500200015001000年总蒸发量(mm)5000197519801985199019952000200520102015月份图2.1-3三门峡市多年总蒸发量180162.0152.7155.8160137.4140127.312095.8100.410075.179.08072.16051.752.640月平均蒸发量(mm)200123456789101112月份图2.1-4多年月平均蒸发量区内降水量总的变化趋势为从东南向西北、从西向东逐渐递减。该区降雨量时空分布不均，7-9月降水量占全年的50%以上。从空间分布上，年平均降水量自北部黄河阶12 地向南部山区从500mm递增至900mm，南部自洛河沿岸卢氏县城为中心，降水量从600mm向四周递增至800mm。2.1.2水文2区内共有大小河流33条，均属于黄河水系，其中流域面积在100km以上的5条。除黄河从西向东流经工作区北部边界外，其余支流均发源于南部山区，由南向北注入黄河。区内河流一般常年有水，但水量受季节降水影响明显，丰水期河流水暴涨，径流量83大，枯水期河水位下降，径流量小。地表水资源量为2.16×10m/a，平均每平方公里434313.5×10m/a。地下水资源主要分布于西部黄土地区，水资源量为7316×10m/a。陕县共有泉水85处。其中，地处交通要道和名胜风景区的大营镇温塘村温泉，水温高达62℃，时补给量6000t。较大的河流有黄河、青龙涧河、苍龙涧河、清水河等，略述如下：（1）青龙涧河位于本次工作区的东部，发源于陕县店子乡十八盘南部及摩云岭西张村乡境内的葫2芦峪，干流总长度45km，平均坡降4%，河床宽度80m～120m，流域面积478km，多3年平均流量2.42m/s。（2）苍龙涧河位于本次工作区的中部，发源于陕县摩云岭西张村乡境内的五里沟，干流总长度2340km，平均坡降2.8%，河床宽度20m～60m，流域面积177km，多年平均流量0.84m/s。（3）清水河位于本次工作区的西部，发源于陕县观音堂镇的胡疙瘩及硖石乡境内的门沟，干流2总长度20km，平均坡降2.1%，河床宽度40m～90m，流域面积128km，多年平均流量30.61m/s。同时工作区的范围内从东往西还发育有火烧阳沟、金水河、南曲河，均发育于南部山区，干流长度小于20km，属于季节性河流，主要接受大气降水和两侧山体的排水补给。其中火烧阳沟最长，主要分布于东部山区，最后汇入青龙涧河；金水河、南曲河河道主要分布于黄河阶地上。（4）黄河干流2黄河干流从三门峡境内北部边缘通过，干流境内总长225km，流域面积8837.94km。三门峡至灵宝段，平坦开阔，时受水患，三门峡以下沿河南岸多为石崖，危害较小，历13 43史上最大洪水为1843年，洪峰流量达3.6×10m/s。三门峡水库建成后，库区位于陕县县城北部，是该县主要地表水源。2.2地形地貌陕县境内地貌可分为中山、低山、丘陵和塬川4种类型，全县地势南高北低，东峻西坦，呈东南向西北倾斜状，境内山峦重叠，沟壑纵横、丘陵起伏、塬川相间。海拔在800m以上的山头640座，较长的山沟402条，较大的沟壑305个。海拔最高的甘山主峰1903m，位于境内南侧；海拔最低的柴洼乡崖底村黄河滩252m，位于区内最北侧。中山区位于县境南部，平均海拔1000m～1500m，县境内的青龙涧河、苍龙涧河、永昌河、大石涧河均发育于此山区内，此区山势高峻、基岩裸露、谷深壁峭，形成了山高、坡陡、土薄、石多的地貌特点。低山区分布于县境内的东北部，平均海拔500m～800m，此区沟壑纵横、山势低缓、峡谷深窄。丘陵区主要分布于东中部和东南部，平均海拔700m～800m，永昌河由西向东横贯其间。此区地貌特征为西北高、东南低，低山、丘陵相间，分布有部分低洼地和谷地。县境内西北部为塬川区，平均海拔500m～800m，青龙涧河、仓龙涧河由南向北贯穿其间。此区地貌特征是塬大、川阔、塬川相间，地面平缓，川地较少。生产厂区位于黄河南岸Ⅱ级阶地上，地形平坦。红旗沟赤泥库和大坪赤泥库均位于黄土塬区，沟壑发育，地形高差较大。2.3地层岩性与地质构造2.3.1地层岩性相关地质资料表明，本区所处范围深部为新生代第三纪地层，出露地表的地层为第四纪地层。现将研究区地层岩性情况由老至新分述如下：（1）第三系（R）本区深部第三纪地层为一套湖积成因隔水岩组，厚约1000m～1300m。下第三系（E）：主要为紫红色泥岩、页岩，次为灰绿色页岩、泥灰岩，棕红色长石石英细砂岩和粉砂岩互层，砂页岩中普遍见石膏薄层。与下伏地层呈角度不整合接触。上第三系（N）：主要为深棕红色、灰色粘土岩与粉砂岩互层，底部为砂砾岩。水平和斜交层理发育，见楔形石膏充填脉。14 （2）第四系（Q）①下更新统（Q1）总厚150m～250m，具有上粗下细的特征。可见介形虫和藻类化石。构成了黄河阶地的基座。可分为两层：l下段湖积层（Q1-1）：厚105m～186m，浅灰或灰绿色硬粘土为主夹薄层或透镜状粉细砂。局部砂层钙质半胶结，密实、坚硬，含钙核和暗色晶粒状或楔形脉状次生石膏，为湖积粘土龟裂充填型。与下伏第三系岩层呈不整合接触。al-l上段冲湖积层（Q1-2）：厚45m～75m，为浅黄、灰绿、褐棕色硬粘土夹灰白色粉细砂薄层。硬粘土中含砂团和钙质结核，水平和交错层理发育，为浅湖相沉积。②中更新统（Q2）al-l厚约160m～300m，分为两层，下段冲湖积层（Q2-1）:厚66m～124m。灰绿、浅棕红、棕褐色亚粘土、粘土与棕黄、锈黄色中细砂、粉细砂互层。粘土中含砂团和钙核，节理发育，见龟裂、充填砂。砂层多疏松、见混粒土球和团块。砂与粘性土厚度比约为2:1。eol上段风积层（Q2-2）：厚约100m～184m。为棕黄、黄褐色黄土及黄土状土。具垂直节理。夹13-18层暗红、浅棕红色古土壤及钙质层，层底见含泥砾中细砂透镜体。③上更新统（Q3）pl-al下段洪冲积层（Q3-1）：厚60m～93m。下部浅灰色砂砾卵石及含砾中粗砂夹薄层粘土和中细砂透镜体，中杂有粘土球和团块。上部黄土状亚砂土，含钙核，具垂直节理和大孔隙，夹亚粘土、粉细砂、砂砾石透镜体。al-pleol上段冲洪积层（Q3-2及风积层Q3-2）：厚60m～91m。以灰黄色亚粘土为主含漂卵砾石和次生钙核夹亚粘土、粉细砂透镜体。底见浅灰色砂卵砾石层。④全新统（Q4）al全新统冲积层（Q4）：厚10m～37m，分布于黄河漫滩、一级阶地及支流河谷中。二元结构明显，下部多为浅灰色、浅黄色中细砂、中粗砂、砂卵砾石层，夹粉细砂、壤土透镜体，底部为含泥质砾石层，厚度10m～20m。上部为浅黄色壤土、粉细砂透镜体，厚度5m～15m。支流沟谷中，上部为卵砾石夹壤土、中细砂、中粗砂等；下部为中细砂，底部多为泥质砾石，厚度15m～18m。15 2.3.2地质构造勘察区属于华北陆台西南缘之灵宝凹陷东北端。自晚中生代以来，由于板块壳层陷落形成了近东西向展布的灵陕断陷盆地。由于盆地中心先行陷落产生的巨大牵引力，使得两侧向中心呈阶地状错落，形成一系列纵向正断层，如文底—宫前断裂。同时因派生剪切应力作用，生成NW、NE向的一对共轭剪切断裂，如通过工作区的灵宝—三门峡断裂和温塘断裂。前者走向大致NE50º、倾向NW，倾角55º～70º，破碎带宽度50m～70m。其NW盘下降、SE盘上升，断距3000m以上，是区内主要断裂。后者走向NW、倾向SW、倾角60º，破碎带宽度50m～60m。两断裂周围有NNE、近SN和EW向次级断裂产生，但规模不大，受断裂影响，区内基岩构造发育，给降水入渗、地下赋存、运移及深层热水上升创造了有利条件。在盆地基底遭受纵横断裂切割，形成大小不同的断块时，由于断块下沉时间和速度的差异性，在盆地内形成相对的断凸和断凹。温塘村南即为基底断块凸起，周围断裂分割，且自盆地形成之时一直隆升。相对温塘断凸，阶地区则为基底断凹，沉积上千米厚的第三纪和数百米第四纪地层，以灵宝—三门峡断裂为界，其北西较东南沉降幅度大。在沉降区，由于古气候和水动力条件的变更，河流摆动迁移，形成不同的阶地、古河道、古冲积扇等有利储水构造。从构造角度上看，厂区内及附近无全新活动性断裂通过，场地处于相对稳定地段。2.4区域地震及地震效应本区地震活跃、活动频繁，自有历史记载以来，近场地先后发生过6次4.75级以上地震的记载，最大一次地震发生在1815年山西平陆，震级为6.75级。区内现今小震活动频繁，自1970年至2002年12月记录到ML≥2.0级地震30次，其中ML2.0～2.9级地震25次，ML3.0～3.9级地震3次，ML4.0～4.9级地震2次。最大地震为1981年6月9日三门峡南ML4.8级。因此，近场区存在发生6.5级左右地震的背景。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），区内地震加速度值为0.15g、特征周期为0.35s。16 3区域水文地质条件3.1地下水类型及其特征本区水文地质条件受区域地质构造控制，以主干断裂灵宝—三门峡断裂为界，形成了阶地和黄土塬两种不同类型的地貌单元。灵宝—三门峡断裂西北较东南沉降幅度大，新近纪以来一直处于继承性沉降之中，接受了较厚的松散堆积物，为地下水的赋存提供了有利的场所，北部沿黄河发育有一、二、三级阶地，二元结构明显，其下部的砂砾石层是良好的含水层。根据含水介质类型及特征，本区地下水划分为两种类型：松散岩类孔隙水和黄土裂隙孔隙水。3.1.1松散岩类孔隙水在研究区内广泛分布，赋存条件较为复杂，按含水层岩性、成因、埋藏条件和地貌特征分为黄河阶地孔隙水和塬间河谷孔隙水。3.1.1.1黄河阶地孔隙水主要分布在黄河南岸漫滩及一、二、三级阶地。黄河一级阶地及漫滩含水层为全新统黄河冲积层，二、三级阶地为上更新统冲积层和中更新统冲湖积层，岩性主要为粗砂、中细砂及砂砾石层。地下水为潜水～微承压水，二、三级阶地下部有两层承压水。（1）一级阶地及漫滩潜水～微承压水分布于黄河沿岸，区内大营一带面积较大。含水层岩性为粉细砂、中粗砂和砂砾石，埋深5m～15m，厚度10m～30m，局部小于5m，水位埋深0.8m～2.5m。上覆5m～15m弱透水层，其中一级阶地因局部夹隔水透镜体而具有微承压性，区内官庄一级阶地前缘有自流井，水头高出地面约1.2m。（2）二、三级阶地潜水～微承压水黄河二级阶地分布于黄河沿岸的大王、大营和王官等地。含水层岩性上部为砂砾石，下部为粗砂、细砂直至粉砂，埋深20m～50m，含水层分为2层～4层，总厚度为20m～40m，水位埋深37.2m～72.3m。黄河三级阶地紧贴黄土塬，呈西南～东北向线状分布。含水层岩性为中细砂，局部夹砂砾石层，顶板埋深60m～100m，厚度40m～50m，水位埋深62.1m～86.5m。17 （3）二、三级阶地承压水分布于区内第一稳定隔水层之下，含水层岩性为中更新统冲洪积和中更新统冲湖积砂层，前者以含砾中粗砂为主，后者以中细砂为主。含水层埋深80m～160m，大致分为两层：第一层顶板埋深80m～100m，厚15m～20m，岩性为含砾中细砂和粉砂；第二层顶板埋深130m～150m，厚10m～20m，岩性为中粗砂和含砾粗砂。3.1.1.2塬间河谷孔隙水分布于苍龙涧河和青龙涧河中下游河道两岸，受地形地貌、地层岩性及结构的影响，水位埋藏浅、水质好、水量丰富。塬间河谷孔隙水的补给来源广泛，南有山前洪积扇的潜流补给，两侧有黄土塬的侧向补给，还有河流的渗入补给。阶地高出河床5m～50m，二元结构明显，下部含水层为全新统、上更新统砂卵石、砂砾石及粗砂层，含水层厚约5m，水位埋深小于10m。图3.1-1所示为苍龙涧两岸砂砾石层出露点，前者位于西侧卢村、新庄之间，后者位于东侧高家坡一带。图3.1-1砂砾石层出露点区内张汴、张村和东凡塬地形开阔，汇水面积大，有利于大气降水的入渗，在黄土下伏有新近纪粘土岩隔水层时，其接触面往往有泉点出露，例如苍龙涧西侧卢村、新庄一线。3.1.2黄土裂隙孔隙水分布于南部的黄土塬区，岩性为上、中更新统黄土。黄土中地下水的赋存取决于黄土的成因、岩性、自身的裂隙发育情况，以及塬面形状和切割程度。黄土塬区黄土厚度85m～175m，储水空间由黄土中的裂隙、孔隙，钙质结核的孔洞以及砂卵砾石孔隙组成。黄土垂向上具有多层结构，各层岩性不一、厚度不等，富水性有一定的差异。一般18 从上到下粘粒含量增高，密实程度变大，富水性上部优于下部。区内张汴、张村和东凡塬下伏有厚度20m～60m的砂、砂砾石层，顶板埋深85m～175m，水位埋深43.1m～139.9m，一般为106.6m～124.2m，其中大坪村水位埋深最大，为172.3m。3.2地下水补给、径流及排泄条件地下水的补给、径流和排泄决定着地下水水量、水质在空间和时间上的分布，主要受区域水文气象条件、地形地貌、地层岩性构造以及人为因素的制约。3.2.1地下水的补给本区地下水的补给来源主要为大气降水入渗补给，地下水侧向径流补给，地表水体（河、库）补给和农田灌溉水回归补给。3.2.1.1大气降水入渗补给大气降水入渗补给量的大小受降水量、降水强度、包气带岩性和含水率、地形坡度、地下水位埋深及植被情况等因素的影响。一般来说，降水量大、持续时间长、地下水位埋藏浅、地形坡度小、包气带颗粒粗、疏松，有利于降水的入渗。降水和地下水位关系密切，水位埋深越大，水位峰值相对降水峰值的滞后现象越显著。黄河一级阶地和漫滩，地下水位埋藏浅，降水直接入渗补给地下水，地下水位上升滞后约8天～10天。二、三级阶地，地下水位埋深大，水位峰值滞后时间相对较长。黄土塬区地下水位中间高、边缘低，大气降水垂直入渗几乎是唯一的补给来源，局部存在零星的引库水灌溉入渗补给。3.2.1.2地下水侧向径流补给南部山前洪积扇岩性颗粒较粗，有利于接受大气降水入渗补给，受地形坡度、水力梯度等因素的影响，黄土塬区、塬间河谷接受山前洪积扇的侧向径流补给。3.2.1.3地表水体（河、库）补给三门峡水库蓄水期，苍龙涧河口至王官村一带，一级阶地及漫滩淹没期为152天（黄河水位318.82m），水深3m～6m。河水垂直入渗补给地下水，地下水位和库水位同步变化，水库侧渗补给影响宽度1km～2km，该影响带内的含水层具有开采腾空的条件。在19 三门峡市区，水库的蓄水和泄水使得河水与地下水的补排关系发生了根本的变化。此外，苍龙涧、青龙涧河谷地带，含水层为砂卵砾石层，河水全年补给地下水。3.2.1.4农田灌溉水回归补给主要分布在黄河二级阶地以及黄土塬区农田水利化程度较高的地区，渠系渗漏和农田灌溉水的入渗是地下水的一个重要补给源。3.2.2地下水的径流区内地下水径流受水力坡度、补给来源及岩性结构等因素的影响，流向与地形坡降相一致，沿地势下降的方向径流。依据地下水等水位线图可知，本区地下水总体流向为由南向北，自洪积扇黄土塬、向阶地排泄、汇集，最终归入黄河。黄土塬区因黄土特有的垂直节理决定了该区地下水的垂直运动大于水平运动，南部洪积扇地下水径流至此被阻，以泉、垂直渗入、两侧迂回方式流动。图3.2-1所示为塬间河谷地表径流，前者为苍龙涧中、上游泄洪道内的地表径流，后者为火烧阳沟沟底砂卵砾石层渗出地下水汇聚而成的地表径流。图3.2-1塬间河谷地表径流本区水力坡度变化较大，黄土塬区为0.013～0.018，塬间河谷两侧陡坎处为0.037～0.118，黄河阶地区为0.003～0.005。受区内青龙涧影响，张村、王村、宜村一线东侧大营前、小营前、富村一带地下水流向有所偏转，为自西南向东北径流，水力坡度为0.026～0.038。3.2.3地下水的排泄本区地下水的主要排泄方式为地下水径流排泄、人工开采和蒸发。20 3.2.3.1地下水径流排泄黄河河床底高程298m～305m，河水位高程308m～312m，是本区地下水排泄的基准面，地下水以径流的方式向黄河排泄。区内山前洪积扇及黄土塬区边缘因切割强烈，地下水部分沿水平方向向塬间河谷排泄，以泉的形式排入塬间河谷，后者以地表径流和地下径流的形式排入黄河。图3.2-2所示为苍龙涧和火烧阳沟谷底地下水渗出点。图3.2-2塬间河谷地下水渗出点3.2.3.2人工开采由于工农业生产和社会经济发展的需要，地下水人工开采量不断增加，地下水位有持续下降的趋势，区内大营～温塘一带，已经形成地下水降落漏斗，年下降幅度0.5m～2.0m。3.2.3.3蒸发区内地下水位埋深普遍较大，蒸发作用仅发生在塬间河（沟）谷和水位埋藏浅的黄河一级阶地、漫滩等地区。3.3地下水化学特征为了查明调查范围内的地下水化学特征，在全区采集了25组水样进行水质分析测试，测试结果见表3.3-1。地下水化学类型的划分按照舒卡列夫水化学分类方法确定。表3.3-1水质分析测试结果表编号地理位置水化学类型总硬度(mg/L)矿化度(mg/L)pH值CB-01蔡白村HCO3·Cl—Na·Mg239.4554.67.92DYQ-01大营前村HCO3—Ca·Mg237.1306.77.75QG前关村Cl·HCO3—Ca·Na·Mg177.3285.88.1121 SW-01李家寨村HCO3—Mg·Na219.8337.07.43SW-10东马谢村HCO3·SO4—Mg·Na377.5694.37.67SW-12新村HCO3—Mg·Na288.4507.87.69SW-13狼泒村HCO3—Na·Mg371.0740.37.94SW-19东城村HCO3·Cl—Mg·Ca807.4830.67.54SW-24吕崖村HCO3·Cl—Na280.7663.37.47SW-28桥头村HCO3—Ca·Mg350.5377.17.70SW-31大营村HCO3—Na·Mg·Ca311.1541.97.64SW-35原店村HCO3·SO4—Na·Mg433.1850.27.60SW-40上陈东村HCO3—Ca·Na·Mg239.4401.17.59SW-45东沟村HCO3—Mg·Na235.0322.07.79SW-47人马村HCO3—Mg·Ca261.8295.77.69SW-55富村HCO3·SO4—Mg451.6535.07.85SW-56王原村HCO3—Na·Mg·Ca189.4315.47.95YD-01原店村HCO3·SO4—Na·Mg255.8646.57.81ZW-01张湾村HCO3·SO4—Mg454.8574.57.69XAC-01小安头村HCO3—Na·Mg191.5347.87.88XL-01下芦村HCO3·SO4·Cl—Mg·Na678.9995.07.40XL-02下芦村HCO3·SO4—Na·Mg341.6778.17.36HD-01河东村HCO3—Mg592.9569.67.52JY-01焦园村HCO3·Cl—Mg·Ca877.0924.17.33LJZ-01连家庄村HCO3·Cl—Mg613.6792.97.31区内地下水矿化度均小于1mg/L，苍龙涧沟谷两侧以及出山口一带的张湾乡、吕家崖等地，矿化度略高于周边地区，为0.5～1mg/L。本区地下水总硬度整体偏高，为中等硬度水～硬水，局部地区为特硬水，集中分布在苍龙涧流域内。-++区内地下水阴离子以HCO3为主，阳离子以Mg和Na为主。青龙涧以西，火烧阳沟以东的宜村、丁管营、大安头、陈家坡等地，以及苍龙涧以西的南营、大营镇、原店镇、黄村、官庄村等地，水化学类型为HCO3—Mg•Na型和HCO3—Na•Mg型，地下水总硬度177.3～454.8mg/L，为中等硬度水～硬水，矿化度285.8～541.9mg/L。苍龙涧、-2+火烧阳沟一带阴离子Cl和阳离子Ca的含量逐渐增大，水化学类型为HCO3•Cl—Mg2-型和HCO3•Cl—Mg•Ca型，卢村、河东地区SO4富集程度较高，水化学类型为HCO3•SO4—Mg•Na型和HCO3•SO4—Na•Mg型，该区域地下水总硬度均大于550mg/L，为特硬水，矿化度554.6～995.0mg/L。3.4地下水动态特征区内地下水受大气降水、地表水体和人工开采等因素的影响，主要分为气象型、水22 文型和开采型三种动态类型。本区南部的黄土塬区和塬间河谷区属于气象型。大气降水是该地区浅层地下水唯一的补给来源，受包气带岩性、裂隙发育程度、厚度以及地层结构的影响，本区以接受降水垂直入渗补给为主。由于黄土塬区水位埋深大，透水性弱，地下水位变化不显著，相对于大气降水的水位响应时间滞后约3个月。塬间河谷追溯黄河侵蚀基准面，形成发育密度较大，切割较深的黄土沟谷，使黄土含水层被切割，在河谷处以泉和渗水方式排泄。以苍龙涧西侧卢村、新庄一线为例，降水量小或干旱时，位于上游新庄一带的泉点会出现干涸现象，下游卢村一带的泉点流量明显减小；降水量大时，新庄一带的泉点就会恢复涌水，卢村一带的泉点流量也会明显增大。本区北部黄河一、二级阶地属于水文型。该地区地下水水位受三门峡水库蓄水影响显著，在三门峡水库蓄水和泄水期间，地下水位与黄河水位呈同步变化。本区黄河二级阶地，由于农业及工业用水的需要，大量开采地下水，致使该地区地下水水位有不同幅度的下降，形成降落漏斗，例如大营～温塘一带，该区域属于开采型。3.5地下水开发利用中存在的问题八十年代以后，为了满足工农业生产发展的需要，本区不断增大地下水开采量，对地下水的长期过量开采，产生了一系列的环境水文地质问题，主要表现为区域地下水位持续下降及其引发的泉点干枯、河道断流。3.5.1区域地下水位持续下降区域地下水位持续下降主要发生在区内黄河二级阶地，阶地内地下水位较八十年代以前普遍下降，表现较显著的地区为三门峡市区和陕县新城区。三门峡市区地下水下降速度较快，九十年代前期下降速率为1.0m/a左右，上部浅层含水层已接近疏干，近年来因引用部分地表水，控制地下水开采量，地下水位略有回升；陕县新城区一带，由于工农业用水量的急剧增大，地下水位下降速度也较快，据1985年《河南省灵宝、陕县黄土地区农田供水水文地质勘察报告》，大营～温塘一带地下水位埋深均小于40m，该地22区目前地下水位埋深为45m～75m，已经形成30km～40km的地下水降落漏斗。23 3.5.2泉点干枯、河道断流区内苍龙涧、青龙涧两岸为塬间河谷地区孔隙水集中溢出带，多泉点出露。由于区域地下水位的下降，地下水溢出带已经基本不存在，泉点大部分都已经干枯。据调查，苍龙涧两岸八十年代以前都有泉点出露，目前仅下游西岸下卢村一带仍有泉点出露，上游的上芦村、新庄一带泉点已经干枯。由于地下水径流环境发生了较大变化，部分地区河道由原来的排泄地下水转变为补给地下水。仍以苍龙涧为例，原为常年性河流，现下游河段已成为季节性河流，仅大雨后才形成暂时性汇流。3.5.3地下水污染区内地下水的主要污染源是工业废水和城镇生活污水。据资料，八十年代中后期，由于环境保护意识淡薄，原店乡镇企业的“三废”无统一管理，致使大营河、温塘五里河等河流严重污染，河流两侧树木枯死。现今工业废水的排放虽然已经得到了有效的控制，但是城镇生活污水的排放仍没有统一的管理，例如流经原店镇、大营镇的金水河和流经南曲沃村、黄村的淄阳河，沿河两岸生活垃圾、生活污水、人畜粪便直接堆放、排放到河道内，导致地表水体污染严重，蚊虫滋生、臭味扑鼻，近沟地下水体也受到了不同程度的污染。区内黄土塬前缘与黄河三级阶地接触带，例如原店镇的寨根、赵庄等地，地下水中的氟含量有超标现象，据资料，该地区井水中氟含量一般为1.01mg/L～1.40mg/L，最2高达2.4mg/L，氟含量超标区面积约为3.0km。区内氟离子的分布和富集与黄土中含氟矿物的淋滤有关。有关黄土的化学分析资料﹣﹣﹣表明，其中含金云母（F含量6%）、磷灰石（F含量3.8%）、萤石（F含量48.9%）的氟含量较高。这些含氟矿物化学风化强烈，加之黄土裂隙孔隙水呈偏碱性（pH值为7.5～8.3），致使氟的络合物易水解呈分散离子状态富集于水体中。24 4勘察区水文地质条件4.1勘察区地质环境特征4.1.1地形地貌厂区和赤泥库分属于不同的地貌单元。厂区处于黄河南岸的Ⅱ级阶地地貌单元之内，地形平坦。赤泥库则位于黄河阶地南部的黄土塬区，冲沟发育，地势陡峻。现将厂区以及赤泥库区的地形特征分述如下：4.1.1.1厂区地形特征生产厂区位于河南省三门峡市陕县工业园区，东官庄村的正东方向。距离黄河2.5km，至南侧山区距离3.2km。厂区占地面积约为60公顷，地形相对平坦、开阔（见图4.1-1），南北长约1000m，东西宽约800m。整个场地地势由南向北倾斜，场地原标高在335.0～344.0m，相对高差约5.0m，坡度约5‰。图4.1-1厂区及周边地貌4.1.1.2赤泥库区地形特征赤泥库有两处，分别是红旗沟赤泥库和大坪赤泥库，库址均位于三门峡市陕县张湾乡的南部地区，属于黄土塬地貌类型。红旗沟赤泥库距原209国道约5km，距厂区约为17km，有城乡公路经过。原为一天然黄土冲沟，位于苍龙涧河的右岸，北部为毕家园村，南面为侯家坡村，正东向为牛王庙村，沟口为下芦村。该沟开口向西，平面呈“L”字型，沟长约1.0km，下游沟口外地带较为开阔，沟25 口前有苍龙涧河流过。赤泥库利用该沟上游段建库，大致呈南东-北西走向，库长约700m，库底纵向坡度约为9%，冲沟标高约为500m～610m，横断面呈不规则“V”字型。沟谷狭窄，沟壁陡峭，两岸边坡的高度约为50m～70m，沟缘平均宽度约130m，赤泥库坝43为均质土坝，坝高70m，坝顶宽8m～35m，坝顶长155m，几何库容111.95×10m，有43效库容100.75×10m。红旗沟数字高程模型图见图4.1-2，库区地貌见图4.1-3。620m侯家坡600m牛王庙红580m560m旗540m沟520m500m480m460m440m苍420m龙涧红旗沟赤泥库图4.1-2红旗沟赤泥库DEM图图4.1-3红旗沟赤泥库及冲沟地貌大坪沟赤泥库距原209国道约为5km，距离生产厂区19km，有城乡公路经过。其南部为大坪村，沟口开口向东，对面为官材头村。为张汴塬面水流向东部排泄冲刷所成，天然状态下向东汇流至火烧阳沟内。赤泥库整体呈近东北-西南走向，地势西南高，东北低，沟谷断面形状窄处呈“V”字型，宽处呈“U”字型。沟底宽为5m～30m,沟顶宽为150m～500m，沟深约为50m～26 105m，沟谷两侧自然边坡为1:0.45～1:0.95。坝体为均质土坝，坝顶标高为630m，坝底43标高约为514m，最大坝高约116m，坝长350m，有效库容为740.75×10m。大坪赤泥库数字高程模型图见图4.1-4，库区地貌见图4.1-5。大坪赤泥库690m大坪村670m官材头650m630m610m火590m烧阳570m沟550m宜村530m510m490m图4.1-4大坪沟赤泥库DEM图图4.1-5大坪沟赤泥库及冲沟地貌27 4.1.2地层岩性相关地质资料表明，本区所处范围深部为新生代第三纪地层，出露地表的地层为第四纪地层。第四系的成因类型多样，底部与上第三系及其各统之间均呈平行不整合接触。第三纪及下覆深部地层岩性、分布等情况前文已经做了详细介绍，不再赘述。这里仅将此次勘察深度范围内厂区和赤泥库区的地层岩性情况进行阐述。4.1.2.1厂区地层岩性厂区位于黄河南岸的Ⅱ级阶地上，地形相对平坦，勘探深度范围内均为第四系冲洪积堆积物。从上至下主要岩性为粉土、砂砾石、细砂、粉质粘土等，划分为8层。现分层描述如下：al+pl①粉土（Q3）：浅黄色、褐黄色或黄褐色，稍湿～湿，可塑状～硬塑状，厚25.1m～27.0m，含有少量钙质结核和蜗牛壳碎片，根孔较发育，局部夹有薄层粉砂层，可见有3层理，层底高程310.5m～315.0m。天然含水量9.8%～26.3%，天然密度15.5g/cm～31.84g/cm，从上到下含水量有逐渐增大的趋势。al+pl②砂砾石（Q3）：青灰色、灰白色，湿，中等密实～密实状，厚度7.2m～8.0m，粒径以2cm～4cm为主，其含量为30%～40%，砾石成份主要为石英岩、灰岩，磨圆度差、分选性较差。层底高程303.3m～309.0m。al+pl③粉土（Q3）：浅黄色、灰褐色、灰黑色，湿，可塑状～硬塑状，厚7.0m～13.0m，含有少量钙质结核和蜗牛壳碎片，局部夹有厚2.0m～3.0m的粉质粘土，层底高程294.9m～296.0m。al+pl④粉细砂、细砂（Q3）：浅黄色、浅灰色，湿～饱和，中等密实～密实状，厚5.6m～6.0m，质纯，夹有灰白色斑块。层底高程288.0m～289.3m。al+pl⑤粉质粘土（Q3）：浅灰黑色、灰褐色，饱和状，可塑状～硬塑状，厚3.4m～11.0m，局部可见有黄绿色、黄褐色、浅绿色充填物。层底高程277.0m～285.9m。al+pl⑥粉细砂（Q3）：浅黄色、浅黄色、灰黑色、青灰色，饱和状，中等密实～密实状，厚13.5m～14.0m，质纯，见有贝壳碎片。层底高程260.5m～272.4m。al+pl⑦粉质粘土（Q2）：灰绿色、浅绿色、灰褐色、灰黑色，饱和状，可塑状～硬塑状，揭露厚度37.5m，夹有薄层粉细砂层。有裂隙发育，层底高程234.9m。al+pl⑧粉质粘土（Q2）：青灰色、浅黄色，饱和状，可塑状～硬塑状，揭露厚度15.5m，28 局部夹有薄层粉细砂，层底高程245.0m。4.1.2.2红旗沟赤泥库地层岩性红旗沟赤泥库地貌上属于黄土塬区的边缘地带，冲沟发育，地形变化强烈。此次勘探深度范围内的地层时代为第四系风积堆积物和新近系基岩地层，从上至下主要岩性为粉土、粉质粘土和粘土岩等，划分为5层。现分层描述如下：eol①粉土（Q3）：本层粉土属于马兰组，一般称为马兰黄土。上部为浅黄色，下部为浅棕红色，稍干～干，可塑～硬塑状，厚约10.2m～12.8m，土质均匀，局部可见蜗牛壳及植物根系，3m以内细粒钙质结核含量较高，粒径约0.1cm～1.0cm，局部可见白色钙质网纹，孔隙较发育，层底高程570.2m～572.8m。eol-pl②粉土（Q2）：本层粉土属于离石组，一般称为离石黄土。浅黄色，夹有浅棕红色或棕红色，稍干，可塑～硬塑状，厚约95.9m～101.8m，土质均匀，孔隙发育，局部含少量细粒钙质结核和蜗牛壳，断面可见白色钙质网纹充填，层底高程468.4m～482.8m。eol-pl③粉质粘土（Q2）：上部浅黄色，下部浅棕红色，稍湿～近饱和，硬塑状，厚约10.6m～13.8m，局部夹薄层淡黄色透镜体状粉细砂，粉质粘土层上部节理面充填黄褐色或锈黄色充填物，下部有黑色铁锰质充填物，层底高程453.4m～457.8m。al-l④粉质粘土（Q1）：红褐色，近饱和～饱和，硬塑～坚硬，厚约25.6m～34.1m，节理面充填黄褐色或锈黄色充填物，局部夹薄层粉土及砂砾石层。砂砾石呈青灰色、灰白色及紫色等，粒径一般1cm～15cm，4cm～8cm粒径的砂砾石含量约占60%，致密块状，磨圆度较差。层底高程407.5m～423.2m。⑤粘土岩（N）：浅棕红色或棕红色，饱和，坚硬，断面充填物质较杂，以浅棕红、灰白色为主，有灰黄色、青灰色泥质条纹充填，铁锰质充填物，夹杂有细粒充填物质，可辨识的有石英颗粒，钙质结核，孔隙较为发育，针孔状，以垂向为主，钻孔揭露厚度厚约85.6m～93.5m，揭露的层底高程约为314.2m。4.1.2.3大坪沟赤泥库地层岩性大坪沟赤泥库与红旗沟赤泥库同属于黄土塬地貌，地层岩性相近，从上至下主要岩性为粉土和粉质粘土，划分为3层。现分层描述如下：eol①粉土（Q3）：本层粉土属于马兰组，一般称为马兰黄土。上部为浅黄色，下部29 为浅棕红色、褐红色，稍干～干，可塑状，厚约33.2m～36.3m，土质均匀，颜色在垂向上有明显的变化，局部可见蜗牛壳及植物根系，含细粒钙质结核或断面分布钙质絮状网纹，孔隙较发育，层底高程621.7m～634.8m。eol-pl②粉土（Q2）：本层粉土属于离石组，一般称为离石黄土。浅黄色，夹有浅黄褐色、浅红褐色或浅棕红色，稍干，可塑状，厚约98.9m～102.1m，土质均匀，孔隙发育，局部含少量细粒钙质结核，层底高程512.6m～532.8m。eol-pl③粉质粘土（Q2）：红褐色、棕褐色，硬塑状，稍湿，局部含灰白色钙质胶结团块，偶见蜗牛壳，孔隙发育，揭露厚度约15.0m～30.0m，层底高程约为502.2m～517.8m。4.2勘察区水文地质特征4.2.1地下水类型及含水岩组4.2.1.1厂区厂区位于黄河南岸Ⅱ级阶地，主要地下水类型为松散岩类孔隙潜水—微承压水和孔隙承压水。孔隙潜水—微承压水含水层组底板埋深约为120.0m～150.0m，可分为上下两段，上段多为中细砂、中粗砂、砂卵砾石，厚约10.0m～20.0m。粒粗、厚度大、分选中等，局部较差，多具上细下粗特征，组成区内潜水含水岩组。下段多为中粗砂、中细砂、粉细砂，厚约20.0m～30.0m。厚度较大、颗粒较细、分选良好，多具上粗下细规律，组成了区内半承压水含水岩组。上下段之间的亚粘土、亚砂土弱透水（含水）层厚度不大或局部缺失由砂层代之，上下含水岩组“天窗”式连通，从而形成具有统一水位、相似水质的地下水水力系统。孔隙承压水含水层组位于第一稳定隔水层下，底板埋深约230.0m～250.0m。由三到四层组成，分布较稳定。岩性以细砂、中细砂、粉细砂为主，层厚约5.0m～15.0m，总厚约30.0m～50.0m。4.2.1.2赤泥库由于赤泥库区地貌属于黄土塬，其地下水类型主要为上部的黄土孔隙裂隙水和下部的孔隙承压水。30 上部的黄土孔隙裂隙水含水层岩性为中、下更新统黄土（含裂隙）及黄土夹钙质结核层。含水层厚度不均，沟谷与沟坡差别较大，冲沟底部地下水位埋深较浅，红旗沟赤泥库水位埋深小于30.0m，大坪赤泥库水位埋深小于7.0m。周围塬面上水位埋深一般大于100.0m。下部孔隙承压水含水层岩性为泥质砂、泥质卵砾石，局部为砂卵砾石，厚约30.0m～40.0m，水头低于潜水位。4.2.2地下水富水性受地貌条件、岩性、含水层厚度及补给来源的影响，厂区与赤泥库的含水层富水性差别较大。现分述如下：4.2.2.1厂区通过分析厂区范围内地下水类型及含水岩组，厂区内孔隙潜水—微承压水含水层分为两段，上段厚约10m～20m，岩性以中细砂、中粗砂、砂卵砾石为主，水位埋深约为30m～50m。下段厚约20m～30m,多为含砾中粗砂、中细砂、粉细砂，水位埋深约为50m～223360m。导水系数达到490m/d～500m/d，机井单位涌水量达到30m/h·m～35m/h·m，3实际最大抽水量2411.52m/d（降深11.72m），为富水区。对于孔隙承压水含水层，其岩性以上第三系的粉细砂、中细砂为主，厚度约30m～350m，单井统降涌水量大于1000m/d，为富水区。4.2.2.2赤泥库由于赤泥库位于黄土塬，上覆黄土层厚度较大，常年的侵蚀作用使得塬上沟谷纵横，地形险峻，大气降水一般随地势快速汇流至黄土冲沟内。本地区主要汇流至苍龙涧（或火烧阳沟）内，然后径流至北部的黄河，由于黄土裂隙发育具有空间不均匀性、不连续性，深度较浅等原因，加剧了孔隙裂隙含水层储水的难度。本区黄土孔隙裂隙水含水层岩性主要为中、下更新统的含钙核和裂隙的黄土，厚度不均，冲沟底地下水位埋深较浅，一般小于30m，赤泥库周围的塬坡则大于100m，含水微弱。塬上生活饮用水主要抽取3水位埋深在200m～300m的地下水，其单井出水量一般为100m～300m/d。沟底村庄多3为大口浅民井，主要供农村人畜用水，涌水量小于100m/d，局部无水，为极贫水区。下部孔隙承压水含水层岩性主要为上第三系的砂及砂卵砾石，厚约30m～40m，单31 3井统降涌水量大于1000m/d，为富水区。4.2.3地下水位埋深及补径排特征4.2.3.1地下水位埋深通过开展1∶50000的区域水文地质测绘，对研究区内的地形地貌、地层岩性、含水层厚度、地下水埋深以及地下水补径排特征等进行了分析，其中厂区和赤泥库所在区域的地下水位统测结果表明，厂区以及厂区周边区域地下水位范围约为309.23m～313.00m（见表4.2-1），平均地下水埋深为35.82m，平均地下水位为309.75m。受地形因素的影响，地下水埋深在厂区附近呈现出由南向北递减的趋势。此外，地下水埋深随季节变化以及黄河三门峡水库库区水位的升降会有一定波幅的波动。表4.2-1厂区及周边区域地下水埋深情况坐标地面高程地下水埋深水位编号XY(m)(m)(m)SW-165055723844898336.0026.58309.42SW-155064173844589340.0027313SW-215076193844017349.0039.47309.53SW-095041983841925352.0040.55311.45SW-105041783843450340.0035.24304.76SW-085054683843091346.0035.13310.87SW-115060033842533356.0046.77309.23地下水埋深平均值（m）35.82地下水位平均值（m）309.75表4.2-2赤泥库及周边区域地下水埋深情况坐标编号地面高程(m)水位埋深(m)位置XYSW-435166383840397680.00172.32大坪大坪库WHL-015185823841707646.0087.47五花岭及周边DAT-015192953844142596.00168.42大安头塬面SW-405162103845899449.00124.17东上SW-395152613843296571.00120.33毕家园红旗库SW-385142513845142471.00139.96张家湾由于两个赤泥库均位于黄土塬区的边缘地带，冲沟发育，沟底与沟肩相对高差约为50m～100m，微地形变化剧烈。加之黄土塬干旱少水，上覆巨厚黄土层，地下水埋深在赤泥库及周边黄土塬面的波动幅度较大。由表4.2-2可以看出大坪沟赤泥库及周边地下水埋深范围约为87.47m～172.32m，变动幅度达80m。距离大坪赤泥库最近的编号为SW-43的井点位于大坪赤泥库后缘的塬面上，地下水埋深为172.32m，地下水位507.68m，32 沟底地下水埋深约为5.0m～7.0m，汇入火烧阳沟的沟口地下水位埋深小于2.0m。红旗沟赤泥库周边地下水埋深范围约为120.33m～139.96m，变化幅度达19m以上。距离红旗赤泥库最近的编号为SW-39的井点位于红旗赤泥库北侧的塬面上，其地下水埋深为120.33m，沟底地下水埋深约为25m以上，汇入苍龙涧河的沟口地下水位埋深小于10m。4.2.3.2地下水补径排特征厂区孔隙潜水—微承压水的补给来源主要是大气降水、南部相邻的黄土台塬区水文地质单元的地下径流、农田灌溉回渗以及黄河三门峡水库库区水的侧渗。降水入渗系数约为0.1-0.18。总体径流特征是向北部、东北部散流，水力坡度约为2‰～3‰。排泄方式则主要为人工开采以及向黄河河道径流排泄。孔隙承压水主要补给来源为南部中低山和黄土台塬区潜水的水平径流补给和上部孔隙潜水—微承压水的越流补给。整体径流方向为由南向北。主要排泄方式为人工开采。赤泥库区孔隙裂隙水的补给来源主要为大气降水，少量的农田灌溉回渗补给。由于本区地形陡峻，沟谷交错分布，地表径流较为迅速。入渗系数较小，一般为0.05-0.07，地下水动态受降水影响滞后时间较长。下层孔隙承压水的补给来源主要为浅层孔隙裂隙水的下渗以及沟谷底部局部地段汇流的地表径流的入渗或者侧渗补给。由南向北部山前冲洪积扇或者漫滩、阶地区径流。排泄方式主要为人工开采以及在含水层被切穿地带以泉的形式的泄流。4.2.4地下水化学特征根据此次水文地质调查和室内水质分析结果，厂区即东官庄村附近地下水为无色、透明、无异物，pH值7.43～7.69，属中性水。水化学类型（以舒卡列夫分类法分类）主要为HCO3—Mg•Na型，其次为HCO3•SO4—Mg•Na型和HCO3—Na•Mg•Ca型（见表-2-2+4.2-3）。地下水化学组分中阴离子以HCO3为主，其次为SO4；阳离子以Mg为主，其+次为Na。总硬度范围219.80mg/l～377.50mg/l，平均值为299.20mg/l。总碱度范围295.30mg/l～339.60mg/l，平均值为323.78mg/l。矿化度范围336.99mg/l～694.34mg/l，平均值为520.23mg/l。以地下水化学组分的含量及其水化学特征来看，该地区的地下水主要为微硬—硬的低矿化的中性淡水。33 表4.2-3厂区周边区域地下水化学特征水样编号水化学类型总硬度总碱度矿化度pH值SW-01HCO3—Mg•Na219.80295.30336.997.43SW-10HCO3•SO4—Mg•Na377.50336.40694.347.67SW-12HCO3—Mg•Na288.40323.80507.757.69SW-31HCO3—Na•Mg•Ca311.10339.60541.857.64而赤泥库地区的地下水化学类型主要为HCO3—Na•Mg、HCO3—Mg•Na、HCO3•Cl—Mg•Ca、HCO3•SO4•Cl—Mg•Na、HCO3—Mg以及HCO3•SO4—Na•Mg型（见-2--2+表4.2-4）。地下水化学组分中阴离子以HCO3为主，其次为SO4以及Cl；阳离子以Mg+2+为主，其次为Na和Ca。表4.2-4赤泥库周边区域地下水化学特征总硬度总碱度矿化度水样编号水化学类型pH值（mg/l）（mg/l）（mg/l）XAC-01HCO3—Na•Mg191.53282.50347.797.88SW-45HCO3—Mg•Na234.96260.20321.957.79JY-01HCO3•Cl—Mg•Ca877.01469.70924.067.33XL-01HCO3•SO4•Cl—Mg•Na678.89450.70994.977.40HD-01HCO3—Mg592.92355.50569.647.52XL-02HCO3•SO4—Na•Mg341.58371.50778.057.36其中大坪沟赤泥库及其周边水样的水化学类型主要为HCO3—Na•Mg、-2+HCO3—Mg•Na以及HCO3—Mg。地下水化学组分中阴离子以HCO3为主，阳离子以Mg+为主，其次为Na。总硬度范围191.53mg/l～592.92mg/l，平均值为333.80mg/l。总碱度范围260.20mg/l～355.50mg/l，平均值为299.40mg/l。矿化度范围321.95mg/l～569.64mg/l，平均值为413.13mg/l。pH值范围为7.52～7.88。红旗沟赤泥库及其周边水样的水化学类型主要为HCO3•Cl—Mg•Ca、-HCO3•SO4•Cl—Mg•Na以及HCO3•SO4—Na•Mg。地下水化学组分中阴离子以HCO3为2--2++2+主，其次为SO4以及Cl；阳离子以Mg为主，其次为Na和Ca。总硬度范围341.58mg/l—877.01mg/l，平均值为632.49mg/l。总碱度范围371.50mg/l～469.70mg/l，平均值为430.63mg/l。矿化度范围778.05mg/l～994.97mg/l，平均值为893.03mg/l。pH值范围为7.33～7.40。通过对比发现，两个赤泥库及周边地下水的水化学特征有着略微的差异性。-其中，大坪沟赤泥库地下水化学组分中阴离子以HCO3为主，而红旗沟赤泥库地下水化-2--学组分中阴离子除了HCO3，SO4以及Cl含量都有所增加。此外，值得注意的是，红旗沟赤泥库所在地区的地下水总硬度、总碱度以及矿化度都较大坪沟赤泥库地区有着显著的提高，而pH值却略微的降低。这种变化可能与两个赤泥库地区地层岩性、地下水交替强度以及人为活动强度的差异有关。34 5水文地质参数计算及选取为了获取勘察区内地层的水文地质参数，掌握不同类型土层的渗透性特征，本次勘察工作共进行了抽水试验20组、钻孔注水试验5组、入渗试验12组、弥散试验3组、淋滤试验5组。下面根据不同试验方法简述各试验的主要成果。5.1抽水试验5.1.1抽水试验工作概述（1）抽水试验目的根据招标文件的要求，本次研究对象主要为潜水含水层，为了解含水层的富水性、查明含水层的水文地质结构、水文地质参数等情况，进行了单孔以及带有两个观测孔的多孔抽水试验。通过稳定流抽水试验资料，获得井的特性曲线，以便正确选择求参公式，计算水文地质参数及影响半径，为地下水环境影响评价提供基础资料。（2）抽水试验设计抽水试验井以本次勘探孔为基础进行布置，观测孔的布置方向尽可能的考虑试验井的性质和功能、地层的岩性特征，综合分析各种条件，确定观测孔距抽水井的距离为3m～8m。抽水孔开孔直径650mm，过滤器采用内径300mm，外径360mm的加筋混凝土过滤管，过滤管外面包裹2～3层80目尼龙网。观测孔开孔直径350mm，观测管结构与抽水孔一致，观测管材料为PE管，利用PVC管箍进行连接，确保内壁光滑。观测孔结构尽量与抽水孔一致。围填滤料直径以含水层颗粒直径d50～d60的平均值经过计算后控制，下料时可根据观测孔钻进情况调整滤料级配。抽水孔填滤厚度在10cm～20cm之间。下入观测孔井管后，用静水快速投滤法将已按要求掺和准备好的滤料投入井管与井壁之间的环隙中，直至超过过滤段。（3）抽水试验设备现场试验采用工业或民用电源结合现场发电的方式进行供电，以尽量确保抽水试验的质量，使抽水试验能够连续、稳定的进行。现场发电的发电机功率为5kw，能够保证供给抽水泵的电压及电流稳定，达到出水量相对稳定的要求，满足水文地质参数的计算条件。抽水试验时的流量观测采用管道式流量计和超声波流量计相结合的方式读取数据，试验井中的水位和观测孔降深则同时采用自动水位计和人工记录进行观测，见图5.1-1~图5.1-3。35 图5.1-1抽水试验现场图5.1-2抽水试验水位观测设备图5.1-3抽水试验流量观测设备（4）抽水试验工作量本次试验共进行多孔抽水试验5组、试验段5个、落程10个，水位恢复试验5组。具体工作量见表5.1-1。表5.1-1抽水试验工作量统计表孔号试段（段）落程（个）恢复试验（组）备注KM-J-011312个观测孔KM-J-021112个观测孔KM-J-031212个观测孔KM-J-041212个观测孔KM-J-051212个观测孔小计51055.1.2抽水试验计算公式的选取（1）根据抽水井的结构、过滤管的长度、含水层的性质及试验方法，潜水完整单井稳定流抽水试验可以采用公式(5.1-1)计算含水层渗透系数K。36 0.732QR⎛⎞K=lg⎜⎟…………………………………(5.1-1)(2HSSr−)⎝⎠w式中：K—渗透系数，m/d；R—影响半径，m；3Q—抽水孔涌水量，m/d；H—自然水位下潜水含水层厚度，m；S—抽水试验稳定时水位降深，m；r—抽水井半径，m。w（2）为了能够掌握单井抽水试验稳定时，抽水井周围一定范围内水位的降深，通过观测孔中观测水位的变化情况，这时可以按照带有观测孔的计算公式(5.1-2)计算含水层渗透系数K。0.732Q⎛⎞r2K=lg⎜⎟…………………………(5.1-2)(2HSSSS−−)(−)⎝⎠r12121式中：r、r—观测孔1、观测孔2距抽水井的距离，m；12S、S—观测孔1、观测孔2的降深，m；12其余符号同前。（3）如果某井以定流量Q进行抽水持续了时间tp之后停止抽水并恢复水位，那么在时间tp之后剩余降深s的计算，如同阶梯流量一样，可以考虑为该井仍以流量Q继续抽水，并从停抽时刻起，有一个流量为Q的注水井开始工作。按渗流叠加原理，可以采用以下公式(5.1-3)计算含水层渗透系数K。QK=0.183……………………………………(5.1-3)mH⋅(0−⋅.5)si式中：s—剩余降深，m；tkm—S−+lg(1)关系曲线上拐点处的斜率；itTt—抽水开始到停止的时间，min；k37 t—抽水停止时算起的恢复时间，min；T其余符号同前。5.1.3试验成果的整理与计算（1）基本情况本次抽水试验共5组，分别为厂区南侧钢球厂内的KM-J-01、厂区内的KM-J-02、红旗赤泥库内的KM-J-03、连家庄的KM-J-04和大坪赤泥库内的KM-J-05，每组设置有2个观测孔，试验段次5个、落程10个。抽水试验工作量见表5.1-2。表5.1-2抽水试验试段及落程统计表抽水井深试段落程观测孔孔号m（个）（个）（个）KM-J-01103132KM-J-0260112KM-J-03150122KM-J-04100122KM-J-05180122（2）抽水试验成果稳定流抽水试验成果、降深—累计时间以及恢复降深—时间关系曲线，如表5.1-3及图5.1-4～图5.1-22所示。表5.1-3单孔稳定流抽水试验成果表含水层厚度主井降深流量观测孔距主井的距离观1降深观2降深孔号3mmm/dmmmm0.681560.670.01KM-J-0151.310.753960.155.410.550.1217.31537.616.940.17KM-J-02352.67338.40.159.32.300.346.550.46.122.15KM-J-03300.15516.291.215.802.4015.5103.215.237.80KM-J-04450.15530182.428.7013.10431.23.900.03KM-J-05310.15516.557.616.048.1038 时间（min）0353946128316211967231026600246810降深（m）1214161820图5.1-4KM-J-01孔降深—累计时间曲线图时间（min）02915658481113137716641928221624790246810降深（m）12141618图5.1-5KM-J-01观1孔降深—累计时间曲线图时间（min）02915658481113137716641928221624790.000.020.040.060.080.10降深（m）0.120.140.160.180.20图5.1-6KM-J-01观2孔降深—累计时间曲线图39 时间（min）0101295478956114800.511.5降深（m）22.53图5.1-7KM-J-02孔降深—累计时间曲线图时间（min）013337259282710660.000.501.001.50降深（m）2.002.503.00图5.1-8KM-J-02观1孔降深—累计时间曲线图时间（min）013337259282710660.000.050.100.150.20降深（m）0.250.300.350.40图5.1-9KM-J-02观2孔降深—累计时间曲线图40 时间（min）049811051615221828400246810降深（m）12141618图5.1-10KM-J-03孔降深—累计时间曲线图时间（min）049811051615221828400246810降深（m）12141618图5.1-11KM-J-03观1孔降深—累计时间曲线图时间（min）0498110516152218284000.511.5降深（m）22.53图5.1-12KM-J-03观2孔降深—累计时间曲线图41 时间（min）043396314071932247305101520降深（m）253035图5.1-13KM-J-04孔降深—累计时间曲线图时间（min）043396314071932247305101520降深（m）253035图5.1-14KM-J-04观1孔降深—累计时间曲线图时间（min）04339631407193224730.002.004.006.00降深（m）8.0010.0012.0014.00图5.1-15KM-J-04观2孔降深—累计时间曲线图42 时间（min）04018911303178922900246810降深（m）12141618图5.1-16KM-J-05孔降深—累计时间曲线图时间（min）04018911303178922900.002.004.006.008.00降深（m）10.0012.0014.0016.0018.00图5.1-17KM-J-05观1孔降深—累计时间曲线图时间（min）040189113031789229001234降深（m）56789图5.1-18KM-J-05观2孔降深—累计时间曲线图43 时间（min）0961762583444200246810降深（m）1214161820图5.1-19KM-J-01孔恢复降深—时间曲线图时间（min）01061942843784620246810降深（m）12141618图5.1-20KM-J-03孔恢复降深—时间曲线图时间（min）07914521328434742749205101520降深（m）253035图5.1-21KM-J-04孔恢复降深—时间曲线44 时间（min）0951742553414165135900246810降深（m）12141618图5.1-22KM-J-05孔恢复降深—时间曲线图根据抽水试验资料，选用公式(5.1-1)、(5.1-2)、(5.1-3)计算含水层平均渗透系数，并根据不同条件下计算所得的渗透系数，经综合比选后提出各孔的渗透系数建议值，并利用渗透系数建议值和主井最大降深，采用式(5.1-4)计算出各井的影响半径R值，结果见表5.1-6。"R=2SHK……………………………………(5.1-4)式中：S—抽水孔降深，m；"K—渗透系数建议值，m/d；H—潜水含水层厚度，m；其余符号同前。5.1.4试验结果分析根据现场抽水试验的计算结果和地层岩性特征综合分析，渗透系数建议值首先选用多孔抽水试验计算值，其次选用单孔抽水试验主井水位回复试验计算值，最后选用单孔抽水试验计算值，同时参考相近岩性和类似工程的经验值，对渗透系数进行综合取值。从表5.1-6试验成果可知，KM-J-1孔利用第一降深计算出来的K值偏大，主要是因为在小流量抽水条件下观测孔响应太小，受到观测因素的影响太大，观测孔的降深不能反映地层的实际情况，不能反映出不同抽水量情况下所产生的降深变化，因此选择水位恢复资料计算值。KM-J-2孔推荐采用观测孔资料计算和单孔试验计算的平均值，其它45 各孔单孔均采用水位恢复资料计算值。表5.1-6抽水试验计算参数表剩含水井抽水主井余恢复K单孔K多孔K恢复推荐R层厚半观测井降深流量持续降深降时间值值值K值值井号度径时间深观观3(m)(m)(m)(m/d)(m)(min)(min)(m/d)(m/d)(m/d)(m/d)(m)1(m)2(m)0.680.150.670.01156.003.432.64KM-J-0151.310.700.1510.550.12396.000.7017609100.880.471.291.2928217.310.1516.940.17537.600.850.42KM-J-02352.670.152.300.34338.403.583.363.36586.500.156.122.1550.400.250.27KM-J-03301.2722139650.230.238516.200.1515.802.4091.200.260.1815.500.1515.237.80103.200.180.23KM-J-04451.6820357250.260.2620530.000.1528.7013.10182.400.230.274.000.153.900.0331.200.210.15KM-J-05310.8817458500.190.198016.500.1516.048.1057.600.150.21注：K单孔、K多孔、K恢复分别为利用抽水孔水位降深数据、观测孔水位降深数据和抽水孔水位恢复数据计算出的渗透系数值。5.2入渗试验针对勘察区（厂区和赤泥库）包气带厚度大的特点，为了了解包气带的地层岩性、结构和渗透性能，为地下水影响评价提供必要的数据支持，在勘察区内选取了不同位置和深度的14个点进行渗水试验，采用试坑双环注水试验测定土层渗透系数。5.2.1渗水试验概述（1）设备要求本实验所选用的试验设备和仪器见表5.2-1。表5.2-1入渗试验方法及试验设备试验方法双环试环高20cm，内径34cm，外径47.5cm2量桶(流量瓶)断面上下均一，面积不大于5000cm，具有刻度清晰的水尺或玻璃管计时钟表秒表备注其它辅助用品46 渗水试验在松散层中开挖0.25m～0.80m深圆形试坑，注水并保持0.10m的水柱高度，通过获得其稳定的渗透流量计算即可求得松散层的渗透系数，见图5.2-1。（2）试验要求1）在注水试坑内放入试环，将符合规范尺寸的两个试环按同心圆状压入坑底，入土深度约5cm～8cm，并确保试验土层的结构不被扰动，试环周边不漏水；2）在内环及内、外环之间环底铺2cm～3cm厚的粒径5mm～10mm的砾石或碎石；3）按要求安装注水设备，流量瓶进气管管口距坑底10cm，保持试验水头变幅不大于0.1cm；4）开始每隔5min量测一次，连续量测5次，以后每隔15min量测一次并连续量测2次，以后每隔30min量测一次并至少量测6次；5）当连续两次量测的注入流量之差不大于最后一次注入流量的10%时，试验即可结束。取最后一次注入流量作为计算值。图5.2-1渗水试验5.2.2渗水试验计算公式的选择根据《水利水电工程注水试验规程》（SL345—2007），本次双环渗水试验利用式（5.2-1）来计算土层的渗透系数。16.67QZK=………………………………………(5.2-1)FHZ(0++⋅.5L)式中：K—试验土层垂向渗透系数，cm/s；3Q—内环的注入流量，干燥条件下应该扣除蒸发量，cm/s；47 F—内环的底面积，cm2；H—内环的试验水头，Z=10cm；L—试验土层的毛细上升高度，粉土和粉质粘土均取H=100cm；Z—从内环试坑底算起的渗透深度，cm。5.2.3试验成果的整理与计算本次勘察区内共布设定水头双环渗水试验14组，其中，大坪赤泥库内4组，红旗赤泥库内4组，厂区范围内6组，计算结果如表5.2-2所示。各孔注入流量与时间关系曲线如图5.2-2～图5.2-15所示。表5.2-2双环渗水试验计算结果表内环直毛细上升内环内试入渗深试验地试验注入流量渗透系数平均值径高度验水头度点编号Q(mL/min)D(cm)L(cm)H(cm)Z(cm)（cm/s）（cm/s）-4SH-01112.23510010539.12×10SH-0494.93510010658.53×10-4大坪-46.34×10赤泥库SH-07243510010752.30×10-4SH-0863.43510010585.40×10-4SH-028.73510010331.45×10-4SH-0387.53510010456.50×10-4红旗-46.18×10赤泥库SH-0591.83510010607.96×10-4SH-06101.73510010608.82×10-4SH-093510010659.52×10-510.54SH-103510010703.06×10-432.7SH-113510010655.78×10-464.2-4厂区6.17×10SH-123510010558.68×10-4104.9SH-133510010809.71×10-498.1SH-143510010558.83×10-4106.548 0.200.180.160.140.120.10Q(L/min)0.080.060.040.020.00050100150200250300t(min)图5.2-2SH-01孔注入流量与时间关系曲线（Q-t）0.0140.0120.0100.008Q(L/min)0.0060.0040.0020.000050100150200250300t(min)图5.2-3SH-02孔注入流量与时间关系曲线（Q-t）0.120.100.080.06Q(L/min)0.040.020.00050100150200250300t(min)图5.2-4SH-03孔注入流量与时间关系曲线（Q-t）49 0.120.100.080.06Q(L/min)0.040.020.00050100150200250300t(min)图5.2-5SH-04孔注入流量与时间关系曲线（Q-t）0.50.450.40.350.30.25Q(L/min)0.20.150.10.050050100150200250300350t(min)图5.2-6SH-05孔注入流量与时间关系曲线（Q-t）0.80.70.60.50.4Q(L/min)0.30.20.10050100150200250300350t(min)图5.2-7SH-06孔注入流量与时间关系曲线（Q-t）50 0.040.030.030.02Q(L/min)0.020.010.010.00020406080100120140160180t(min)图5.2-8SH-07孔注入流量与时间关系曲线（Q-t）0.090.080.070.060.050.04Q(L/min)0.030.020.010.00050100150200250300t(min)图5.2-9SH-08孔注入流量与时间关系曲线（Q-t）1.201.000.800.60Q(L/min)0.400.200.00050100150200250300t(min)图5.2-10SH-09孔注入流量与时间关系曲线（Q-t）51 0.070.060.050.04Q(L/min)0.030.020.010.00050100150200250t(min)图5.2-11SH-10孔注入流量与时间关系曲线（Q-t）0.090.080.070.060.050.04Q(L/min)0.030.020.010.00050100150200250300t(min)图5.2-12SH-11孔注入流量与时间关系曲线（Q-t）0.200.180.160.140.120.10Q(L/min)0.080.060.040.020.00050100150200250300t(min)图5.2-13SH-12孔注入流量与时间关系曲线（Q-t）52 0.120.100.080.06Q(L/min)0.040.020.00050100150200250300t(min)图5.2-14SH-13孔注入流量与时间关系曲线（Q-t）0.300.250.200.15Q(L/min)0.100.050.00050100150200250t(min)图5.2-15SH-14孔注入流量与时间关系曲线（Q-t）5.2.4试验结果分析-4从试验结果可以看出，大坪赤泥库地区渗透系数最小值2.30×10cm/s，最大值9.12-4-4-4×10cm/s，平均值6.34×10cm/s；红旗赤泥库地区渗透系数最小值1.45×10cm/s，-4-4-5最大值8.82×10cm/s，平均值6.18×10cm/s；厂区渗透系数最小值9.52×10cm/s，-4-4最大值9.71×10cm/s，平均值6.17×10cm/s；参照《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487—2008）岩土体的渗透性分级，勘察区包气带渗透性能为中等透水，局部为弱透水。53 5.3注水试验5.3.1注水试验概述钻孔注水试验具体做法是钻孔钻至地下水位成孔后，测量稳定水头标高，然后清除孔底沉淀物，在试段两端设置止水栓塞，然后开始向孔中注水，抬高孔中水位，测定孔中水位与注入流量的变化，待水位稳定一定时间后，可停止注水。本次工作利用5个水文地质勘探孔在深度5～20m范围内进行钻孔常水头注水试验，分别为大坪沟赤泥库的ZK-1、牛王庙的ZK-2、焦园的ZK-3、东官庄的ZK-4和东城村eol的ZK-5，大部分地层岩性以粉质壤土（Q3）为主，ZK-3除外，岩性以粘土岩（N）为主。每个孔分别进行3个试段的试验。5.3.2注水试验计算公式的选择由试段深度（表5.3-1）与勘察区水位埋深情况（表4.2-1和表4.2-2）可知，试验段均位于地下水水位以上，根据《SL345-2007水利水电工程注水试验规程》，采用式（5.3-1）计算试验土层的渗透系数：7.05QL2K=lg………………………………………(5.3-1)LHr1式中：Q—稳定注水量，L/min；H—孔内试段底算起的水头高度，cm；1r—钻孔内半径，cm；L—试段长度，cm；K—渗透系数，cm/s；其余符号同前。5.3.3试验成果的整理与计算各组注水试验数据见表5.3-154 表5.3-1注水试验成果表钻孔编号地理位置试验编号试段深度（m）稳定注入流量Q(L/min)15.3～9.851.6大坪沟ZK-1211.5～14.593.2赤泥库314.8～19.829.716.2～9.713.32ZK-2牛王庙211.0～14.513.15316.3～20.38515.8～9.825.29ZK-3焦园211.4～16.411.05318.1～22.116.0515.3～8.819.96ZK-4东官庄211.5～16.0164316.8～19.8184.516.2～10.7177.5ZK-5东城村211.0～16.0153.5317.3～21.3221注入流量与时间（Q-t）关系曲线如图5.3-1～图5.3-15所示。采用公式(5.3-1)计算的含水层渗透系数K如表5.3-2所示。8070605040Q(L/min)30201000180360540720900108012601440162018001980216023402520t(min)图5.3-1ZK-1第1段次注入流量与时间（Q-t）关系图55 1401201008060Q(L/min)40200014428843257672086410081152129614401584172818722016t(min)图5.3-2ZK-1第2段次注入流量与时间（Q-t）关系图454035302520Q(L/min)151050015531046461977492910841238139315481703185820122167t(min)图5.3-3ZK-1第3段次注入流量与时间（Q-t）关系图201816141210Q(L/min)864200198396594792990118813861584178219802178237625742772t(min)图5.3-4ZK-2第1段次注入流量与时间（Q-t）关系图56 18161412108Q(L/min)64200198396594792990118813861584178219802178237625742772t(min)图5.3-5ZK-2第2段次注入流量与时间（Q-t）关系图1201008060Q(L/min)4020002164326488641080129615121728194421602376259228083024t(min)图5.3-6ZK-2第3段次注入流量与时间（Q-t）关系图3530252015Q(L/min)1050014428843257672086410081152129614401584172818722016t(min)图5.3-7ZK-3第1段次注入流量与时间（Q-t）关系图57 161412108Q(L/min)64200171342513684855102611971368153917101881205222232394t(min)图5.3-8ZK-3第2段次注入流量与时间（Q-t）关系图252015Q(L/min)1050016232448664881097211341296145816201782194421062268t(min)图5.3-9ZK-3第3段次注入流量与时间（Q-t）关系图30252015Q(L/min)105002164326488641080129615121728194421602376259228083024t(min)图5.3-10ZK-4第1段次注入流量与时间（Q-t）关系图58 250200150Q(L/min)100500014829544359073888610331181132814761624177119192066t(min)图5.3-11ZK-4第2段次注入流量与时间（Q-t）关系图250200150Q(L/min)1005000184367551734918110212851469165218362020220323872570t(min)图5.3-12ZK-4第3段次注入流量与时间（Q-t）关系图250200150Q(L/min)10050002054106168211026123114361642184720522257246226682873t(min)图5.3-13ZK-5第1段次注入流量与时间（Q-t）关系图59 250200150Q(L/min)100500015831747563479295011091267142615841742190120592218t(min)图5.3-14ZK-5第2段次注入流量与时间（Q-t）关系图350300250200150Q(L/min)100500016633149766282899411591325149016561822198721532318t(min)图5.3-15ZK-5第3段次注入流量与时间（Q-t）关系图试验过程中由于含水层介质的不均一性以及土体裂隙的连通性等原因，使得注水量随着时间发生连续的波动，取水位波动的平均值作为稳定注水量进行计算，所得的渗透系数为试验段的综合渗透系数。5.3.4试验结果分析eol本次注水试验的地点大部分地层岩性以粉质壤土（Q3）为主，ZK-3地区岩性以粘-5土岩（N）为主，由计算结果可知，粉质壤土地区的综合渗透系数为3.05×10cm/s~4.62-4-5-5×10cm/s，ZK-3所在的焦园地区的综合渗透系数为1.73×10cm/s~7.85×10cm/s,与其他钻孔计算结果相比较小，主要是由于该地区粘土岩中土体孔隙、裂隙发育较少，因此渗透性较差。60 与双环入渗试验成果相比，采用钻孔注水试验计算出的渗透系数值偏小，究其原因，是因为黄土垂直节理较为发育，垂直方向上的裂隙、孔洞决定了地下水的垂向运动大于水平运动，所以水平方向上的渗透系数值比垂直方向上的小。表5.3-2注水试验计算结果表钻孔编试验试段深度注入流量水头差半径试段长度渗透系数地理位置号编号（m）Q(L/min)H1(cm)r(cm)L(cm)（cm/s）-415.3～9.851.69800154501.47×10大坪沟-4ZK-1211.5～14.593.214500153002.34×10赤泥库-5314.8～19.829.719800155003.86×10-516.2～9.713.329700153504.62×10-5ZK-2牛王庙211.0～14.513.1514500153503.05×10-4316.3～20.38520300154001.27×10-515.8～9.825.299800154007.85×10-5ZK-3焦园211.4～16.411.0516400155001.73×10-5318.1～22.116.0522100154002.21×10-515.3～8.819.968800153507.63×10-4ZK-4东官庄211.5～16.016416000154502.86×10-4316.8～19.8184.519800153003.51×10-416.2～10.7177.510700154504.62×10-4ZK-5东城村211.0～16.0153.516000155002.47×10-4317.3～21.322121300154003.16×105.4弥散试验5.4.1弥散试验工作概述弥散系数是描述进入地下水系统中可溶的污染物质时间、空间变化的参数，是用来进行地下水污染预测预报的必备参数。弥散试验中弥散系数的测定以往常在天然流场中进行，但对某些天然水力坡度较小、天然渗透流速较慢的含水层或当地下水流向不清时，利用天然流场进行弥散试验常遇到两大困难：即难以确定准确而又稳定的流向和耗时太长，因而成功率低，此时可用人工流场。因此，弥散试验既可用天然流场，也可用人工流场。在野外测定弥散过程时，需要选取有代表性地段进行，合理安排投源孔和观测孔的孔位，选择合适的示踪剂，并进行连续检测，以获得所需要的弥散曲线。对于利用天然流场进行弥散试验的，首先需确定投源孔的孔位，用先进的流速流向测定方法测定孔内不同层位上的流速和流向，以确定观测孔的方位和距离，试验安排比61 较复杂，受试验场地条件限制较大，同时试验时间相对较长，成功率偏低。但是，对于利用人工流场进行弥散试验的，如在抽水条件下的流场，由于观测孔的流向十分明确，现场弥散试验孔的安排就相对简单，成功率相对较高。一般2个观测孔即可进行弥散试验，求得弥散系数。抽水孔和观测孔的理想安排见图5.4-1。图5.4-1抽水条件下弥散试验理想孔位安排本次弥散试验一共2组，分别为红旗赤泥库内的KM-J-03孔弥散试验和大坪赤泥库的KM-J-05孔弥散试验。两孔均为抽水条件下（径向收敛流）弥散试验。试验时将抽水孔作为观测孔来进行取样分析，抽水孔距投源孔距离为3m～8m，具—体方法是首先测定观测孔水样中的Cl背景值，然后当抽水试验（或注水试验）进行到最后一个降深并且水位达到稳定时，将50kg食盐（NaCl）完全溶解后一次性注入投源—孔中，定时在观测孔中提取水样进行现场滴定实验，确定水样中Cl浓度变化情况，绘制浓度变化曲线，计算弥散系数。用食盐作为示踪剂是基于两个考虑：一是稀释后的食盐溶液对水的运动状态影响不大，且可以不考虑地层或钻孔结构物对食盐的吸附及其它物理化学反应；二是便于对—Cl的检测，即在滴定过程中消耗AgNO3的体积与NaCl示踪剂的体积能保持一定的关系。5.4.2弥散试验计算公式的选择描述稳定的径向渗流场溶质运移的基本方程为式5.4-1，5.4-2：222∂cc∂∂ccauT∂=−auu+L222∂trr∂∂r∂θ……………………………（5.4-1）uQh=/2πrn…………………………………………………（5.4-2）式中：a—纵向弥散度，m；L62 a—横向弥散度，m；Tu—地下水流速，m/d；c—示踪剂浓度，mg/l；θ—两观测孔与抽水（注水）孔之间的夹角，°；3Q—抽水量（或注水量），m/d；r—投源孔与观测孔的距离，m；h—投源孔与观测孔之间含水层的平均厚度，m；n—含水层有效孔隙率；其余符号同前。式(5.4-1)适用于径向散发流（u>0）和径向收敛流（u<0）。式中uQh=/2πrn，Q是流量，对注水井（散发流）Q>0，对抽水井（收敛流）Q<0，h是含水层平均厚度，n是有效孔隙率，式（5.4-1）右端最后一项是由于横向弥散产生的，对散发和收敛渗流场均可被消去。通过（5.4-1）式，法国水文地质学家J．P．Sauty采用有限差分的数值法进行参数计算，求得以Peclet数P为参数，以无因次浓度C和无因次时间t（或lgt）分别为纵rrr横坐标的标准曲线（图5.4-2），用以确定含水层的弥散度a。L图5.4-2径向收敛流标准曲线将所得的现场试验数据进行分析整理，具体方法如下：将观测浓度换算成无因次浓度Cr（式5.4-3），观测时间换算成无因次时间tr（式5.4-4）。63 CC−0C=rCC−max0……………………………………（5.4-3）tt=rt0……………………………………………（5.4-4）式中：C—示踪剂的观测浓度，mg/l；C—示踪剂的背景浓度，mg/l；0C—示踪剂的峰值浓度，mg/l；maxt—累计观测时间，min；t—纯对流时间，min。0纯对流时间t由式(5.4-5)计算：02πrhnt=…………………………………………………(5.4-5)0Q对试验数据整理后，再与标准曲线（图5.4-2）绘制在相同模数的半对数坐标纸上，并将该曲线与相应标准曲线相配合，通过移动两曲线，直至实测的Ct−lg（或Ct−）rrrr关系曲线与某一P值的标准曲线配合得最好。配线时注意两曲线横坐标要重合，通过配r线，确定P值，并由公式a=求得a值，再由公式Kau=⋅求得纵向弥散系数。其LLLLP中u为地下水流速。5.4.3试验成果的整理与计算将本次弥散试验的数据按式5.4-3～5.4-5进行整理，并分别与标准曲线进行匹配，配线结果见图5.4-3、图5.4-4，计算成果见表5.4-1。64 图5.4-3KM-J-03孔弥散试验配线图图5.4-4KM-J-05孔弥散试验配线图表5.4-1弥散试验成果表投、观孔距离弥散度地下水流速弥散系数试验编号试验位置P2（m）aL（m）u（m/d）KL（m/d）KM-J-03红旗沟赤泥库6.4200.320.290.09KM-J-05大坪沟赤泥库5.2200.260.460.1265 5.5淋滤试验本次淋滤试验的目的主要是利用土柱试验模拟污水的渗入过程，研究确定污染物3+2+2+--2-（Al、Ca、Mg、总硬度、pH、碱、Cl、F、SO4、Fe）在包气带中的吸附、转化等行为特点，初步揭示包气带自净机制，为包气带防护能力的确定、评价污水渗漏对地下水水质的影响提供依据。具体试验内容包括：（1）确定弥散系数的清水淋滤试验2组；（2）赤泥渗滤液饱和入渗的土柱试验2组；（3）赤泥渗滤液非饱和入渗的土柱试验2组。5.5.1土壤分析结果（1）矿物成分土样化学成分分析结果见表5.5-1。表5.5-1土样化学成分分析结果编号项目SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOTiO2K2ONa2O大坪库黄土DP-0158.075.1314.804.506.280.21ND0.01红旗沟黄土HQK-0153.236.8615.696.015.920.24ND0.04大坪库赤泥P-CN-0119.7111.0126.169.657.330.260.040.19大坪库赤泥P-CN-0220.4911.2426.309.866.750.290.040.20备注：氧化物含量均为百分数；ND表示低于检出极限。对于区域土壤而言，其中主要的氧化物含量大小顺序：SiO2>Al2O3>Fe2O3。而赤泥的与当地土壤中的明显不同，除氧化硅外，其他氧化物的含量都比土壤中的高，主要氧化物含量大小顺序则为：Al2O3>SiO2>Fe2O3。从氧化物含量的考虑，并结合其溶解性与毒性等，赤泥中Al2O3的潜在危害值得关注。（2）可溶盐分析结果土样易溶盐（水土比为5:1）化学成分分析结果见表5.5-2。与赤泥易溶盐含量相比，赤泥中游离态铝的含量不仅不高，相反还比其低。表明赤泥中游离态的铝离子难于66 直接对土壤、地下水造成影响。而镁离子及以镁离子的硬度情况则相反，是赤泥中的明显大于土壤中的，可能对土壤、地下水造成影响。因此，在相应的淋溶试验中，特别监测镁离子浓度及硬度的变化。表5.5-2土样易溶盐（水土比为5:1）化学成分分析结果3+2+2++--2-编号项目AlCaMgNa总硬度pH总碱度ClFSO4大坪库黄土DP-010.0261.071.330.0042.408.369.760.170.0703.32红旗沟黄土HQK-010.0240.277.730.0848.008.3510.524.360.08315.50大坪库赤泥P-CN-010.0130.1367.050.08767.189.3593.890.87ND1.11大坪库赤泥P-CN-020.0110.1361.450.01661.5910.35111.160.70ND0.83备注：pH无量纲，其它含量均为mmol/kg；ND表示低于检出极限。5.5.2土壤的静置释放试验结果通过向1000ml的烧杯中添加300g的土、600ml的清水（自来水），2012年9月21日15:30开始浸泡。并定期取样，利用离子色谱分析其中浸泡液体中阴离子浓度，结果见表5.5-3。表5.5-3土壤的静置释放试验结果mg/L--2-时间（h）FClSO4246.412.0655.54823.97.5152.68--自来水的水质状况为:Cl浓度为3.67mg/L,F0.12mg/L,硫酸盐23.99mg/L。5.5.3清水（自来水）淋滤地下入渗模拟试验结果饮用水水质指标及限值(GB5749-2006)：氟化物≤1.0mg/L,铝离子≤0.2mg/L,氯化物≤250mg/L,硫酸盐≤250mg/L,溶解性总固体≤1000mg/L,总硬度≤450mg/L3+--2-(以CaCO3计）。再结合入渗附液水化学特点，主要研究Al、pH、Cl、F及SO4在包气带中的吸附、转化等行为特点，初步揭示包气带自净机制。清水（自来水）淋滤地下入渗模拟试验过程中，渗出液体积、示踪剂浓度变化以及电导（EC）的变化见图5.5-4~5.5-6。67 2500#2I柱流量（*10mL)#2000II柱流量)1500(ml流量100050000200040006000时间（分）图5.5-4累计流量与时间关系由图5.5-4可见，累计流量与时间关系，在一定水力学条件下，土柱中渗流特性也处于相对稳定状态。即常水头试验法确定相应土柱的渗透系数。水头差△h和渗出流量Q稳定时，量测经过一定时间t内流经试样的水量V，则：V=Q×t=ν×A×t根据达西定律，可以确定渗流速度(ν)，ν=k×i(其中i为水力梯度)，则：V=k×（△h÷L）×A×t（其中柱截面为A，长度为L）从而得出：k=V×L÷A×△h×t这样可以确定各土柱的渗透系数。当渗水试验进行到渗入水量趋于稳定时，渗透系数采用下列公式计算，K=Q×L/w×h3式中：Q——稳定渗水量(cm/min)；L——渗透途径(cm)；K——渗透系数(cm/s)；h——水头损失(上下过水断面的水头差)(cm)；2w——过水断面面积(cm)。就本次试验的土柱而言，可以定性的知道各土柱渗透系数的大小为：K1>K5>K2>K3>K4。试验过程中，渗出液的电导发生改变，表明其发生水盐（岩）作用，68 但仍不足以引起其渗流性质的变化。图5.5-5、5.5-6为淋滤试验成果。由图5.5-4~5.5-6可见，流速慢、接触时间长、反应越充分，引起EC变化也越大。1.08000.8#)600III柱#IV柱0.6S/cmμ3#0I柱10#(400C/CII柱0.4电导2000.202004006008001000120014000.0渗出液体积(ml)0100020003000400050006000时间/分##图5.5.-5淋滤试验数据图5.5-6电导（EC）的变化(III/IV柱)同样，利用清水试验结果，还可以确定土壤介质的孔隙性、渗透性及弥散性。对于土柱I，从图5.5-5可见：t0=0min，t0.5=641min，t0.16=46min，t0.84=2276min，则：地下水流速：V1=L/t0.5V1=0.133cm/min223弥散系数：D1=L(t0.84-t0.16)/8t0.52D1=17.05cm/min对于土柱II，从图5.5-5可见：t0=500min，t0.5=1517min，t0.16=797min，t0.84=3616min，则：地下水流速：V2=L/t0.5V2=0.039cm/min223弥散系数：D2=L(t0.84-t0.16)/8t0.52D2=0.455cm/min可见，土柱II中介质的弥散系数明显小于土柱I的。表明污染物在土柱I的迁移-性明显强于土柱II中的。无论是从穿透时间还是穿透体积上来看，对于Cl等惰性组分很容易穿透包气带，表明包气带对它们几乎没有净化能力，很容易影响深层土壤与（或）-地下水化学环境的变化。如果Cl等惰性组分在包气带中积累，形成易溶性盐，在大气降水入渗条件下，同时也可能引起土壤与（或）地下水化学环境的变化。69 5.5.4附（原）液地下入渗模拟试验结果将上述试验中淋滤液改换为附（原）液，试验的其他条件不变，开展附（原）液地2-3+下入渗模拟试验。试验过程中流量、pH、Cl-、SO4、F-、EC及Al等浓度的监测结果分别见图5.5-7~5.5-12。60000200015001000)(ml)40000500pH或um)313(101220000渗出液累计体积#电导I11#电导V10pH90802000400060008000100001200002000400060008000时间（分）时间（分）图5.5-7原液淋滤过程中累积流量与时间的关图5.5-8原液淋滤过程中渗出液电导/pH的变化###系（I、V土柱）（I土柱）1.012000.88004000.6pH0－电导或C/C0.4Cl122－SO410电导0.2pH8020004000600080000.00200040006000800010000时间（分）时间（min）-2-图5.5-9原液淋滤过程中渗出液电导/pH的变化图5.5-10原液淋滤过程中渗出液Cl/SO4的变##（V土柱）化（I土柱）70 1.0250.8200.6015(mg/L)－ClC/C0.4浓度2－－F10SO40.250.0002000400060008000100000200040006000800010000时间（min）时间（分）-图5.5-11原液淋滤过程中累积流量与时间的关图5.5-12原液淋滤过程中渗出液F浓度的变化##系（V土柱）（I土柱）（1）土壤对氯化物、硫酸盐的截留能力通常情况下，氯化物多具有比较高的溶解性，在饱和土壤系统中几乎不与物质发生反应，具有较强的迁移能力，弥散实验中常被用作示踪剂。本试验条件下，土壤介质中含氯可溶盐含量较低，可以认为，渗出液中均来自淋滤液（原附液）。由试验过程中氯化物、硫酸盐浓度的变化曲线可见（图5.5-10、5.5-11），无论对于原状的土柱I和V，还是扰动的土柱II，它们渗出液中的浓度经过一定的时间后均趋于与原入渗液中的一致。-以I作为示踪剂的淋滤试验结果相比较可见，两者具有高度的一致性。表明在试验研究条件下，土柱对氯化物、硫酸盐的截留能力非常小或不存在。针对受影响“环境质量的类型”，可以评价拟建设工程的影响及影响程度，确定是否在承受范围内。即便如此，附液中氯化物及硫酸盐都小于250mg/L，因而，仅仅考虑附液中影响的话，不会对土壤或地下水质量造成不良的影响。然而，区域地下水中原本就具有一定的氯化物及硫酸盐含量，可见防止附液中氯化物及硫酸盐渗入到地下水中是必要的。（2）土壤阻止pH变化的能力及形成机制本试验的土壤本身多含CaCO3,偏碱性,其中pH值约为8.4（表5.5-2）。-2-由试验数据（图5.5-8、5.5-9）可见，与Cl、SO4浓度变化的相比，渗出液的pH对于原液淋滤入渗的响应明显滞后，表明试验系统的土壤对pH值具有缓冲能力。这里仅仅是pH的上升，仅发生了对碱的缓冲作用。土壤pH缓冲能力主要源于如下两个方面:①土壤溶液的缓冲作用土壤溶液体系中含有碳酸、硅酸、腐殖酸以及各种盐类，构成了缓冲体系，对碱具71 有缓冲作用。如：2+-H2CO3+Ca+2OH≒CaCO3+2H2O②土壤颗粒的缓冲作用+土壤中存在大量的胶体颗粒，它们具有吸附各种阳离子的能力，当然也包括H，进而产生了对碱的缓冲作用：+-土壤胶体H+Me(金属离子)+OH≒土壤胶体Me+H2O区域典型土壤中存在一定浓度的CaO、MgO及Na2O等（表5.5-1），而且现场还-观察到土壤中存在CaCO3结核；拟建设工程周边地下水中还存在一定含量的HCO3、磷酸盐等（表5.5-3），可见土壤颗粒及土壤溶液都具有一定的pH缓冲能力。但土壤颗粒及土壤溶液中具有pH缓冲能力组分的含量有限，并因土壤本身具有较高的pH（8.34），以及溶液中碳酸盐存在形式转化受pH控制作用的特点，尤其是附液具有高碱度的特点（pH13.84），以及附液的连续入渗，以致于土壤的缓冲能力容易失去，一旦失去其缓冲能力，渗出液的pH快速上升，直至与附液的一致（图5.5-8、5.5-9）。因而，对于拟建工程而言，其对地下水环境的影响，pH是一个非常重要的因子。3+（3）土壤对Al净化及形成机制3+常温下，Al在水溶液中的存在形式主要受铝的氢氧化物（三水铝石）的溶度积的3+控制。即地下水中Al的存在形式受pH的控制，两者之间的关系如图5.5-13所示。由3+图5.5-13可见，在pH<4的地下水环境中，铝主要以游离态Al的形式存在；而在47.5，由图5.5-13可知道，铝的存在形式只可能以--为Al(OH)3、AlO2为主。同时考虑到AlO2带负电荷，在试验体系中具有强的迁移性，不容易被介质截留。这样势必导致体系中铝盐的存在以Al(OH)3为主（图5.5-15），而溶解性铝盐的存在则可能很少。淋滤土柱I、V土样中易溶盐（水土比为5:1）化学成分含量在淋滤前、后的分析结果见表5.5-4和表5.5-5。两表对比可见，两者中铝可溶盐的含量都处于比较低的水平，反映出它们几乎没有受淋滤的影响。这与分析的结果是完全一致的。表5.5-4淋滤后土样易溶盐（水土比为5:1）化学成分分析结果项Al3+Ca2+Mg2+Na+总硬度pH总碱度Cl-F-SO2-编目4号淋滤土柱LV-01-10.0260.133.090.0253.2310.1223.836.800.0265.26淋滤土柱LV-01-20.0201.362.110.0263.4710.04168.255.540.0280.53淋滤土柱LV-01-30.0220.132.530.0282.6710.04162.245.330.0272.63淋滤土柱LV-05-10.0220.132.560.0272.6910.12168.254.710.0244.04淋滤土柱LV-05-20.0190.131.360.0261.4910.21207.304.880.0233.16淋滤土柱LV-05-30.0190.131.600.0351.7310.08200.544.810.0212.35备注pH值无量纲，其它离子含量均为mmol/kg。表5.5-5淋滤前土样易溶盐（水土比为5:1）化学成分分析结果编项目3+2+2++--2-号AlCaMgNa总硬度pH总碱度ClFSO4大坪库黄土0.0261.071.330.0042.408.369.760.170.0703.32DP-01红旗沟黄土0.0240.277.730.0848.008.3510.524.360.08315.50HQK-01大坪库赤泥0.0130.1367.050.08767.189.3593.890.8701.11DP-CN-01大坪库赤泥0.0110.1361.450.01661.5910.35111.160.7000.83DP-CN-02备注pH值无量纲，其它离子含量均为mmol/kg。75 -（4）淋滤条件下土壤中F迁移特点土壤中原本就含有一定量的含氟易溶盐(表5.5-2)，其在水溶液中具有一定的释放能-力(表5.5-3)，现场监测也发现地下水中有F的存在，其浓度为12.4mg/L。这样地下水中--F浓度的影响可能受到两个方面的影响：一是附液的入渗，其中的F直接进入了地下水-中；另是入渗的附液对于土壤中含氟易溶盐具有一定的溶解能力，使其中的F也进入地-下水。两者共同作用的结果可能是造成地下水中F浓度升高的原因。见图5.5-18～5.5-20。221520氟离子浓度141813161412(mg/L)12(mg/L)11101086氟离子浓度氟离子浓度9氟离子浓度482700500100015002000250005001000150020002500时间(h)时间(h)--图5.5-18II柱F浓度的变化图5.5-19III柱F浓度的变化3530氟离子浓度25(mg/L)2015氟离子浓度10505001000150020002500时间(h)-图5.5-20IV柱F浓度的变化图5.5-12、图5.5-18~5.5-20显示的是试验土柱渗出液中浓度随渗出液体积（试验时间）的变化情况。土壤环境中，当pH为6.0~6.5之间时，氟的迁移速度很低；随着pH的逐渐---升高，在土壤的胶体表面，OH逐步取代F，F被逐步释放。应为黄土的土壤颗粒比较细,-为其中可溶性氟的高含量提供了适宜条件。这可能就是试验土柱渗出液监测出F的原因-之一。由图5.5-12、图5.5-18~5.5-20可见，土柱渗出液中F浓度都出现比附液中高的现象，-表明渗出液中F的来源，既有源于附液的，也有源于土壤中含氟易溶盐溶解的。76 -然而，比较图5.5-12、图5.5-18~5.5-20可见，土柱渗出液中F浓度的变化各具特点。由试验条件已经知道，渗流速度从大到小依次是土柱I、土柱II、土柱III、IV，渗出液--3+中F浓度的变化也遵循该规律，可见，渗出速率对F浓度影响明显。也与对Al的截留能-3+力是一致的。从该意义上讲，对于区域F影响的预防，最好能与对Al防护联合起来统一考虑。5.5.5试验结论3+--2-（1）附液对土壤及地下水环境造成影响潜在的主要因子为Al、pH、F、Cl及SO4。-2--2-（2）Cl、SO4在土壤中几乎不参加化学反应，具有较高的迁移性，土壤对Cl、SO4几乎没有截留净化能力，因而它们构成附液中对土壤/地下水环境影响的范围（纵/深方向上），可以作为受附液中影响的指示因子。但与相关环境质量标准相比，在附液中的浓度并不是很高，对于地下水环境的影响可能是有限的。-（3）土壤对pH升高具有一定的缓冲能力。对于连续入渗的附液中OH而言，该缓冲能力十分有限。3+（4）土壤对原液Al的截留能力与土壤的pH及渗流速率有关。当pH<11时主要以沉淀为主；当pH>11时主要以与羟基的配合作用及溶解作用为主；与渗流速度成正比，即渗流速度越小，迁移性越小。--（5）土壤对原液F的截留能力同样也受控制于土壤的pH及渗流速率。pH影响F-的存在形式，影响土壤中含氟盐组分的溶解/沉淀作用，还可以置换吸附态F。随着pH-值附液的入渗，土壤/地下水pH升高、碱性条件更加利于地下水中F的聚积，促进其迁--移。细颗粒态铝的迁移性对F迁移具有促进作用，因而形成土壤对F不仅没有净化能力，-相反还为地下水环境提供F的来源。5.6室内试验为了查明包气带渗透性能，更准确的获取勘察区包气带表层土层的渗透系数，结合本次勘察的现场情况，取方块样11组，进行室内土工试验以及渗透试验。见图5.5-1，试验结果如表5.5-1~表5.5-4所示。77 图5.5-1现场取不扰动土样表5.5-1室内土工试验成果表野外编号土样深度含水率、密度试验界限含水率试验渗透试验备室内定名液塑性含水湿密干密塑限渗透系数注(塑性图)限指数率ω度ρ度ρdωpk20ωlIp33(m)(%)g/cmg/cm%%cm/sHQG011.0-1.5低液限粘土20.21.651.3729.516.413.16.86E-04壤土、白点、有姜石HQG022.0-2.5低液限粘土22.31.671.3730.717.912.84.37E-04轻壤土、白点、稍湿HQG0318.0-18.5低液限粘土11.41.521.3629.818.910.94.86E-04中壤土、有小孔HQG0420.0-20.5低液限粘土13.91.651.4530.217.512.71.48E-04中壤土HQG055.0-5.5低液限粘土23.01.711.3930.118.611.51.12E-04轻壤土、湿DP-13.0-3.8低液限粘土10.21.471.3331.619.112.55.61E-04壤土、干、有树根DP013.2-3.8低液限粘土12.01.521.3631.519.711.88.16E-04中壤土DP-31.5-2.5低液限粘土16.61.661.4232.317.714.66.77E-05重壤土、褐色DP-45.5-6.0低液限粘土13.61.601.4133.920.313.63.25E-04壤土DP-51.7-1.8低液限粘土13.11.601.4135.019.915.16.55E-05壤土、干、有孔DP-629.0-30.0低液限粘土9.91.551.4133.619.913.77.35E-05干、有树根表5.5-2土样易溶盐（水土比为5:1）化学成分分析结果表3+2+2++--2-编号AlCaMgNa总硬度pH总碱度ClFSO4DP-010.0261.071.330.0042.408.369.760.170.0703.32HQK-010.0240.277.730.0848.008.3510.524.360.08315.50DP-CN-010.0130.1367.050.08767.189.3593.890.8701.11DP-CN-020.0110.1361.450.01661.5910.35111.160.7000.83LV-01-10.0260.133.090.0253.2310.1223.836.800.0265.26LV-01-20.0201.362.110.0263.4710.04168.255.540.0280.53LV-01-30.0220.132.530.0282.6710.04162.245.330.0272.63LV-02-10.0220.132.560.0272.6910.12168.254.710.0244.04LV-02-20.0190.131.360.0261.4910.21207.304.880.0233.16LV-02-30.0190.131.600.0351.7310.08200.544.810.0212.35备注pH值无量纲，其它离子含量均为mmol/kg。78 表5.5-3室内渗透试验成果表取样地点编号取样深度（m）渗透系数（cm/s）备注-4DP-013.2～3.85.61×10-4DP-023.2～3.88.16×10-5DP-031.5～2.56.77×10大坪低液限粉土，-4DP-045.5～6.03.25×10赤泥库含水率9.9～16.6%。-5DP-0517.0～18.06.55×10-5DP-0629.0～30.07.35×10-4平均值3.18×10-4HQ-011.0～1.56.86×10-4HQ-022.0～2.54.37×10-4红旗HQ-0318.0～18.54.86×10低液限粉土，-4赤泥库HQ-0420.0～20.51.48×10含水率11.4～23.0%。-4HQ-055.0～5.51.12×10-4平均值3.74×10表5.5-4土样化学成分分析结果表编号SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOTiO2K2ONa2ODP-0158.075.1314.804.506.280.2100.01HQK-0153.236.8615.696.015.920.2400.04DP-CN-0119.7111.0126.169.657.330.260.040.19DP-CN-0220.4911.2426.309.866.750.290.040.20备注pH值无量纲，其它氧化物含量均为百分数。本次通过室内试验结果分析，勘察区包气带岩层主要为低液限粘土与粉土，根据室-5内原状土样的垂直渗透试验结果，大坪赤泥库地区渗透系数最小值6.55×10cm/s，最-4-4大值8.16×10cm/s，平均值3.18×10cm/s；红旗赤泥库地区渗透系数最小值1.12×-4-4-410cm/s，最大值6.86×10cm/s，平均值3.74×10cm/s，总体上看库区渗透性能为中等，并且随着深度的增加，渗透系数有逐渐变小的趋势。5.7水文地质参数的选取本次勘察共分别进行进行了抽水试验、注水试验、渗水试验、弥散试验和室内渗透试验，根据试验的结果并结合水文地质条件的特征，水文地质参数选取结果如下：（1）抽水实验根据抽水试验的计算结果和地层岩性特征综合分析，渗透系数建议值的选取原则为优先采用水位恢复数据计算出的K值，其次为测压管和观测孔数据计算出的K值，利用抽水孔水位降深资料计算出的K值仅作为参考值，而且由于抽水孔未进行分段止水，为混合地层抽水，所求K值均为地层综合渗透系数，因此确定潜水含水层的综合79 渗透系数为0.19m/d～3.36m/d。（2）注水试验本次工作利用5个水文地质勘探孔在深度5～20m范围内进行钻孔常水头注水试验，-5通过5组钻孔注水试验，确定粉质壤土地区的综合渗透系数为3.05×10cm/s~4.62×-4-5-510cm/s，ZK-3所在的粘土岩地区的综合渗透系数为1.73×10cm/s~7.85×10cm/s。（3）渗水试验本次共进行14组双环渗水试验。大坪赤泥库内4组，红旗赤泥库内4组，厂区范-4-4围内6组，从试验结果可以看出，赤泥库地区渗透系数为1.45×10cm/s~9.12×10cm/s-5-4厂区渗透系数为9.52×10cm/s~9.71×10cm/s。（5）弥散试验勘察区内运用径向收敛方法进行了野外弥散实验，利用水动力弥散理论计算了含水层的弥散度，确定区内潜水含水层的纵向弥散度在0.26m～0.32m之间，弥散系数在220.09m/d～0.12m/d之间。（6）室内渗透试验-5勘察区包气带岩层主要为低液限粘土与粉土，其渗透系数为6.55×10cm/s~8.16×-410cm/s。考虑到试坑双环注水试验和室内渗透试验的试验环境和条件不同，参数选取时以更接近现场实际条件的注水试验为准，故采用试坑双环注水试验数据计算出的渗透系数值，选取平均值作为包气带粉质壤土垂向渗透系数的建议值，即大坪沟赤泥库取6.34×-4-4-410cm/s，红旗沟赤泥库取6.18×10cm/s，厂区取6.17×10cm/s。80 6地下水资源评价6.1地下水资源量评价6.1.1厂区水均衡及地下水补给资源量计算6.1.1.1计算范围确定根据勘察区的地貌、水文地质特征等条件，并结合本次勘察的目的，本次工作仅对厂区潜水进行水均衡计算。根据勘察区地下水位等值线图和地形地貌特征，确定本次均衡计算范围。计算区域范围见图6.1-1。均衡区地下水总体由西南向东北径流。西南部边界地下水流向均衡区内部，为侧向径流补给边界，分为五段，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ；东北边界地下水流向均衡区外部，为侧向径流排泄边界，分为两段，Ⅵ和Ⅶ。图6.1-1厂区水均衡计算范围81 6.1.1.2地下水均衡计算均衡区地下水天然资源计算内容包括补给量、排泄量。地下水的补给量包括大气降水入渗补给、农灌区接受井灌回归水补给、渠灌补给、以及侧向径流补给；排泄项主要有潜水蒸发排泄、人工开采和侧向径流排泄。本次计算均衡期采用2000年6月~2012年6月（掌握的两次地下水位统测的时间段），共计12个水文年，地下水均衡计算方法如下：∑∑Q补−Q排=ΔQ（6.1-1）∑Q补=Q降水入渗+Q井灌回归+Q渠灌+Q侧向流入（6.1-2）∑Q排=Q蒸发排泄+Q人工开采+Q侧向流出+Q沟谷排泄（6.1-3）（6.1-1）式可进一步写为如下形式：(Q+Q+Q+Q)−(Q+Q+Q+Q)=μ⋅Δh⋅F/t降水入渗井灌回归渠灌侧向流入蒸发排泄人工开采侧向流出沟谷排泄（6.1-4）式中：μ—潜水含水层给水度；Δh—均衡期内潜水位升（降）幅（m）；2F—潜水含水层面积（m）；T—均衡期。43Q—均衡时段内地下水补给量(10m/a)；补43Q—均衡时段内地下水排泄量(10m/a)；排43△Q—均衡时段内均衡误差和地下水储存量变化量(10m/a)；Q降水入渗43—均衡时段内大气降水入渗补给量(10m/a)；Q井灌回归43—均衡时段内农田井灌回归补给量(10m/a)；Q渠灌43—均衡时段内农田灌溉渠灌入渗补给量(10m/a)；Q侧向流入43—均衡时段内地下水侧向流入量(10m/a)；Q侧向流出43—均衡时段内地下水侧向流出量(10m/a)；43Q—均衡时段内潜水蒸发量(10m/a)；蒸发排泄82 43Q—均衡时段内地下水开采量(10m/a)；人工开采43Q—均衡时段内地下水向沟谷的排泄量(10m/a)；沟谷排泄第四系地下水天然补给资源（Q天然）采用多年平均总补给量扣除井灌回归补给量后表示，即：Q=（Q+Q+Q+Q）−Q（6.1-5）天然降水入渗井灌回归渠灌侧向流入井灌回归6.1.1.1均衡项计算（一）补给量Q（1）大气降水入渗补给量（降水入渗）本次水均衡计算选用资料比较完整、序列较长的三门峡市气象站1981～2011年的气象统计资料，分别计算多年平均及不同保证率降水量的大气降水入渗补给量（表6.1-1）。表6.1-1大气降水入渗补给量计算成果表不同保证率降水量下的多年平均降水量下均衡期面积入渗系数补给量(104m3/a)的补给量年平均补给量2（km）（α）434350%75%90%95%(10m/a)(10m/a)20.20.13142.8119.7101.191.1145.96140.18注：均衡期为2000～2012年，共计12年。Q（2）农田灌溉水回归补给量（灌溉回归）计算区主要覆盖了官庄村、城村、大营村以及黄村、南曲沃村的部分地区，区内以井渠结合灌溉为主，灌溉形式为大水漫灌，因区内渠道大部分都进行了护砌，渗漏甚微，故本次计算不考虑渠道渗漏补给量。据陕县水利局第一次全国水利普查的统计资料，计43算区内农业灌溉用水量为227.24×10m/a，农田灌溉水回归补给系数β为0.05，经计算，43农田灌溉水回归补给量为11.36×10m/a。Q（3）地下水侧向流入量（侧向流入）依据2012年6～7月统测的地下水流场，区内地下水侧向径流补给主要西侧和南侧的边界，见图6.1-1。根据各边界含水层厚度、渗透系数、法向水力坡度的差异，分段计算区内地下水侧向径流补给量，计算结果见表6.1-2。经计算，计算区内地下水侧向径流总83 43补给量为249.93×10m/a。表6.1-2地下水侧向径流补给量断面断面宽度平均水渗透系数含水层厚度断面流量sinα343编号（m）力梯度（m/d）（m）（m/d）（10m/a）Ⅰ28770.00396.3522.90.7071631.6059.55Ⅱ9210.00530.9401189.8243.43Ⅲ13320.00470.5451525.9755.7012.519.5Ⅳ12510.00420.3911280.7146.75Ⅴ11910.00420.1051219.2944.50合计6847.39249.93（二）排泄量Q（1）人工开采量（人工开采）本区地下水人工开采包括城镇和农村居民生活用水，工业、农业和第三产业用水。43依据水利普查统计资料，区内地下水人工开采总量为360.94×10m/a，详见表6.1-3。43表6.1-3地下水人工开采量统计表（单位：10m/a）居民生活农田灌溉工业第三产业合计36.47227.2491.495.74360.94Q（2）地下水侧向流出量（侧向流出）区内地下水侧向径流排泄主要发生在计算区的北侧和东侧，见图6.1-2，地下水侧向43流出量计算结果见表6.1-4。经计算，计算区内地下水侧向流出量为196.71×10m/a。表6.1-4地下水侧向流出量断面断面宽度平均水力渗透系数含水层厚度断面流量sinα343编号（m）梯度（m/d）（m）（m/d）（10m/a）Ⅵ33680.003512.6410.20.9401519.8055.47Ⅶ49460.004511.5915.00.7313869.38141.23合计5389.18196.716.1.1.3水均衡分析（一）地下水储变量根据本次水文地质测绘的资料，同时结合河南省地质环境监测总站绘制的灵宝～陕县平原区地下水等水位线及埋深图（2000年5月），选取厂区附近多个监测点进行水位升降幅度对比，厂区附近地下水位降幅为14.2～15.8m，年平均降幅为1.25m，见表6.1-5。84 2计算区面积为20.2km，区内地下水位年平均下降幅度为1.25m，经计算，区内含水43层地下水储变量为171.64×10m/a，见表6.1-6。表6.1-5水位变幅统计表（单位：m）水位监测水位监测水位年平均水文点位置高程时间高程时间升/降幅度升/降幅度SW-10厂区西侧官庄村300.8-14.2-1.182012年2000年SW-08厂区东南城村299.9315-15.1-1.266月5月SW-11厂区南侧大营村299.2-15.8-1.32表6.1-6地下水储变量计算表2343年平均降幅（m/a）给水度计算区面积（m）储变量（m/a）储变量（10m/a）-1.250.06820193366-1716436.11-171.64（二）水均衡分析根据计算区内地下水补给量和排泄量计算结果（表6.1-7），均衡期内地下水总补给434343量为401.47×10m/a，总排泄量为557.65×10m/a，均衡差为-156.18×10m/a。表6.1-7水均衡分析表（单位：104m3/a）补给量排泄量均衡差储变量误差大气降水入渗140.18人工开采360.94农田灌溉水回归11.36侧向流出196.71-156.18-171.649.0%侧向流入249.93合计401.47合计557.65水均衡计算结果表明，计算区在均衡期内地下水的总排泄量大于总补给量，地下水储存量减少，整体上呈负均衡，均衡差与储变量误差为9.0%。6.1.2赤泥库区水均衡及地下水补给资源计算6.1.2.1计算范围确定赤泥库区水均衡同样是仅对潜水进行水均衡计算。在认真分析赤泥库及周边地区水文地质条件的基础上，结合敏感点所处位置，确定计算区南部以张汴—指望—人马寨—瑶头村为界，北至张家湾——下牛王庙——大安头一线，东部以大安头——宜村——窑头村为界，西侧为苍龙涧河的左岸的分水岭为界，计算区南北长约9km，东西宽约7km，2总面积为57.77km（图6.1-2）。85 图6.1-2计算区范围示意图计算区地下水总体由南向北径流，南侧、北侧边界分别为流量流入和流出边界；西侧基本为苍龙涧河左岸的地表分水岭，由于该处地下水人工开采极少，且根据水文地质测绘成果，该段地表水、地下水分水岭基本一致，因此可概化为第二类零流量边界；东部为地势平坦的黄土塬，地下水由南向北径流，取地下水的流线作为东部的零流量边界；区内的苍龙涧河和火烧阳沟排泄区内地下水，可概化为排水沟边界。见图6.1-3。计算区的顶面为潜水面，在该面上发生着降水入渗、潜水蒸发、农灌水回归补给等垂向水交换作用，可概化为潜水面边界；底面为上第三系（N）下部的棕红色、灰绿色粘土岩，可概化为隔水边界。86 3846000侧向流出边界3845000零3844000零3843000流流38420003841000量量3840000边3839000边3838000界界3837000侧向流入边界3836000511000512000513000514000515000516000517000518000519000520000图6.1-3地下水边界条件示意图6.1.2.2地下水均衡计算均衡区天然资源计算内容包括补给量、排泄量。地下水的补给量包括大气降水入渗补给、农灌区接受井灌回归水补给、渠灌补给、以及侧向径流补给；排泄项主要有潜水蒸发排泄、人工开采和侧向径流排泄。地下水均衡计算方法同6.1.1.2节厂区地下水均衡计算方法。6.1.2.3均衡项计算（一）补给量（1）大气降水入渗补给量（Q降水入渗）87 大气降水入渗补给量可采用下式计算：n⎛⎞Q降水入渗=⎜∑αiFi⎟P（6.1-6）⎝i=1⎠式中：P—年降水量(m)；2F—不同地貌单元的面积(m)；iα—不同地貌单元的降水入渗系数；in—地貌单元个数。根据三门峡市气象站1981-2011年的逐月气象资料，用皮尔逊Ⅲ型曲线求取不同保证率的年降雨量，然后采用多年平均降水量及不同保证率的年降水量，分别计算多年平均及不同保证率降水量的大气降水入渗补给量。三门峡市大气降水皮尔逊Ⅲ型曲线及不同保证率的降水量计算表分别见表6.1-8和图6.1-4。大气降水入渗补给量计算结果见表6.1-9。表6.1-8三门峡市气象站降水量频率计算成果表（1981-2011年）频率(%)设计值重现期频率(%)设计值重现期0.011233.321000040579.832.500.021191.73500045561.572.220.051135.21200050543.982.000.11091.09100055526.771.820.21045.5650060509.651.670.331010.9730065492.351.540.4998.3825070474.561.430.5982.7820075455.851.331932.8110080435.611.252880.105085412.811.182.5862.424090385.291.113847.6833.3395346.861.053.33839.023097323.381.034823.792598306.891.025804.692099282.111.0110741.311099.5260.701.0115700.446.67100.00145.071.0020669.025统计参数25642.824均值CvCs/Cv30619.883.33555.730.25288 图6.1-4三门峡气象站降水量频率曲线（1981年~2011年）表6.1-9大气降水入渗补给量计算成果表不同保证率降水量下的补给量多年平均降水均衡期入渗面积(104m3/a)地貌单元2量下的补给量年平均补给量系数（km）434350%75%90%95%(10m/a)(10m/a)黄土台塬0.0924.02117.5898.5383.2874.97120.12115.49黄土沟壑0.0528.2176.7364.3054.3548.9378.3975.37塬涧沟谷0.175.6151.8843.4736.7433.0853.0050.96合计57.84246.19206.31174.37156.98251.51241.8243经计算，均衡期内大气降水年均入渗补给量为241.82×10m/a。43从上表可知：多年平均降水入渗补给量为251.51×10m/a。多年平均降水条件下，不同地貌单元降水入渗补给量如下：43黄土台塬区（面积百分比41.52%）补给量为120.12×10m/a，占总补给量的47.76%；43黄土沟壑区（面积百分比48.78%）补给量为78.39×10m/a，占总补给量的31.17%；43塬涧沟谷区（面积百分比9.70%）补给量为53.00×10m/a，占总补给量的21.07%；（2）地下水侧向径流补给量（Q侧向流入）由于缺少多年的水位监测资料，所以仅计算均衡期内的地下水侧向补给量和排泄量。水源地地下水侧向补给量发生在水源地的北部边界，可分段采用达西定律计算，公89 式为：Q侧向流入=∑Ki⋅Ii⋅Ai（6.1-7）i式中：Q侧向流入3—地下水侧向径流补给量(m/d)；K—第i分段含水层渗透系数(m/d)；iI—第i分段断面的法向水力坡度；i2A—第i分段含水层断面面积(m)。i式中各分段的渗透系数采用计算断面附近的抽水试验求参结果，水力坡度可在本次水文地质测绘所获取的流场图上量取，断面面积可在剖面图上量取，计算断面示意图见图6.1-1，侧向流入补给量计算结果见表6.1-10。由表6.1-10可知，区内地下水侧向径流补343给总量为11988.9m/d，折合437.59×10m/a。表6.1-10南边界侧向径流补给量计算成果表断面宽度含水层厚度3侧向流入段渗透系数（m/d）水力坡度补给量（m/d）（m）（m）1—21074.7451.2920.0068749.682—32050.2855.37100.00293292.203—4859.8087.2930.00711598.614—51207.02105.2830.00642439.845—6760.59114.2830.00541408.116—71438.50123.2830.00472500.47合计：11988.9（3）农灌回归补给量（Q灌溉回归）由于农田灌溉量缺少长系列的逐年统计资料，所以采用工作期内实地调查的灌溉量以及水利不同统计的不同年份的灌溉用水量、用水定额等来计算回归补给量。农灌回归补给量采用下式计算：n⎛⎞Q灌溉回归=⎜∑βiQ灌i⎟⋅t灌（6.1-8）⎝i=1⎠式中：Q灌溉回归3—全年日平均农灌回归补给量(m/d)；90 Q灌i—第i种农田的农灌用水量(m3/d)；βi—第i种农田的农灌补给系数；t灌—灌溉时间(d)；n—不同类型农田的个数。根据本次勘探期间调查的区内农田分布状况、灌溉定额、灌溉时间等资料，可计算出区内农灌回归补给量。经调查（见表6.1-11），区内的耕地类型主要为水浇地，灌溉面积为19100亩，年总43灌溉用水量为300.16×10m。其中位于黄土台塬区的灌溉面积为13290亩，位于塬间河谷4的耕地面积为5810×10亩，将上述灌溉面积中的用水量与相应的灌溉补给系数相乘后43求和即可得到区内农田灌溉补给量，灌溉补给总量为21.77×10m/a，见表6.1-12。表6.1-11计算区内灌溉面积及灌溉用水量统计43灌溉面积（亩）灌溉用水量（10m/a）乡（镇）村渠灌面积灌溉总面积井灌面积（亩）渠灌用水井灌用水（亩）张赵村135078057010.6613.68芦村村860860011.75新桥村175045013006.1529.06张湾乡指望村850850011.61新庄村10001000013.66三元村900900012.30红旗村120080040010.931.92大坪村11001100015.03人马寨村7604603006.286.6后关村11001100015.03前关村59059008.06宜村110082028011.205.32小安头村51051006.97西张村镇窑头村176096080013.1219.0西沟村340340013.66五花岭村8802806004.6513.5大安头村18018003.83王村187010907802.4618.84张汴乡张汴村10001000014.89合计19100140705030300.1691 表6.1-12计算区内灌溉补给量计算成果表灌溉面积灌溉用水量农灌补给量地貌单元43灌溉补给系数43（亩）（10m/a）（10m/a）黄土台塬13290203.590.0510.18塬涧河谷581096.570.1211.59合计19100300.1621.77（二）排泄量（1）潜水蒸发排泄量（Q蒸发排泄）地下水埋深是影响蒸发量大小的重要因素，通常认为存在一个蒸发“极限埋深”，当潜水埋深达到极限埋深时，潜水蒸发量十分微弱，可近似为零。潜水蒸发排泄主要发生在沟谷区地下水埋藏较浅区段。本次潜水蒸发排泄量计算中所用蒸发度，在三门峡气象局蒸发度观测资料基础上，乘以0.62的系数（据《河南省灵宝、陕县黄土地区农田供水水文地质勘察报告》），将气象站观测蒸发度换算为大水面蒸发度，计算中所用的潜水极限蒸发深度根据董社长观井资料取为3.62m。采用以下公式计算各单元潜水蒸发量：E=E×0.620n⎛si⎞（6.1-9）Q蒸=∑E⎜1−⎟Ai当si<Δsi⎝Δs⎠式中：3Q—潜水蒸发排泄量(m/d)；蒸E—各离散单元气象站观测蒸发量(m/a)；0E—各离散单元大水面蒸发度(m/a)；S—第i单元潜水水位埋深(m)；iΔs—潜水蒸发极限深度(m)，取3.62m；2A—第i单元面积（m）；in—指数，取n＝1。92 43经计算，区内多年平均潜水蒸发排泄量为68.66×10m/a，均衡期内年均蒸发排泄量43为58.752×10m/a（见表6.1-13）。表6.1-13大气蒸发入渗排泄量计算成果表43不同保证率蒸发量下的排泄量(10m/a)均衡期排泄量多年平均蒸发量下的地貌单元4343(10m/a)蒸发排泄量(10m/a)50%75%90%95%蒸发量(mm)1233.151079.3966.23909.201088.001268.69蒸发排泄量4366.6358.3252.3849.2358.75268.6610m/a（2）人工开采量（Q人工开采）区内人工开采量包括村镇人畜饮水开采量与农田井灌开采量。根据人口、牲畜、耕43地面积、各用水单位用水定额等调查资料，可统计出区内人工开采量为139.05×10m/a，4343其中人畜用水开采量为31.13×10m/a，农业灌溉用水量为107.92×10m/a（表6.1-14）。43表6.1-14人工开采用水量统计表单位：10m/a用水项灌溉用水人饮合计用水量107.9231.13139.05（3）地下水侧向径流排泄量（Q侧向流出）地下水侧向径流排泄量的计算同地下水侧向流入径流补给量，其计算公式和计算断面见6.1.1.3-(2)。计算断面位于计算区北部边界，宽约15km，含水层厚度59.5m～81.2m，共分为6个计算断面进行计算，渗透系数取距离断面最近的抽水试验值，计算成果表见表6.1-15。表6.1-15边界侧向径流排泄量计算成果表断面宽度含水层厚度3侧向流出段渗透系数（m/d）水力坡度排泄量（m/d）（m）（m）8—9578.7159.45160.007331513.139—101339.3063.33660.005692895.9610—111223.5571.17660.004942581.2811—121207.0279.97560.002391384.2612—131355.8381.22160.002011328.0713—141355.8377.4660.003792388.22合计：12090.9293 343经计算，区内地下水侧向径流排泄总量为12090.92m/d，折合441.32×10m/a。（4）沟谷排泄量（Q沟谷排泄）在本次模型区的苍龙涧河谷段，地下水以泉水的形式向沟谷排泄，或者是通过谷底或者山坡坡脚处以散流、片流的形态排泄。2000年以来，随着上游地表水体工程的建设以及区域地下水位的下降，苍龙涧河谷现已成为季节性河流，在枯水期已见不到地表水体。本次在计算沟谷排泄量时采用苍龙涧的基流量来近似表示地下水的河谷排泄量。根据三门峡市地下水资源调查评价报告以及苍龙涧上游甘山森林公园塘库工程的3研究成果，苍龙涧多年平均基流量为0.08m/s，由此估算出地下水向河谷的排泄量为43252.29×10m/a。43综上所述，计算期内（2000年6月至2012年6月）地下水总排泄量为891.84×10m/a，43其中潜水蒸发排泄量为59.18×10m/a，占总排泄量的6.64%；侧向流出量为4343441.32×10m/a，占总排泄量的49.48%；人工开采量为139.05×10m/a，占总排泄量的4315.59%；沟谷排泄量为252.29×10m/a，占总排泄量的28.29%。6.1.2.4水均衡分析地下水储存量的变化量采用下式计算：ΔQ储=∑μ•Δhi•Fi/t（6.1-11）3式中：ΔQ—地下水储存量的变化量（m/d）；储Δh—均衡期内各分区潜水位升（降）幅（m）；i2F—内各分区潜水含水层面积（m）；iμ—给水度，根据前述黄土给水度的计算，取0.05；t—均衡期时间。根据8个地下水位长观孔水位的变化资料，采用公式6.1-11计算出区内地下水储存量的变化，见表6.1-16。从地下水动态观测资料来看，计算区内地下水位在均衡期内均趋43于下降，水位降幅3.03m～11.43m不等，地下水储存量的变化量为（-175.08）×10m/a。94 表6.1-16储存量的变化量计算表储存量的变化量观测井水位升/降幅（m）平均变幅给水度均衡期（a）43(×10m/a)G01-8.51G02-5.18G03-11.43G04-8.93-7.270.0512-175.08G05-6.39G06-6.47G07-3.03G08-8.21根据前述各补给项和排泄项的计算结果（见表6.1-17），均衡期内地下水年均补给量434343为701.18×10m/a，总排泄量为891.84×10m/a，均衡差为（-190.66）×10m/a。水均衡计算结果表明：在均衡期内，地下水总排泄量大于总补给量，地下水位下降，储存量减少，总体上呈负均衡。均衡差与储存量的变化量相近，误差8.8%。表6.1-17地下水均衡结果表均衡差储存量的变化量误差4343补给量(10m/a)排泄量(10m/a)4343(10m/a)(10m/a)(%)降水补给量241.82蒸发排泄量59.18侧向补给量437.59侧向排泄量441.32灌溉补给量21.77人工开采量139.05-190.66-175.088.8%河谷排泄量252.29合计701.18891.8495 6.2地下水环境质量现状评价6.2.1评价标准本次评价采用《地下水质量标准》（GB/T14848—93）中的Ⅲ类标准进行评价。评价标准详见表6.2-1。表6.2-1地下水质量指标（Ⅲ类）项目序号项目类别标准值1pH值6.5～8.52总硬度（以CaCO3计）（mg/L）≤4503溶解性总固体（mg/L）≤10004氨氮（mg/L）≤0.25硝酸盐氮（mg/L）≤206亚硝酸盐氮（mg/L）≤0.027挥发性酚（mg/L）≤0.0028总氰化物（mg/L）≤0.059高锰酸盐指数（mg/L）≤3.010氟化物（mg/L）≤1.011砷（mg/L）≤0.0512汞（mg/L）≤0.00113镉（mg/L）≤0.0114六价铬（mg/L）≤0.0515铁（mg/L）≤0.316锰（mg/L）≤0.117大肠菌群（个/L）≤3.018细菌总数（个/mL）≤10019化学需氧量（COD）（mg/L）≤320硫化物（mg/L）≤25021石油类（mg/L）≤0.322铝（mg/L）≤0.26.2.2地下水质量级别本次地下水质量评价以地下水水质监测资料为基础，采用加附注的评分法进行综合评价。首先进行各单项组分评价，按《地下水质量标准》所列分类指标进行分类，单项组分评价分值Fi按表6.2-2确定。表6.2-2单项组分评价分值表类别ⅠⅡⅢⅣⅤFi013610综合评价分值F采用下式进行计算：96 22FF+maxF=（6.2-1）2n1F=∑Fi（6.2-2）ni=1式中：F—各单项组分评分值Fi的平均值；Fmax—单项组分评价分值Fi中的最大值；n—项数。将计算出的F值按表6.2-3进行地下水质量级别划分。表6.2-3地下水质量级别分值表类别优良良好较好较差极差F<0.800.80～2.502.50～4.254.25～7.20>7.202011年10月、2012年1月和2012年5月分别对监测点进行了取样分析，分别代表丰水期、平水期和枯水期的地下水质状况，三次取样的水质分析监测结果见表6.2-4～6.2-6，补充分析结果见表6.2-8。表6.2-4丰水期（2011年10月2日）水质分析检测结果（单位mg/L，pH值除外）编号CGCGDCSWSWJYCBSWSWXAC监测项目-04-05-01-10-16-02-01-39-43-01pH值7.267.47.227.267.157.016.956.926.976.89总硬度326369226297192621307300217216溶解性总固体693528565518624802716.5542747544氨氮0.050.030.030.030.020.020.040.030.020.04硝酸盐氮8.177.647.487.387.2211.928.057.658.256.57亚硝酸盐氮<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001铁0.110.090.120.080.10.110.110.110.090.01氟化物0.390.490.420.450.410.450.480.450.510.46总氰化物——————————砷<<0.01<0.010<0.01<0.010<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01汞<<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001镉<<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001铬(六价)<0.010<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01锰<<0.010<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01高锰酸钾指数1.61.81.821.731.51.41.61.81.9挥发性酚类<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002细菌总数<100<100<100<100<100<100<100<100<100<100总大肠杆菌群<3<3<3<3<3<3<3<3<3<3注：“—”代表未检出。97 表6.2-5平水期（2012年1月2日）水质分析检测结果（单位mg/L，pH值除外）编号CGCGDCSWSWJYCBSWSWXAC监测项目-04-05-01-10-16-02-01-39-43-01pH值7.427.567.387.427.317.177.117.087.137.14总硬度357341383298231609309323228193溶解性总固体596512672590586784628580736592氨氮0.060.050.020.020.030.010.060.040.010.01硝酸盐氮7.666.546.327.047.638.887.817.268.747.07亚硝酸盐氮<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001铁0.120.110.10.10.110.010.10.10.10.13氟化物0.490.510.510.480.470.490.470.580.520.48总氰化物——————————砷<0.010<0.010<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.001<0.001<0.001汞<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001镉<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001铬(六价)<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01锰<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01高锰酸钾指数22.11.61.91.81.41.31.71.71.5挥发性酚类<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002细菌总数<100<100<100<100<100<100<100<100<100<100总大肠杆菌群<3<3<3<3<3<3<3<3<3<3注：“—”代表未检出。表6.2-6枯水期（2012年5月8日）水质分析检测结果（单位mg/L，pH值除外）编号CGCGDCSWSWJYCBSWSWXAC监测项目-04-05-01-10-16-02-01-39-43-01pH值7.447.587.47.447.337.197.137.17.157.16总硬度289375295298222634332299209201溶解性总固体658604530632722820586690812598氨氮0.070.060.030.030.040.020.070.050.020.03硝酸盐氮7.036.026.176.337.068.516.936.648.136.39亚硝酸盐氮<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001铁0.130.120.110.110.120.130.180.120.090.14氟化物0.520.520.520.580.480.520.410.590.530.49总氰化物——————————砷<0.010<0.010<0.01<0.01<0.01<0.010<0.01<0.001<0.001<0.001汞<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001镉<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001铬(六价)<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01锰<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01高锰酸钾指数2.12.21.82.41.70.151.51.81.51.6挥发性酚类<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002细菌总数<100<100<100<100<100<100<100<100<100<100总大肠杆菌群<3<3<3<3<3<3<3<3<3<3注：“—”代表未检出。按上述要求及计算方法，利用3次的水质监测结果的平均值（见表6.2-6）计算各98 点的地下水质量分值。其计算结果见表6.2-8。表6.2-7丰、平、枯三期水质分析检测结果平均值（单位mg/L，pH值除外）编号CGCGDCSWSWJYCBSWSWXAC监测项目-04-05-01-10-16-02-01-39-43-01pH值7.377.517.337.377.267.127.067.037.087.06总硬度324362301298215621316307218203溶解性总固体649548589580644802643.5604765578氨氮0.060.050.030.030.030.060.020.040.020.03硝酸盐氮7.626.736.656.927.309.777.607.188.376.68亚硝酸盐氮<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001铁0.120.110.110.100.110.130.080.110.090.09氟化物0.470.510.480.500.450.450.490.540.520.50总氰化物——————————砷<0.010<0.010<0.01<0.01<0.01<0.010<0.01<0.001<0.001<0.001汞<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001镉<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001铬(六价)<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01锰<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01高锰酸钾指数1.92.01.72.11.71.41.01.71.71.7挥发性酚类<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002细菌总数<<100<100<100<100<100<100<100<100<100<100总大肠杆菌群<3<3<3<3<3<3<3<3<3<3表6.2-8补充监测点水质分析成果表（单位mg/L，pH值除外）增1增2增3KM-J-03KM-J-05编号（厂区，2013（厂区，2013（厂区，2013（红旗赤泥库，（大坪赤泥库，2012监测项目年1月）年1月）年1月）2012年12月）年12月）pH值7.47.57.67.137.11总硬度308284311231193.5溶解性总固体502588546706457氨氮0.040.050.030.02<0.02硝酸盐氮6.0211.768.748.476.85亚硝酸盐氮0.0010.0010.0010.0010.001铁0.110.100.100.080.09氟化物0.440.550.510.470.44总氰化物—————砷0.010.010.001<0.01<0.01汞0.00010.00010.0001<0.0001<0.0001镉0.0010.0010.001<0.001<0.001铬(六价)0.010.010.01<0.01<0.01锰0.010.010.01<0.01<0.01高锰酸钾指数2.01.81.71.81.7挥发性酚类<0.002<0.002<0.002<0.002<0.00299 细菌总数<<100<100<100<100<100总大肠杆菌群<3<3<3<3<3表6.2-9地下水质量级别分值表CGCGDCSWSWJYCBSWSWXAC监测点-04-05-01-10-16-02-01-39-43-01F2.242.232.232.212.227.132.232.242.222.22质量级别良好良好良好良好良好较差良好良好良好良好由上表可知，除监测点JY-02处水质级别为较差外，所有监测点水质均达到良好。对比表6.2-7中22项水质分析检测数据，监测点JY-02处由于地下水总硬度较大，为621mg/L，大于550mg/L的Ⅴ类水限值，导致总体评分偏大，水质级别定为较差，但是其他各项指标均能达到良好～优良，综合考虑各项检测指标，将该地区地下水质量评定为良好。100 7地下水环境保护此次勘察过程中，针对厂区和赤泥库的不同特点，从源头控制，重点防渗，加强监控等方面提出了地下水环境的保护措施。7.1控制措施（1）加强厂区水务管理、建立企业用水管理制度在厂区现有废水净化处理系统的基础上，更应建立完善的水务管理制度，加强铝厂的水务管理。对排放的废水，要坚持严格的水质监测制度，对各用水环节和用水子系统，进行用水监测，以防造成跑、冒、滴、漏污染。做好用水记录，并定时进行水量平衡测试，分析各系统的供水量、消耗量和排污量，评价各用水设备的用水、排污和耗水指标。通过水量平衡计算，分析各个环节水量平衡情况，以防止污水沿埋地管道而隐秘地渗入地下，进而污染地下水。（2）加强厂区污染防治铝厂应及时进行节水、污水治理及综合利用等技术改造，杜绝输水系统的跑、冒、滴、漏现象，严防厂区生产生活废水通过雨水排水系统直接外排，严格按照工程规划设计要求进行工程建设和运行管理，各类工业废水应集中处理，全部回收利用，实现污废水的零排放。厂区初期雨水收集汇入沉淀池，经沉淀后方可外排。生产过程中产生的废渣主要有赤泥、尾矿、石灰消化渣、煤灰渣、煤气站煤灰渣、污水处理渣以及煤气站焦油及间冷器含酚废水。赤泥、尾矿、石灰消化渣、污水处理渣经简单处理后直接由汽车运送至大坪赤泥库排放，煤灰渣以及煤气站煤灰渣进行综合利用，煤气站回收的焦油一部分作为处理含酚废液的焚烧炉燃料油使用，其余作为副产品外售。厂区内基本能保证无灰渣堆存。从源头控制角度来讲厂区的地下水环境保护措施相对比较完善。（4）加强赤泥入库的监管对于未严格按要求进行全封闭处理的运输车辆进行整改，整改后经验收合格方可再次投入使用。加强驾驶员的培训和监管，防止运输途中危险驾驶，产生赤泥泄露风险，对于意外情况散落路面的赤泥要由专门的车辆进行清扫和回收，杜绝赤泥乱倒乱堆现场的发生。加强赤泥卸载平台的管理，赤泥运输车辆在卸载赤泥时应有专职人员监管，尽量一次卸载到位，减少散落和洒落的发生，一旦发生，应立即着手清理，做到赤泥卸载101 平台无污水、杂物、以及散落赤泥。应定期对库区周围的运输道路进行清扫，保证路面干净、做到赤泥严格入库。（5）对赤泥库周围加强绿化由于赤泥库周边植被发育一般，加上赤泥库建设、扩容时黄土的开挖留下一些空白地面，一旦遇到大风天气，有一定的黄土扬尘产生，同时夹杂有赤泥颗粒。因此，要加强赤泥库区及周边的绿化，绿化应采用适合当地生长的草本植物、灌木和乔木，进行穿插种植，形成防风固土的立体绿化网，进而减少赤泥对周边地区的影响。7.2防渗措施厂区可以划分为多个不同的功能区，对于不同的区域由于地下水污染风险程度不同其防渗标准和措施可以有所差别；而对于赤泥库来讲库区整体的污染风险等级是一致的，对赤泥库按照相应的防渗标准制定无差别的防渗措施，从而控制赤泥附液下渗、侧渗对地下水的污染。（1）厂区防渗措施根据污染物的污染风险等级对不同等级污染物的生产、流通区域进行风险识别，划分出不同的区域。对于不同的分区，所采取的防渗标准不同，根据生产厂区可能泄漏至地下区域污染物的性质和生产单元的构筑方式，将厂区划分为重点污染防治区、一般污染防治区和非污染防治区。重点污染防治区是指因污染物泄漏导致的地下水污染不容易及时发现和处理的区域。一般污染防治区指裸露地面的生产功能单元。即因污染物泄漏导致的地下水污染容易及时发现和处理的区域。非污染防治区：指不会对地下水环境造成污染的区域。主要包括控制室、绿化区、管理区等。针对各污染防治区所在区域的特点和岩（土）层情况，设计相应的分区防渗要求。（2）赤泥库防渗措施对于出现悬空、变形等情况的边坡土工膜应进行排查，对其进行处理，更换或者二次黏接。对于库区防渗系统的维护要形成一个机制，定期排查、检修，应由专人负责操作，或者聘请有施工经验的单位负责实施。对于裸露的土工膜可以考虑在表面覆盖保护层，减少太阳的直射以及雨水、赤泥液的腐蚀，降低其老化速度，延长使用寿命。102 目前，防渗系统的检漏设施处于空白状态，应设法增设针对防渗系统的固定检漏设施，定期对防渗系统的渗漏情况进行检查。此外，应增加新方法如物探等加强防渗系统的应急检测、临时检测。坚持固定检测和临时、应急检测相结合。对于土工膜一旦出现破损、老化、撕裂等意外情况下，应能保证快速有效地完成应急检测，并制定相应的应急方案和处置方案。7.3监控措施（1）厂区地下水质监控措施为了掌握厂区周围地下水环境质量状况和地下水体中污染物的动态变化，应对厂区周围及厂区内的煤气站（焦油池、含酚池）、湿法车间、废水处理站等具有较大污染风险的重点对象周围的地下水水质进行监测，以便及时准确地反馈地下水水质状况，为防控地下水污染提供重要的依据。（2）赤泥库周边地下水质监控措施目前对于赤泥库周边地区地下水质动态情况的监测只有五口监测井，监测井数量相对较少，控制性监测井部分缺失，而且其分布位置不尽合理。如XAT-01离红旗库较远，并且其位于火烧阳沟支沟内，控制性功能较差；大坪库两侧以及红旗库的西侧缺乏监测点；而JY-02井为民井，井深较浅，其水样监测结果的代表性意义较差。因此，对于赤泥库地区的长期监测来讲，应考虑增加、补设监测井，以期达到更好、更全面地了解和监测赤泥库区域地下水的水质、水位的变化情况。103 8结论及建议8.1结论本次勘察工作在充分收集、分析研究已有的不同尺度的地质、水文地质资料的基础上，采用水文地质测绘、水文地质钻探、现场试验、室内试验、地下水动态监测、水样采集与测试、工程测量等勘察手段，全面完成了各项勘察工作，取得了丰富、翔实的水文地质资料。查明了勘察区地质、水文地质条件，达到了勘察目的，满足合同的要求，所得的结论如下：（1）厂区处于黄河南岸的Ⅱ级阶地地貌单元之内，地形相对平坦、宽阔，地势由南向北倾斜，坡度约5‰。赤泥库则位于黄河阶地南部山区，冲沟发育，地势陡峻，属于黄土塬地貌类型。（2）勘探深度范围内，厂区均为第四系冲洪积堆积物。从上至下主要岩性为粉土、砂砾石、细砂、粉质粘土等；赤泥库地区为第四系风积堆积物和新近系基岩地层，从上至下主要岩性为粉土、粉质粘土和粘土岩等。（3）根据地下水的赋存条件，厂区内主要地下水类型为松散岩类孔隙潜水—微承压水和孔隙承压水，补给来源主要是大气降水、南部相邻的黄土台塬区水文地质单元的地下径流、农田灌溉回渗以及黄河三门峡水库库区水的侧渗。总体径流特征是向北部、东北部散流。排泄方式则主要为人工开采以及向黄河河道径流排泄。孔隙承压水主要补给来源为南部中低山和黄土台塬区潜水的水平径流补给和上部孔隙潜水—微承压水的越流补给。整体径流方向为由南向北。主要排泄方式为人工开采。赤泥库地区地下水类型主要为上部的黄土孔隙裂隙水和下部的孔隙承压水。补给来源主要为大气降水，少量的农田灌溉回渗补给。而下层孔隙承压水的补给来源主要为浅层孔隙裂隙水的下渗以及沟谷底部局部地段汇流的地表径流的入渗或者侧渗补给。由南向北部山前冲洪积扇或者漫滩、阶地区径流。排泄方式主要为人工开采以及在含水层被切穿地带以泉的形式的泄流。（4）勘察区内地下水矿化度均小于1mg/L，总硬度整体偏高，为中等硬度水～硬-水，局部地区为特硬水，集中分布在苍龙涧流域内。区内地下水阴离子以HCO3为主，+-阳离子以Mg和Na为主。水化学类型主要为HCO3—Mg•Na型、HCO3•Cl—Mg•Ca型和HCO3•SO4—Mg•Na型。104 （5）通过现场的抽水试验，对勘察区水文地质参数进行了计算与研究，确定了潜-4水含水层的渗透系数，其值大小为0.19m/d（即2.2×10cm/s）～3.36m/d（即3.89×-310cm/s）。（6）通过现场进行的注水试验，对地层深度5～20m范围内水文地质参数进行了计-5-4算与分析，确定了潜水含水层的综合渗透系数，其值大小为1.73×10cm/s~4.62×10cm/s。-5（7）现场完成的双环渗水试验，经过计算，厂区渗透系数为9.52×10cm/s~9.71-4-4-4×10cm/s；赤泥库地区渗透系数为1.45×10cm/s~9.12×10cm/s。从试验结果可以看出，勘察区包气带渗透性能为中等透水，局部为弱透水。（8）根据原状方块土样进行室内垂直渗透试验，从试验结果可知，包气带岩层的-5-4渗透系数为6.55×10cm/s～8.16×10cm/s。总体上看库区渗透性能为中等，并且随着深度的增加，渗透系数有逐渐变小的趋势。（9）在第四系松散层地区运用径向收敛方法进行了野外弥散实验，运用水动力弥散理论计算了含水层的弥散度，确定区内潜水含水层的纵向弥散度在0.29m～0.46m之22间，弥散系数在0.09m/d～0.12m/d之间。3+--（10）附液对土壤及地下水环境造成影响潜在的主要因子为Al、pH、F、Cl及2-SO4。-2-土壤对Cl、SO4几乎没有截留净化能力，其具有较高的迁移性；土壤对pH升高具有一定的缓冲能力；3+土壤对原液Al的截留能力与土壤的pH及渗流速率有关。当pH<11时主要以沉淀为主；当pH>11时主要以与羟基的配合作用及溶解作用为主；与渗流速度成正比，即渗流速度越小，迁移性越小；-土壤对原液F的截留能力同样也受控制于土壤的pH及渗流速率。（11）通过勘察区水均衡计算，2000年6月~2012年6月内厂区地下水年均补给量为4343401.47×10m/a，其中大气降水入渗补给量为140.18×10m/a，农田灌溉水回归补给量4343为11.36×10m/a，地下水侧向径流总补给量为249.93×10m/a；赤泥库区地下水年均4343补给量为701.18×10m/a，其中大气降水入渗补给量为241.82×10m/a，地下水侧向径流4343补给总量为437.59×10m/a，灌溉补给总量为21.77×10m/a。105 8.2建议（1）地下水污染具有不易发现和一旦污染很难治理的特点，因此，防止地下水污染应遵循源头控制、防止渗漏、污染监测及事故应急处理的主动及被动防渗相结合的原则。（2）地下水污染情况勘察是一项专业性很强的工作，一旦发生污染事故，应委托具有水文地质勘察资质的单位查明地下水污染情况。（3）本次对赤泥堆场土工膜防渗情景下地下水环境预测和评价结果表明，该防渗条件下赤泥库对地下水水质影响不大，不会对周边的生产生活用水造成影响，但这是建立在土工膜按照技术要求施工的前提下的，因此，建议加强对赤泥库的防渗施工管理和过程监查和监督工作。（4）建议对地下水的监测应立即实施。（5）按本报告中提出的地下水保护措施和监测方案，认真做好地下水的保护和监测工作。（6）经本次勘察过程中的取样分析，位于已经闭库的红旗沟下游的焦园村的潜水水质指标中，硬度较周边其它取样点的偏大，而其它监测项未超出地下水Ⅱ类水的要求。经初步分析，硬度偏高不是由于赤泥库赤泥堆放引起的，但仍然需要引起注意和重视，建议今后进一步加强对该处的地下水连续监测，分析地下水硬度大的原因。106'