高密度电法在城市浅层地下水调查评价中的应用——以苏州市为例.pdf

年月J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y第 卷第 期收稿日期:作者简介:唐智洋(),女,硕士,工程师,研究方向为土壤与地下水调查评估.高高密密度度电电法法在在城城市市浅浅层层地地下下水水调调查查评评价价中中的的应应用用 以以苏苏州州市市为为例例唐智洋(苏州市宏宇环境科技股份有限公司,江苏 苏州 )摘要:以苏州市某化工厂旧址厂区为主要对象,布设采样点C C,采用高密度电法对检测区内的地下水开展了调查与评价.针对该厂区内地下多处水层与土壤存在 m的高电阻异常情况以及 m的低电阻异常情况,辅以后期的钻探检测与化学测试对该区域土壤、地下水进行测试验证,获得了处钻探孔以及若干数据.结果表明:高密度电法所得数据比较精准,有助于地下水探测作业的开展.关键词:高密度电法;地下水调查评价;污染物;土壤中图分类号:X 文献标识码:A文章编号:()A p p l i c a t i o no fH i g h D e n s i t yE l e c t r i cM e t h o d i nt h e I n v e s t i n g a t i o na n dE v a l u a t i o no fS h a l l o wU r b a nG r o u n d w a t e rT a k i n gS u z h o uC i t ya sa nE x a m p l eT a n gZ h i y a n g(S u z h o uH o n g y uE n v i r o n m e n t a lT e c h n o l o g yC o,L TD,S u z h o u,J i a n g s u ,C h i n a)A b s t r a c t:T a k i n gt h e f o r m e rs i t eo f ac h e m i c a l p l a n t i nS u z h o ua s t h em a i no b j e c t,t h es a m p l i n gp o i n tC C w a sa r r a n g e d,a n dt h eg r o u n d w a t e r i nt h ed e t e c t i o na r e aw a s i n v e s t i g a t e da n de v a l u a t e db yh i g hd e n s i t ye l e c t r i cm e t h o d T h e r e i sah i g hr e s i s t a n c ea b n o r m a l i t yo f ma n da l o wr e s i s t a n c ea b n o r m a l i t yo f mi nm a n yu n d e r g r o u n dw a t e r l a y e r sa n ds o i l i nt h ep l a n t S u p p l e m e n t e db y l a t e rd r i l l i n gt e s t i n ga n dc h e m i c a l t e s t i n g,t h e t e s t i n ga n dv e r i f i c a t i o no f t h es o i l a n dg r o u n d w a t e r i nt h ea r e a,a n dd r i l l i n gh o l e s a n ds e v e r a l d a t a a r eo b t a i n e d T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h ed a t ao b t a i n e db yh i g hd e n s i t ye l e c t r i cm e t h o d i s r e l a t i v e l ya c c u r a t ea n dh e l p f u l t ot h eg r o u n d w a t e rd e t e c t i o no p e r a t i o n K e yw o r d s:h i g hd e n s i t ye l e c t r i cm e t h o d;g r o u n d w a t e r i n v e s t i g a t i o na n de v a l u a t i o n;p o l l u t a n t s;s o i l 引言社会经济的快速发展带动了城镇化的建设进程,而这也在一定程度上加剧了自然资源的损耗与生态环境的负面发展.探寻现代社会与自然资源之间的发展“平衡点”是维护当代居民生活质量的重要举措.高密度电法是指结合了电测深法与电剖面法优势的一种阵列式直流电阻率勘测技术方案,基于该方法测点距离小、数据采集密度大、勘测效果直观、结果真实可靠等优势,使其被广泛应用于水工环地质勘查工作之中.因此,在总结相关学者智慧的基础上,通过在苏州某化工厂旧址厂区开展高密度电法应用,对该区域范围内的地下水与土壤环境进行评价,以期为后期的“新区”建设工作以及城市水资源评价工作提供有力支撑 .研究区概况研究区隶属小平原地带,其东、西、南三侧皆为低矮丘陵,北侧临河.该区域范围内地层由下至上 年月绿 色 科 技(J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y)第 期依次为:上白垩统浦口组,属于紫红、灰黄色砂砾岩,通常处于地表下 m的深度;下蜀黄土,粉质黏土以及砂层,存在一定可塑性、中压缩性,深度在 m不等,最底部岩层与上白垩统浦口组呈不规则接触;全新统,以粉土、粉质黏土为主,上部分多为粉质黏土夹粉土层,欠均质,下部分多为下蜀次生黄土,整体厚度在 m.含水层:潜水层,由粉质黏土、粉土等组成,厚度m,存在一定可塑性,中压缩性,该层下部夹层薄层粉砂,欠均质;微承压水层:主要为存在于更新统粉质黏土之中的薄层细砂、中层夹砂以及夹杂在基岩层中的破碎残积物,厚度约厚度m,分布深度约为 m不等.该区位的地下水主要为浅层潜水,调查与评价期间静止水位埋深为 m,整体流向为由东南至东北.高密度电法 基本原理与测线布置高密度电法属于一种结合了电剖面法与电探测法的综合性勘测技术.利用该技术进行勘测时,只需要将全部电极精准布置于测点之上,而后与电极相衔接的远程转换开关以及微机工程电测仪便可以自动开展数据采集与分析工作.在测量的各项数据稳定输入微机之后,相关系统便会自动处理并生成有关电断面分布的各种物理数据结果.采用重庆地质仪器生产厂所独立生产的DUK级联式全波形高密度电阻率测量系统作为本次研究的主要勘测设备,同时结合温纳装置生成可视化的高密度电阻率测试成果图,以方便后期的分析与研究.针对厂内水泥路面以及裸露草坪等接地状态较差的点位,为保障最终的数据采集质量,本次利用增设盐水以及水泥的方式对其进行调整,最终保障各电极的接地电阻皆 .最终测网如图所示.图高密度电阻率测线布置 高密度电法数据处理利用高密度电法对地下水进行调查与评价,通常需要同步对监测区域进行地形改正、迭代计算、剔除噪声、正反演参数调试、滤波等一系列操作.高密度电法成果阐释已知该厂区内存在的污染物绝非简单的单一产物,诸如既往作业过程中应用到的化工产物、生活污水、生产废水等诸多污染物都有可能渗透至地下,导致浅层地下水、土壤甚至更深层的地下环境遭受多种有机、无机污染源的影响,因此选择对该场地进行D NA P L s污染调查.同时,D NA P L s存在较弱的导电性,其可能会引发异常的电阻数值,但考虑到该区域地下水中可能存在多种具备高导电性的污染物质会掩盖D NA P L s的特殊性质,因此被D NA P L s污染的地下水会呈现特殊的低电阻状态.综上,如若最终的调查结果中呈现出过低或过高的 电 阻 异 常,便 可 证 明 该 区 域 存 在 较 高 的D NA P L s污染以及其他高导电性污染物.在正式利用高密度电法勘测之前开展电阻率背景测量,以获取受到污染区域的正常电阻率,并以此为基础对后期的实际测量结果进行分析.其中,该区域整体测线的既有电阻率为 m,其分布特征呈现两端低中间高的特征.分层结果如下:()第一层为上层滞水区以及浅层地下水,该层深度在 m不等,电阻率在 m不等.()第二层以及第三层为粉质粘土层,其中第二层 的 深 度 在 m不 等,电 阻 率 为 m不等.第三层的深度在 m,电阻率为 m不等,初始高密度电阻率测线成果如图所示.图初始高密度电阻率测线成果 勘测成果解释()编号为C 的测线长度为 m,观察图可知,位于x方向 m、y方向 m的区域范围内存在电阻率 m的异常区域;位于x方向 m、y方向 m的区域范围内存在三处电阻率 m的异常区域.结合现场资料对该数据进行分析,该剖面的地下水层较浅,整体深度不超过 m,且部分区域在唐智洋:高密度电法在城市浅层地下水调查评价中的应用绿色创新研究:工程与技术 m便可见地下水,地下水底板埋深约在 m.剖面在x方向存在较为显著的低电阻异常,推测该处存在较为严重的地下水污染,诱发原因可能是D NA P L s污染.图C 高密度电阻率法测量成果()编号C 以及C 测线互为平行线,长度都在 m左右,并且其两者之间存在 m的距离.该区域与C 存在一定相似之处,其剖面整体的地下水比较浅,整体深度始终低于 m,部分区域 m处便可见地下水.观察图、图可知,条测线位于x方向 m、y方向 m的区域范围内存在电阻率 m的连续性低电阻异常,推测该区域异常可能是受到D NA P L s污染所致;条测线位于x方向 m、y方向 m的区域范围内都存在电阻率 m的高电阻异常.推测该区域的异常现象主要是受到有机、污染物影响所致.图C 高密度电阻率法测量成果图C 高密度电阻率法测量成果()编号C 以及C 条测线互为相交线,其中C 的整体长度为 m,C 的整体长度为 m.结合图进行分析,可知C 以及C 整体的电阻率偏低,基本在 m的范围内.其中,C 的x方向 m处于化工厂车间相邻,考虑到该厂区的既有建筑已经拆除,且化工厂车间区域范围内可能残留一定的污染物,因此判断该区域范围内电阻值偏低的问题可能是受到既有建筑基地垃圾以及既有化工厂废料污染所致.剖面地下水相对较浅,整体深度不超过 m,局部区域在 m左右便可见地下水,整体地下水板底深埋在 m.相对而言,C 以及C 测线的地下水电阻率较低,结合上述可判断该区域地下水存在一定的污染问题.C 以及C 条测线剖面皆未发现显著的高电阻异常情况,但C 测线x方向 m以及C 测线x方向 m,都存在一处比较明显的极低电阻率异常情况.且该异常区域存在向下延伸的趋势,加之对现场进行观测后并未发现地表上方存在显著的污染物或可能对电阻率造成影响的干扰物.因此可判断造成此处异常的原因在于地下存在未被发现的暗沟、垃圾填坑等.图C、C 高密度电阻率法测量成果 钻探与测试验证分别在条测线的各取一处进行钻孔探测,个钻孔分别记为、(图).钻探结果证实,处钻孔在地下 m深度范围内的各个土层皆存在一定的污染物,可以判定该厂区的地下水与土壤存在较为严重的污染.挖掘出的污染物在砂层中呈现出比较油润的饱和状态,但在粉土层中的视觉存在感并不明显,难以用肉眼进行分辨.但由于此地污染物具备较为强烈刺激性的苦杏仁味,因此即使在难以用肉眼分辨的区域仍可以利用嗅觉判断污染物的存在与浓度强弱.对采集到的地下水水样进行分析,明确该厂区地下水中存在大量的有机污染物,可知:()相较于其他钻探孔而言,、以及号钻探孔地表水中检测出的污染物浓度普遍较高.整合 年月绿 色 科 技(J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y)第 期上文中对高密度电法勘测成果的分析,即C 以及C 两条测线受既有建筑基坑垃圾以及未知暗沟等的影响所产生的极低、极高电阻率异常.一方面可证实高密度电法检测地下水污染物的可靠性与实用性,另一方面也可以对上一阶段中佐证电阻率值进行假 设 分 析,证 实 该 区 域 的 高 污 染 问 题 确 实存在.()相较而言,号以及号钻探孔中检测出的地表水污染物数值趋于一致,整合上文中对高密度电法勘测成果的分析,可证实高密度电法的可靠性与精准性.结论()结合高密度电法以及钻探检测、化学检测、肉眼观察、嗅觉判断等一系列检测结果可以表明,该厂区检测区域的地下水整体深度在 m左右,局部区域的地下水约 m,整体地下水平均底板埋深约 m.()测区的主要污染区域集中在x方向(水平方向)m以及y方向(深度)m处,个别严重区域的污染物渗透至 m以上.且整体污染物呈现片状的分布形式,各个区域的地下水都检测出了若干污染物,且地下水整体出现较低的电阻率异常,整体污染情况较为严重,应结合必要的修复手段对该区域地下水进行调整.参考文献苏州市人民政府关于印发苏州市水文办法的通知J苏州市人民政府公报,():叶剑龙高密度电法在某工程地下水探测应用研究J云南水力发电,():P a t r i c kA M,E v a n s M,S a n d o w M Y,e ta l A p p l i c a t i o n o f De l e c t r i c a lr e s i s t i v i t yt o m o g r a p h yi nd e l i n e a t i n g g r o u n d w a t e rp o t e n t i a l z o n e s:C a s e s t u d y f r o mt h e v o l t a i a ns u p e r g r o u po fG h a n aJJ o u r n a l o f A f r i c a n E a r t h S c i e n c e s,:李新斌,田辉,丁廉超,等高密度电法在勉县城市浅层地下水调查评价中的应用J勘察科学技术,():唐塑,邢浩,武银婷高密度电法与瞬变电磁法在荒漠戈壁(干旱)区寻找地下水的联合应用C/中国地球科学联合学术年会 年中国地球科学联合学术年会论文集(七)专题十九 环境与灾害地球物理检测和监测的前沿技术与先进装备研究进展、专题二十 城市地下介质成像和探测、专题二十一 现代工程地球物 理 技 术 进 展 与 应 用北 京:中 国 地 球 物 理 学 会,:胡开友基于高密度电法的地下水硝酸盐污染分布研究D济南:山东大学,姜月华,吴吉春,李云,等高密度电法在城市地下水和土壤有机污染调查中的应用J华东地质,():卢东浅谈水环境监测的质量控制与保证措施J资源节约与环保,()中华人民共和国水利部水利部关于批准发布水利行业标准的公告(水环境监测规范)J中华人民共和国水利部公 报,()王亚洵基于水上连续高密度电法的平原水库渗漏检测技术研究D济南:山东大学,周箫韵综合物探法在某水库工程大坝渗漏探测中的应用J水利技术监督,():王赟,陈学峰水利水电工程地质勘察中高密度电法的应用研究J陕西水利,():,覃剑文,姜晓腾,谢贵城,等基于高密度电法的城市复杂环境岩溶探查 研 究:以 贵 港 市 北 环 新 村 为 例 J物 探 与 化 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