趙偉麗,褚學(xué)偉,董 毓 ,丁堅平

(貴州大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,貴州 貴陽 550003)

1 前言

在巖溶地區(qū)建廢渣堆場,由于堆場中的強酸強堿性廢水通過落水洞、溶隙等產(chǎn)生滲漏,進入巖溶含水層,造成對巖溶水的污染,例如,堆場滲漏產(chǎn)生的堿污染、氟污染、磷污染、使水資源開發(fā)利用受到影響,嚴重影響了社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。本文通過對 10個工業(yè)廢渣堆場巖溶含水層介質(zhì)特征及污染質(zhì)運移特征的研究,首次提出管道型、管道裂隙型、裂隙孔隙型及采空區(qū)型 4種巖溶滲漏污染的水動力彌類型,為巖溶含水層污染預(yù)測評價提供了依據(jù)。

2 巖溶滲漏的水動力彌散類型

由于巖溶介質(zhì)非均勻性,地下水賦存、運移也極不均勻,包氣帶中落水洞、漏斗、溶縫等發(fā)育,使地下水直接與地面和大氣相通,因此巖溶含水層抗污染能力差,巖溶水資源環(huán)境十分脆弱,極易受污染。通過對廢渣堆場所處的地層構(gòu)成、含水層的水動力條件以及水動力彌散特征的分析,首次將巖溶含水層滲漏污染劃分為管道、管道溶隙、裂隙孔隙和采空區(qū) 4種滲漏污染類型。

2.1 管道系統(tǒng)滲漏污染類型

廢渣堆場位于碳酸鹽巖地層裸露的巖溶強發(fā)育區(qū),地表巖溶為洼地、落水洞和垂直溶隙,地下巖溶為管道、溶洞。巖溶地下水運動為管道流,地下水位變幅大(±20～50 m),流量變幅可達 20～50倍,水文地質(zhì)單元邊界條件復(fù)雜,地下水徑流受地質(zhì)構(gòu)造控制,因而滲漏途徑長而復(fù)雜,由于地下水位動態(tài)變幅大,滲漏出露點隨季節(jié)有一定的變化等。所以管道滲漏類型,對巖溶水污染,不僅使污染源所處的含水系統(tǒng)地下水受污染,而且越流使相鄰巖溶含水系統(tǒng)及排泄點匯入的地面水(體)受污染,例如扎塘赤泥庫、賈家堰磷石膏庫,擺紀磷石膏堆場,見表 1。

水動力彌散特征:巖溶地下水運動為管道流,表現(xiàn)為線狀彌散特征,污染質(zhì)濃度在運移過程中變化大,污染濃度損耗小,由滲漏污染點,如圖 2.1所示,污染物質(zhì)濃度明顯受污染源濃度變化的影響,兩者之間具有很好的對應(yīng)關(guān)系,而且滯后期較短,曲線呈鋸齒型,縱向彌散系數(shù)為 0.53～0.71m2/s(表 2)。

2.2 管道裂隙滲漏污染類型

廢渣堆場位于碳酸鹽巖夾碎屑巖地層巖溶強發(fā)育區(qū),巖溶介質(zhì)為管道裂隙型,地下水運動為管道裂隙流,水文地質(zhì)單元相對清晰,巖溶滲漏受構(gòu)造裂隙的控制,表現(xiàn)為滲漏途徑較短,滲漏量較穩(wěn)定,造成對地下水的帶狀污染,例如大壩氟石膏庫、賈家堰磷石膏堆場巖溶滲漏污染等,見表 1。

水動力彌散特征:巖溶地下水以管道裂隙流為主,表現(xiàn)為帶狀彌散特征,污染質(zhì)濃度在運移過程中變化小,污染濃度損耗大,由滲漏污染點,如表 1、圖 2所示,污染濃度隨污染源濃度變化而逐漸變化,而且滯后期長,曲線呈圓滑型?？v向彌散系數(shù)為 0.15～0.26m2/s(表 2)。

表1 廢渣堆場巖溶滲漏類型

2.3 孔隙裂隙滲漏污染類型

廢渣堆場位于相對巖溶中等 ～弱發(fā)育區(qū),巖溶介質(zhì)溶孔、溶蝕裂隙發(fā)育且相對穩(wěn)定,含水層中水力聯(lián)系相對緊密。例如婁山關(guān)地層白云巖,巖溶介質(zhì)發(fā)育具有相對的均勻性,巖溶滲漏可認為符合均勻介質(zhì)運移規(guī)律,濃度水動力彌散曲線符合理論曲線。在進行污染物運移計算與模擬時,可參照均勻介質(zhì)條件,例如青菜沖赤泥堆場,見表 1、表 3、圖 3?？v向彌散系數(shù)為 0.015～0.03m2/s(表 2)。

表2 堆場滲漏彌散系數(shù)一覽表

圖1 扎塘赤泥庫堿污染源與污染點濃度對應(yīng)關(guān)系圖

圖2 大壩氟石膏渣庫污染源與污染點濃度對應(yīng)關(guān)系圖

表3 凱里氧化鋁廠抽水井濃度 ～時間表 (堿度:mg/l)

圖3 青菜沖赤泥堆場污染源與污染點濃度對應(yīng)關(guān)系圖

2.4 采空區(qū)滲漏污染類型

廢渣堆場位于碳酸鹽巖巖與碎屑巖互層地層區(qū),由于采礦(煤),地下巷道交錯分布,破壞了非可溶巖的隔水性,因此滲漏途徑類似于地表水徑流,使堆場滲漏廢水與礦坑水混合污染的地下水,水動力彌散類似地表河流,水中污染質(zhì)濃度可很快達到高峰濃度,污染影響較嚴重,例如雞心坡灰?guī)?見表 1、表 4、圖 4。

圖4 雞心坡灰?guī)煳廴驹磁c污染點濃度對應(yīng)關(guān)系圖

表4 雞心坡堆場坑口井排水濃度 ～時間表(SO4:mg/l)

3 結(jié)語

依據(jù)巖溶含水層介質(zhì)特征及污染彌散特征,劃分出工業(yè)廢渣堆場 4種滲漏類型,基本反應(yīng)了巖溶含水層的滲漏污染水動力彌散特征,因此查清滲漏污染類型是制定預(yù)測評價方法和防滲處理措施的關(guān)鍵。

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