贵阳市阅山湖地下水污染成因分析--以金牛泉为例.pdf

2023年6 月第43卷第2 期四川地质学报Vol.43No.2Jun.,2023贵阳市阅山湖地下水污染成因分析以金牛泉为例牟远望，孙柏榆，蒋良江，崔云祥，胡德勇（贵州省地质矿产勘查开发局一0 五地质大队，贵阳550 0 0 0）摘要：阅山湖东南岸金牛泉自2 0 19年4月以来曾发生多次污染事件，通过分析泉域范围内水文地质条件及对潜在污染源的排查，发现万达广场1号、3号排污管网存在污水渗漏现象，为明确金牛泉污染成因及污染物来源，采用高密度电法对万达广场与金牛泉之间碳酸盐岩地层中岩溶发育情况及富水状况进行探测，并采用地下水示踪试验对万达广场排污管网中污水的渗流去向加以验证，最终得知万达广场位于地下水径流带上，其下伏地层溶蚀裂隙、构造裂隙、溶洞等较为发育，为地下水向金牛泉径流提供了有利途径，1号、3号排污管网污水渗漏后，沿着溶蚀裂隙、构造裂隙等向金牛泉方向径流，最终造成了金牛泉地下水污染。关键词：金牛泉；水文地质；溶蚀裂隙；地下水污染中图分类号：P641DOI:10.3969/j.issn.1006-0995.2023.02.022金牛泉位于阅山湖东南岸，湿地公园环湖人行步道旁，金牛泉首次污染发生于2 0 19年3月初，泉口有大量黑色有臭味污水不断涌出，周边湖面逐渐发黑发臭。经区政府组织，市政、住建、生态环境等部门共同排查，发现金牛泉南侧万达广场3号化粪池有污水进人，无污水排出。通过开展连通试验：在3号化粪池上游污水井投放红色染色剂，数小时后在金牛泉观察到泉水变红，证实万达广场3号化粪池污水渗漏至金牛泉造成污染。之后万达广场于3月底完成管网检查、开挖换管、建井等整改措施，浑浊发黑伴有恶臭。因此，明确金牛泉2019年9月金牛泉再次遭受污染，泉水污染成因、污染物来源及污染途径是解决金牛泉地下水污染的关键。1区域地质概况1.1 地层岩性区内出露地层见表1。1.2地质构造工作区位于扬子陆块江南复合造山带黔南坳陷都匀南北向隔槽式褶皱变形收稿日期：2 0 2 2-0 9-0 1作者简介：牟远望（1993一），男，贵州桐梓人，助理工程师，主要从事水文地质工作通讯作者：胡德勇（198 7 一），男，贵州正安人，高级工程师，从事土壤和地下水修复、地下水环境影响评价、矿区水工环地质调查等研究工作324文献标识码：AP2mP.1P15%凰QTdTF4Ti-2a3山人P:1Td3F9Ti-2a向F1010F11d3F1285Ti-2a/T,d2斜LX42F121.断层；2.裂隙；3.背斜轴；4.向斜轴；5.地层界线；6.岩层产状图1调查区构造纲要图文章编号：10 0 6-0 995（2 0 2 3）0 2-0 32 4-0 6凤F5Td6湖山阅篷T,d2F7Td斜P:ch-Psd3P3ch-P3d1515LX2.LX3-/Lx1LX4Td山2425下背T,d2F8T,d2T,d3K20F13Tid28068Q4TdTd125T,d3Q人18F14T5206Ti-2a表1地层岩性简表贵阳市阅山湖地下水污染成因分析区，主要有凤凰山向斜和斗篷山背斜，阅山湖位于斗篷山背斜核部，是典型背斜成谷区（图1）。1.2.1褶皱（1）斗篷山背斜。轴向近南北向，穿过整个调查区，核部出露二叠系上统龙潭组，两翼依次出露二叠系长兴、大隆、三叠系下统大冶组。（2）凤凰山向斜。轴向近南北向。核部出露三叠系中下统安顺组一段，两翼依次出露三叠系大冶组、龙潭组，在南侧被断层F10所切割。序号地层代号地层名称厚度(m)1Q2Ti-2a3Tid34Tid?5Tid6P3ch-d7P./8P2m岩性第四系015安顺组227467大冶组三段30110大冶组二段134190大冶组一段6095长兴至大隆组2251龙潭组230300茅口组51170黄、黄褐色粘土、亚粘土、亚砂土及砂砾等松散堆积物上部和下部为灰、浅灰色厚层至块状细一中晶白云岩，时夹溶塌角砾岩；中部为紫红、肉红、灰黄色薄至中厚层泥晶白云岩、微晶白云岩及溶塌角砾岩浅灰色中厚层亮晶灰岩，时夹厚层粒灰岩及少量薄层灰岩、竹叶状灰岩浅灰色微至薄层泥晶灰岩为主，夹竹叶状灰岩及少量页岩、砾屑灰岩及粒灰岩黄绿色页岩夹泥岩为主，上部夹浅灰色扁豆状至薄层状泥灰岩深灰、灰色中厚层燧石灰岩，深灰色薄层硅质岩泥页岩、砂岩与燧石灰岩夹煤层浅灰色厚层至块状亮晶灰岩、细晶白云岩及白云质灰岩，上部为燧石灰岩夹硅质岩2地下水类型、含水岩组及富水性区内地下水可分为三大类型：碳酸盐岩岩溶水、基岩裂隙水、松散岩类孔隙水。2.1碳酸盐岩岩溶水依据岩溶含水介质组合类型及水动力特征又可分为碳酸盐岩溶孔-溶隙水、碳酸盐岩溶洞-裂隙水、碳酸盐岩裂隙-溶洞水和碳酸盐岩溶洞-管道水四个亚类（宋小庆和郑明英，2 0 19）。区内主要为溶洞-裂隙水、溶孔-溶隙水两个亚类。（1）溶洞-裂隙水溶洞-裂隙水赋存于二叠系长兴至大隆组地层代号含水岩组(P3ch-d)、三叠系大冶组第三段（Tid）、大冶组第二段（Tid）地层，岩性主要为浅灰色、深灰色石灰岩、粒灰岩、燧石灰岩、白云质灰岩夹少量白云岩及泥页岩。富水性不均匀，多赋存于溶蚀裂隙、溶洞中，局部赋存于构造密集地区发育的短支岩溶管道中。（2）溶孔-溶隙水溶孔-溶隙水主要赋存于三叠系安顺组（T-2a）灰、浅灰色、紫红色、肉红色白云岩及溶塌角砾岩地层中。该含水岩组富水性比较均匀，地下水多赋存于溶孔、溶隙等含水介质中。2.2基岩裂隙水基岩裂隙水赋存于二叠系上统龙潭组（Psl）、三叠系下统大冶组一段（Tid）地层中，岩性主要为砂岩、泥岩、页岩夹少量泥灰岩、燧石灰岩及煤层。地下水多赋存于成岩裂隙、浅部风化裂隙和构造裂隙325表2 调查区各含水岩组特征及含水层富水性统计表含水介质枯季地下水径泉流量钻孔单位涌水空间形态(L/s)Tidl基岩裂隙水含成岩裂隙、风化裂P3/水岩组碳酸盐岩与非P3ch-d碳酸盐岩互层溶洞-裂隙含水岩组Ti-2a纯碳酸盐岩含溶洞-裂隙、Tid水岩组Tid富水性划分指标流模数量(L/s:m)(L/skm)0.05 2.551.0 3.0隙、构造裂隙0.01 0.20.85 7.50.3 0.5溶孔-溶隙0.5 12.0富水性强度均匀等级程度弱较均匀1.0 3.0弱不均匀3.0 6.0中等较均匀0.2 1.8 3.0 6.0中等一强不均匀2023年6 月第43卷第2 期中（王宇，2 0 10）。该地层富水性弱、透水性差，可视为相对隔水层。2.3松散岩类孔隙水松散岩类孔隙水分布于河谷岸坡地带及岩溶洼地、谷地中。出露范围窄，厚度薄且不稳定。天然露头少，富水性贫乏。3金牛泉泉域特征金牛泉（S01）为天然泉点，未曾干过，丰季流量7.6 L/s，枯季4.0 L/s，出露高程12 8 0 m，原泉口位于阅山湖东南岸山坡处，因阅山湖公园开发建设，将金牛泉管引至阅山湖中排放。金牛泉所处地层为三叠系大冶组第二段（Tid），岩性以灰岩为主，补给范围为泉点东南侧的万达广场、碧海花园、碧海红湖等区域，受北西向、南北向发育裂隙控制。降水通过地面下渗并沿大冶组第二段灰岩地层中岩溶裂隙、溶洞等含水介质向西北方向径流，在阅山湖南侧山坡受大冶组第一段（Tid）碎屑阻隔以泉形式出露地表（图2)。高程/m4水环境条件演变36213201310金牛泉位于阅山湖东南岸，随着阅1300山湖周边城镇化建设，城市范围向外扩1290展，森林退化。原自然村寨、耕地、林1280地和荒地大部分被地表建筑物替代，开1270-发成商业广场、住宅小区等城市建筑，12600部分地段仍在开挖建设，导致区内污染物排放逐年增加，泉域范围部分生活、商业以及生产废水直接放至地表或挖坑蓄积；生活垃圾、建筑垃圾存在随意堆放，排污管道淤赌、破裂等，加重了阅山湖周边地下水环境负荷。前置库渗水点5地下水污染成因分析前置库金牛泉金牛泉检查井5.1污染示踪试验金牛泉污染和水质超标呈现典型生活废弃物污染特征，具有间歇性，变化周期与万达排污管网清掏周期相近。2 0 19年912 月期间，万达广场每次排污管网清掏后金牛泉表现出污染减轻，水质逐渐清澈；2019年12 月9 日万达3号化粪池清掏后金牛泉污水流量立即减小；2 0 19年12 月31日金牛泉再次污染时发现万达1号化粪池堵塞；两者表现出一定的相关性。推测万达广场1号和3号排污管网淤堵后可能成为金牛泉的污染源；于2 0 19年12 月17 日对万达广场3号排污系统和2 0 2 0 年1月4日对万达广场1号排污系统开展示踪试验（易瑞等，2 0 2 1；张浪等，2 0 2 0）。示踪试验点位分布见图3，试验详细过程（图4、图5）。试验结果：1号、3号排污管网投放示踪剂在金牛泉接收到，表明1号、3号排污管网污水淤堵渗漏后会往流至金牛泉。326四川地质学报高程/mTid2100200121.金牛泉；2.溶蚀裂隙；3.灰岩；4.粘土岩；5.地层代号图2 金牛泉径流排泄示意图云潭南路3号化粪池气囊堵塞井观山西路图例有示踪剂污水管道云潭南路无示踪剂污水管道於堵污水管道万达广场管网污水流向污水渗漏方向1号化粪池不图3万达广场1号和3号排污管网示踪试验示意图Vol.43No.2Jun.,20231320观山西路1310S01金牛泉1300阅山湖129012801270Ta126030040035004Tid2示踪剂投放井有示踪剂污水井无示踪剂污水井示踪剂检出泉点600m5贵阳市阅山湖地下水污染成因分析00:65:60-0z/t0/5000:2O:60-0Z/T0/5000:5T:80-0z/t0/50#00:90:60-61/21/800:ST:80-61/2T/800:9T:90-6T/ZT/8T00:8T:90-02/10/5000:00:50-02/10/5000:60:50-61/2T/800:60:0-0/10/5000:TT:Z0-2/T0/S000:9E:00-61/21/8000:90:T0-0z/t0/5000:ES:00-02/10/S000:22:00-02/10/5000:10:00-02/10/504图5图00:TE:ZT-6T/ZT/LT00:ST:ST-61/ZT/LT00:80:ST-02/t0/20qddqdd00:00:TT-6T/ZT/L时间594553272023年6 月第43卷第2 期5.2金牛泉污染源经示踪试验证实，万达广场1号和3号排污管网淤堵时渗漏的污水是造成金牛泉污染的主要污染源；万达广场污水以生活污水为主，油污多，化粪池内污水发黑发臭，符合金牛泉污染物特征；经水质检测，万达广场污水中氨氮、耗氧量、阴离子合成洗涤剂、挥发酚等组分含量高，与金牛泉污染指标一致。万达广场污水含油量高，油脂易吸附固结于管壁造成水流通道逐渐变小直至堵塞，调查期间曾发现长0.6 m，宽0.2 m波纹管状黑色油块随污水流出。根据施工资料，万达广场3号管网化粪池盖板与池壁间缝隙未进行密封处理；第三格化粪池盖板由数块矩形预制板排列而成，板间缝隙亦未密封，盖板与出水管顶部高差较小，3号化粪池下游堵塞后污水水位升高极易溢出化粪池。调查期间观测到1号管网污水井外溢，3号管网检查井水位较高，判断万达广场的1号和3号排污管网易淤堵，渗漏风险高。万达广场所在区域岩溶较发育，钻探岩溶遇洞率9.4%，岩溶层厚0.2 10.5m，平均厚2.37 m。万达广场基坑开挖过程中曾遇到丰富的地下水，但开挖前该点未有天然泉点出露，说明万达广场位于地下水径流带上。根据万达广场基坑开挖时CS1号水文地质勘查的抽水试验资料，该钻孔孔深2 3m，降深3.8 8 m时涌水量2.8 8 L/s，降深2.6 5m时涌水量2.42 L/s，降深1.95m时1.7 8 L/s，单位涌水量0.8 55L/sm，接近地下水丰富的（单位涌水量 1L/sm）判断标准，表明万达广场下方灰岩层地下水较为丰富。采用高密度电法对万达广场与阅山湖之间的观山西路段地下岩层的岩溶发育和赋水状况进行了探测，结果在金牛泉原始泉口南侧探测出2 处富水断裂带及1处小型地下溶洞，由此说明金牛泉南侧碳酸盐岩地层断裂构造发育，地层破碎，溶洞等含水介质的发育为地下水的赋存提供了丰富的空间，并形成地下水强径流带。物探成果和解译（图6)。高程/米13001-101250120011500高程/米13001-1012501200115006结论万达广场1号和3号排污管网淤堵时渗漏而出的污水是造成金牛泉污染的主要原因，加之万达广场地处地下水径流带上，下伏地层岩溶较发育，溶蚀裂隙、溶洞、构造裂隙等地下储水空间相互连通，为污水渗人地下向金牛泉径流提供了有利的途径。参考文献：王明章，陈革平，张林，等.2 0 15.贵州省岩溶山区地下水与地质环境M.北京：地质出版社。宋小庆，郑明英.2 0 19贵州省岩溶地下水资源功能.M.北京：科学出版社。王宇.2 0 10.裂隙含水层的储存调节功能评价J.昆明理工大学学报（理工版），35（1）：2 9-32.328四川地质学报G1剖面高密度电法电阻率断面异常图1:10F1-21-10.1-20.1-30Td501001-20Td50100Vol.43No.2Jun.,202365图例1-401-50.150200.1-30.1-40.1502000图6高密度法G1剖面视电阻率断面推断解释图.1-90.YCI-LT.d2250300G1剖面高密度电法地质推断图1-501-60.T.d250300比例尺50100.1-1203504001-70.1-80.F1-1Td23504001502001-1304505001-90.Pl:100 F1-2.YC1-14505001-1401250F1-2物探推测断裂及编号物探推测地层分界线1200物探推测裂隙带YC1-1物探异常及编号550600651-1101-1205506001-100高密度电法测点及编号6501150距离/米T.d大冶组二段灰岩大冶组一段泥岩夹灰岩1-130-.1-140T.d12501200650距离米110物探推测岩溶管道或溶洞电阻率ps1g(0.m)4.83.82.81.80.80.2贵阳市阅山湖地下水污染成因分析吉勤克补子，江峰，高峰.2 0 2 2.安顺市平坝区某赤泥堆场拟建区岩溶发育特征研究J.四川地质学报，42（0 2）：2 41-2 45.姜光辉，刘凡，王奇岗，郭芳2 0 2 2.基于表层岩溶带调控的峰丛洼地低影响开发构建J中国岩溶，41（0 2)：16 5-17 3.易瑞，江峰，王若帆，焦恒.2 0 2 1，氢氧同位素在岩溶山区地下水循环条件研究上的应用一一以贵州省镇宁地区为例J四川地质学报，41(04):678-681+687.张浪，李俊，潘晓东，黄晓荣，彭聪2 0 2 0 西南某岩溶区地下水系统示踪试验与解析J中国岩溶，39（0 1）：42-47.洪运胜，李强，周亚男，吉勤克补子2 0 2 0 青坪特长隧道穿越区岩溶地下水系统研究J四川地质学报，40（0 2）：2 46-2 50.蒋忠诚，夏日元，时坚，裴建国，何师意，梁彬2 0 0 6.西南岩溶地下水资源开发利用效应与潜力分析J地球学报，（0 5）：49 5-50 2.华兴，王中美，胡荣2 0 14复杂构造区向斜盆地岩溶地下水赋存特征及开发利用一一以思南县塘坝流域为例J贵州大学学报（自然科学版),31（0 3)：45-48.陈川，陈俊贤2 0 2 1.贵州省白云岩地区潜水含水层地下水水动力弥散试验研究一以正安县某建设用地为例J.四川地质学报，41（0 1)：70-73.Genesis Analysis of Groundwater Pollution in Yueshan Lake ofGuiyang,Taking the Jinliu Spring as an ExampleMOU Yuan-wang SUN Bai-yu JIANG Liang-jiang CUI Yun-xiang HU De-yong(No.105 Geological Brigade of Guizhou Bureau of Geology and Mineral Resources Exploration andDevelopment,Guiyang 550000)Abstract:Jinniu Spring on the southeast bank of Yueshan Lake has suffered multiple pollution events sinceApril 2019.Through the analysis of hydrogeological conditions within the spring area and the investigation ofpotential pollution sources,it is found that there is sewage leakage phenomenon in the No.1 and No.3 sewagepipe network of Wanda Square.In order to clarify the causes of pollution and the sources of pollutants of JinniuSpring,the karst development and water-rich condition in carbonate strata between Wanda Square and JinniuSpring were detected by high-density electrical method,and the seepage direction of sewage in the drainage pipenetwork of Wanda Square was verified by underground water tracing test.The results show that Wanda Square islocated in the groundwater runoff belt,and the dissolution cracks,structural cracks and karst caves in the groundlayer under it are relatively developed,which provides a favorable way for groundwater runoff to Jinniu Spring.After the sewage leakage of No.1 and No.3 sewage pipe network,the runoff along the dissolution fissure andstructural fissure to the direction of Jinniu Spring,and finally caused the groundwater pollution of JinniuSpring.Key words:Jinniu Spring;hydrogeology;corrosion fissure;groundwater pollution329