污染场地环境岩土工程地质勘察中水文地质条件评估方法研究

污染场地环境岩土工程地质勘察中水文地质条件评估方法研究

吕明

中国电建集团贵州电力设计研究院有限公司 贵州省贵阳市 550081

摘要：随着工业化和城市化的快速发展，许多地区面临着严重的环境污染问题，尤其是土壤和地下水的污染。污染场地环境岩土工程地质勘察是评估和治理这些污染场地的关键步骤。水文地质条件评估是这一过程中不可或缺的一部分，因为它直接关系到污染物的迁移、扩散和治理效果。因此，研究污染场地环境岩土工程地质勘察中的水文地质条件评估方法，对于环境保护和可持续发展具有重要意义。

关键词：污染场地；环境岩土工程；地质勘察；水文地质条件；评估方法

引言

污染场地环境岩土工程地质勘察的核心目的在于深入揭示场地的地质结构复杂性、水文地质条件的动态变化，以及准确识别污染物类型与空间分布特征。这一过程是科学制定污染治理策略、评估环境风险的基础。通过细致的勘察工作，我们能够获取详尽的地质和水文数据，为污染源的精准定位、污染物迁移路径的清晰描绘提供有力支撑。同时，这些数据也是制定有效治理方案、评估污染治理成效及潜在环境风险的关键依据，对于保护生态环境、保障公众健康具有不可估量的价值。

1污染场地对环境和人类健康的潜在危害

1.1环境生态系统的破坏

污染场地对环境生态系统的潜在危害主要体现在对生物多样性和生态平衡的破坏。污染物，尤其是持久性有机污染物（POPs）和重金属，能够通过土壤、水体和空气传播，影响植物、动物和微生物的生存和繁殖。例如，重金属如铅和镉在土壤中的积累可能导致植物生长受阻，进而影响食物链，对野生动物和人类健康构成威胁。有机污染物如多氯联苯（PCBs）和多环芳烃（PAHs）可能在水体中积累，影响水生生物，破坏水生态系统的结构和功能。此外，污染物的生物放大效应可能导致顶级捕食者体内污染物浓度显著高于环境中的浓度，从而对生态系统的顶层消费者造成严重影响。生态系统的破坏不仅影响生物多样性，还可能导致生态服务功能的丧失，如土壤肥力下降、水质恶化和气候调节能力减弱。

1.2人类健康的风险

污染场地对人类健康的潜在危害主要体现在长期暴露于污染物中可能引发的各种健康问题。人类可能通过吸入、皮肤接触、食物摄入等途径暴露于污染场地释放的污染物。例如，地下水污染可能导致饮用水源受到污染，长期饮用受污染的水可能增加患消化系统疾病、肾脏疾病和癌症的风险。土壤中的污染物可能通过农作物吸收进入食物链，影响食品安全。空气中的污染物可能通过呼吸系统进入人体，引发呼吸系统疾病和心血管疾病。儿童、老年人和患有慢性疾病的人群对污染物的敏感性更高，因此可能面临更大的健康风险。长期暴露于污染物中还可能导致神经系统损害、免疫系统功能下降和生殖系统问题。因此，污染场地对人类健康的潜在危害不容忽视，需要进行严格的风险评估和管理。

2污染场地水文地质特征

2.1地下水流动特性

污染场地的水文地质特征中，地下水流动特性是核心要素之一。地下水的流动路径、速度和方向直接影响污染物的迁移和扩散。在评估地下水流动特性时，需要考虑含水层的类型（如自由含水层或承压含水层）、渗透性、水力梯度、补给和排放条件等因素。例如，在渗透性较强的砂质含水层中，地下水流动速度较快，污染物可能迅速扩散到较大的区域；而在渗透性较差的粘土层中，地下水流动缓慢，污染物可能被限制在较小的范围内。了解地下水流动特性有助于预测污染物的迁移路径，为污染治理和修复策略的设计提供科学依据。此外，地下水流动的季节性和年际变化也需要考虑，因为这些变化可能影响污染物的长期迁移和累积。

2.2污染物迁移机制

污染物在污染场地中的迁移机制是水文地质特征评估的另一个重要方面。污染物可以通过多种途径在地下环境中迁移，包括对流、扩散、吸附、解吸、化学反应和生物降解等。对流是指污染物随地下水流动而迁移，是污染物迁移的主要机制。扩散则是指污染物在浓度梯度作用下从高浓度区向低浓度区迁移。吸附和解吸作用影响污染物在土壤和含水层介质中的停留时间和迁移速度。化学反应和生物降解则可能导致污染物的形态和毒性发生变化。了解这些迁移机制有助于评估污染物的长期行为和潜在影响，为选择合适的治理技术提供依据。此外，不同污染物可能具有不同的迁移特性，因此需要针对具体污染物进行详细的迁移机制分析。

2.3水文地质参数的测定

水文地质参数的测定是评估污染场地水文地质特征的基础工作。这些参数包括渗透系数、水力传导率、含水层厚度、地下水位、补给速率等，它们直接影响地下水的流动和污染物的迁移。测定这些参数通常需要进行现场试验，如抽水试验、注水试验、渗透试验等，以及实验室分析，如土壤和地下水样品的物理化学分析。现场试验能够提供直接的水文地质数据，但成本较高且受到现场条件的限制。实验室分析则可以提供详细的污染物和介质特性，但可能无法完全反映现场的复杂情况。因此，合理设计试验方案和分析方法，以及有效利用试验和分析数据，是提高水文地质参数测定准确性和效率的关键。这些参数的精确测定为污染场地的水文地质特征评估提供了坚实的基础。

3污染场地环境岩土工程地质勘察中水文地质条件评估的重要性

3.1确保污染物迁移模型的准确性

污染场地环境岩土工程地质勘察中的水文地质条件评估对于建立准确的污染物迁移模型至关重要。地下水是污染物迁移的主要途径之一，而水文地质条件直接影响地下水的流动路径、速度和方向。通过详细的水文地质条件评估，可以获取关键的水文地质参数，如渗透系数、水力梯度、含水层厚度等，这些参数是构建污染物迁移模型的基础。准确的模型能够预测污染物在地下环境中的扩散范围和速度，为制定有效的治理措施提供科学依据。此外，模型还能帮助评估不同治理方案的效果，优化资源配置，减少不必要的经济和环境损失。

3.2提高污染场地风险评估的可靠性

水文地质条件评估在污染场地风险评估中占据核心地位。了解水文地质条件，包括地下水的流动路径、速度和方向，以及含水层的性质和分布，对于预测污染物的迁移和暴露风险至关重要。通过详细的水文地质评估，可以识别出污染物的潜在迁移路径和积累区域，进而确定污染热点和敏感区域。例如，如果地下水流向人口密集区或生态敏感区，污染物的暴露风险将大幅提升。这些信息对于风险评估至关重要，因为它们直接影响污染物对人类健康和生态系统的潜在影响。基于水文地质条件评估的风险评估，能够为污染场地的管理和治理提供科学依据，帮助制定有效的保护措施，减少污染对环境和人类健康的潜在威胁。因此，水文地质条件评估是污染场地风险评估不可或缺的一环。

3.3优化污染治理和修复策略

水文地质条件评估对于优化污染场地治理和修复策略具有重要意义。不同的水文地质条件可能需要不同的治理技术。例如，在渗透性较强的含水层中，可能需要采用地下水抽提和处理技术；而在渗透性较差的区域，可能更适合采用原位化学氧化或生物修复技术。通过详细的水文地质条件评估，可以为每个特定区域选择最合适的治理技术，提高治理效率和效果。此外，评估结果还能帮助预测治理过程中可能遇到的技术挑战，如地下水流的不均匀性、污染物与地下介质的相互作用等，从而提前做好应对措施，确保治理工作的顺利进行。

4污染场地环境岩土工程地质勘察中水文地质条件评估方法分析

4.1地球物理勘探技术的应用

地球物理勘探技术在污染场地环境岩土工程地质勘察中扮演着重要角色。这些技术通过测量地下物理场的变化来推断地质结构和水文地质条件。例如，电阻率法可以通过测量地下电阻率的变化来识别含水层的位置和厚度，而地震反射法可以用来探测地下岩层的分布和性质。地球物理勘探技术的优势在于非侵入性和覆盖范围广，能够在不破坏现场的情况下获取大量数据。然而，这些技术的解释往往需要专业知识和经验，且结果可能受到现场复杂地质条件的影响。因此，地球物理勘探技术通常与其他评估方法结合使用，以提高水文地质条件评估的准确性和可靠性。

4.2 数值模拟与计算机模型的开发

数值模拟和计算机模型在污染场地水文地质条件评估中扮演着关键角色。这些模型通过数学方程描述地下水的流动和污染物的迁移，能够模拟复杂的水文地质系统和污染物行为。模型开发通常涉及选择合适的数学模型、收集和输入现场数据、进行参数校正和模型验证等步骤。数值模拟的优势在于其能够处理多变的水文地质条件和污染物类型，为污染治理提供科学依据。例如，通过模拟不同治理方案的效果，可以优化资源配置，提高治理效率。然而，模型的准确性受到输入参数的精确性和模型假设的合理性的限制。因此，在模型开发和应用过程中，需要结合现场实际情况进行参数校正和模型验证，确保模拟结果的可靠性。此外，随着计算能力的提升和模拟软件的发展，数值模拟的应用将更加广泛，为污染场地评估和治理提供更强大的技术支持。

4.3多技术融合的综合评估方法

多技术融合的综合评估方法是提升污染场地水文地质条件评估质量的有效途径。这种方法通过整合地球物理勘探、数值模拟、现场试验和遥感技术等多种手段，利用多源数据的互补性，提供更全面和准确的水文地质条件评估。地球物理勘探能够揭示地下结构和含水层分布，数值模拟可以预测污染物的迁移路径，现场试验则用于验证模型的准确性，而遥感技术能够提供地表信息和变化趋势。多技术融合的优势在于能够克服单一技术的局限性，提高评估的整体质量和效率。然而，这种方法的实施需要跨学科的合作和专业知识的整合，对技术人员的要求较高。为了有效实施多技术融合的综合评估方法，需要建立跨学科的协作平台，加强技术人员的培训和交流，以及优化数据管理和分析流程，确保评估工作的顺利进行。

4.4遥感技术的应用

遥感技术在污染场地环境岩土工程地质勘察中的应用，为快速获取大范围地表信息提供了高效手段。通过卫星或航空传感器收集的遥感数据，能够揭示地形、植被覆盖和土地利用等关键信息，这些对于评估污染场地的水文地质条件至关重要。例如，遥感图像中的植被异常可以作为地下水或土壤污染的早期预警信号，而土地利用变化则可能改变地下水的补给和排放模式。此外，遥感技术还能够监测地表水的质量和流动，为间接推断地下水状况提供线索。尽管遥感技术无法直接测量地下水文地质参数，但其为现场勘察和数据收集提供了方向性指导，有助于优化勘察策略，减少资源浪费。遥感数据的定期更新还支持长期监测和动态评估，有助于及时发现污染事件并采取应对措施，从而提高污染场地管理的效率和效果。

4.5“源-径-汇”模式

“源-径-汇”模式是描述污染物在环境系统中迁移和归宿的一种理论框架。在这个模式中，“源”指的是污染物的产生地或排放点，如工业排放、农业活动或废弃物处理场。“径”代表污染物迁移的路径，包括大气传输、地表径流、地下水流动等。“汇”则是污染物最终积累或被移除的地方，如湖泊、河流、土壤或生物体。在污染场地环境岩土工程地质勘察中，应用“源-径-汇”模式有助于系统地理解污染物的迁移过程和潜在影响。通过识别和评估污染源的性质和强度，可以确定污染物的初始浓度和组成。分析污染物迁移的路径，可以揭示污染物在不同介质中的扩散和转化机制。最后，评估污染物的汇，可以预测污染物的长期积累和生态风险。这种模式的应用需要综合考虑水文地质条件、污染物特性、生态系统响应等多个因素。例如，在评估地下水污染时，需要考虑含水层的渗透性、地下水流动方向和速度，以及污染物在土壤和地下水中的吸附和解吸行为。

4未来发展趋势

4.1技术创新与应用

未来污染场地环境岩土工程地质勘察的发展趋势之一是技术创新与应用。随着科技的进步，新的勘察技术和方法不断涌现，如高分辨率遥感技术、先进的地球物理勘探技术、自动化现场监测系统等。这些技术的应用将提高勘察的效率和准确性，减少对现场的干扰，同时能够处理更复杂的水文地质条件和污染物类型。例如，无人机搭载的多光谱传感器可以快速获取大范围的地表信息，为污染场地的初步评估提供支持。机器学习和人工智能技术的引入，可以提高数据分析的自动化水平，加速评估过程，减少人为错误。此外，虚拟现实和增强现实技术的发展，也为勘察数据的展示和解释提供了新的途径。技术创新不仅能够提升勘察工作的质量，还能够推动污染治理和修复技术的创新。

4.2政策与法规的演变

政策与法规的演变对污染场地环境岩土工程地质勘察的未来发展具有重要影响。随着环境保护意识的增强和可持续发展目标的提出，各国政府可能会制定更加严格的环境保护法规和污染场地管理政策。这些政策和法规的变化将直接影响勘察工作的标准和要求，推动勘察方法和技术的更新。例如，新的法规可能要求对污染场地进行更详细的风险评估，或者规定更严格的污染物排放标准，这将促使勘察工作采用更精确的技术和方法。同时，政策和法规的演变也可能带来更多的资金支持和激励措施，促进勘察技术的研发和应用。因此，勘察专业人员需要密切关注政策和法规的动态，及时调整工作策略和技术路线。

4.3跨学科合作的深化

未来污染场地环境岩土工程地质勘察的发展趋势还包括跨学科合作的深化。污染场地勘察是一个多学科交叉的领域，涉及地质学、水文学、环境科学、工程学等多个学科。跨学科合作能够整合不同领域的专业知识和经验，形成互补优势，提高勘察工作的整体效果。随着社会对环境保护和污染治理要求的提高，跨学科合作的重要性将更加凸显。例如，地质学家可以提供地下结构和岩性的信息，水文学家可以分析地下水的流动和补给，环境科学家可以评估污染物的性质和影响，而工程师可以设计和实施治理方案。跨学科合作还能够促进新方法和技术的开发，推动污染场地勘察和治理的创新。为了实现有效的跨学科合作，需要建立良好的沟通机制和协作平台，以及对不同学科文化和工作方式的理解和尊重。

结束语

污染场地环境岩土工程地质勘察中的水文地质条件评估是一个复杂而多学科交叉的领域。随着技术的进步和方法的创新，我们有能力更准确地评估水文地质条件，从而更有效地管理和治理污染场地。未来的研究应继续探索新技术，加强跨学科合作，并考虑政策和法规的变化，以实现环境保护和可持续发展的目标。

参考文献

[1]陆凯杰.水文地质对岩土工程勘察的影响及应对策略[J].城市建设理论研究(电子版),2024,(18):156-158.

[2]赵学文,陈清秋,于风鸣.水文地质条件研究在岩土工程地质勘察中的应用[J].冶金与材料,2024,44(05):34-36.

[3]龚良成.污染场地环境岩土工程地质勘察中水文地质条件评估方法研究[J].环境科学与管理,2024,49(05):186-190.

[4]王肃清.针对污染场地修复项目的环境岩土专项勘察实例[J].土工基础,2023,37(03):387-390.

[5]方楚城.岩土工程勘察中的水文地质问题探析[J].西部探矿工程,2023,35(06):15-17+20.

[6]吴新宇,谢德芳.岩土工程勘察中的水文地质危害及优化策略分析[J].中国金属通报,2023,(03):144-146.

[7]朱铭.污染区的岩土工程勘察方法探析[J].安徽建筑,2021,28(03):130-131.