预防地下水污染的技术措施

地下水污染的预防可分为区域性防护和重点区的防护。

(一)区域性防护

区域性防护思想的提出，是基于以下两点认识:①地质环境系统对污染物有一定的自净能力;②含水层上覆地层(主要是土壤、包气带和层间相对隔水层)对来自地表的污染物或多或少有一定的阻滞性能，从而表现出屏蔽污染的功能。通过野外现场调查，可对不同地区的屏蔽功能做出评价。依据评价结果，可有针对性地提出哪些地区防污性能好，哪些地区太敏感，以此为依据人为规划垃圾填埋场或污水排放点。

区域性防护主要着眼于来自地表的污染，侧重考虑地层的屏蔽作用，例如介质越粗大，空隙越发育，渗透能力越强，溶质的吸附过滤作用愈小，地表污染物很容易随降水入渗或地表水渗漏进入地下水;反之，渗透性较弱的黏土、亚黏土和裂隙不发育的页岩、泥岩等，不利于水流的下渗，黏土矿物的高含量也使之具有较强的过滤和吸附作用。因此，关于地下水污染区域防护评价，要考虑土壤、包气带的岩性、厚度、地下水的埋藏特征、含水层与相对隔水层组合特点以及地下水渗流场的源汇关系和径流方式等。

目前，有关地下水防污性能的评价指标体系有两种:一种是由德国学者维尔赫夫(H.Verhuff，1981)提出的(图8-16);另一种是由美国水井协会和美国环保局于1985年提出的，又称地下水脆弱性评价指标体系。

关于土壤、包气带的防污能力评价，除可参考图8-17外，还有人提出用阻水系数来评价，评价采用下式:

环境地质学

式中:B为阻水系数，B越大表明土壤包气带阻滞污水进入的能力越强;m₁，m₂，…，m_n和k₁，k₂，…，k_n分别表示土壤、包气带各类土层的厚度和相应的渗透系数。

图8-17 尔赫夫的地下水防污性能评价体系(据维尔赫夫，1981)

地下水脆弱性评价指标体系由7个指标组成，包括地下水埋深D、净补给量R、含水层介质A、土壤层介质S、地形T、包气带介质I和含水层的水力传导系数C。该指标体系又常按上述指标英文单词的词头字母缩写DRASTIC命名。与维尔赫夫的指标体系不同，DRASTIC指标体系在应用时，需要事先对评价区进行分区，并通过野外调查获得各区的上述7个方面(因子)的数据之后采用下式进行统计计算，得出各区的脆弱性指数D_i。

环境地质学

式中:D_i表示第i区地下水的防护能力，即脆弱性指数;R_ij表示第i区第j个因子的评分;W_ij表示第i区第j个因子的权重。

DRASTIC指标体系对地下水防污能力的评价，采用的是一种加权计算方法。因子的评分标准参照表8-2，权重取值见表8-3。权重取值表中区分了两组不同情况，一组适用于一般条件下的脆弱性评价;另一组是专门为农业活动区防农药污染而设计的。根据脆弱性指数可以对评价区的各小区进行防污能力的等级划分，划分的等级大致为四级，即低敏感、中等敏感、高敏感和极度敏感。

(二)重点区防护

重点区防护主要目的是保护水源地的水质，使水源地在使用期内始终能够保证合格水质的供应。从补给区到水源区的整个流程上着眼，不允许任何污染现象存在，但在现实中，这种要求过于严格，很难做到。因此，实际工作中更切实的考虑是开采水不超标的问题，而并非杜绝污染。

表8-2 DRASTIC标型各指模评分体系

（据ALLer等，1987）

重点区地下水水质防护是通过防护带的设立来实现的，防护带设置主要考虑卫生和化学污染两个方面。

1.卫生防护带

卫生防护带一般是针对供应生活饮用水的地下水水源地而设立的。卫生防护带一般分两个区，一是严禁区，另一个是限制区。严禁区内除取水技术要求所必需的建筑物外，不得有其他建筑物和人为活动，不允许非工作人员进入，更不允许有任何污染源存在。限制区内禁止土地利用、水源开发，不允许有垃圾、污水坑、厕所、下水道等建筑物。

表8-3 DRASTIC模型及农药DRASTIC模型中各指标权重

(据Aller等，1985)

对于严禁区划定的范围，荷兰学者韦根尼和杜文布认为，大部分病菌的存活期为40～50天，所以严禁区的长度应以地下水流60天的运移距离确定。也有人认为，病菌的分布除与地下水流的运动速度有关外，还与它们的生态习性，如摄取食物的条件和生存期有关，例如有些致病细菌生存期可长达数年，但受生存条件的限制，分布的范围十分有限，在孔隙介质中细菌的污染范围只有几十米或几百米，而裂隙、岩溶含水层中，活动范围一般不超过几千米。根据北京市的经验，严禁区的半径可控制在160m左右。

限制区的范围一般取地下水10年的运移距离。例如北京市某个地下水水源地根据12眼井的井群计算结果，提出在砂砾石含水层限制区半径最小为672m，最大为938m。

2.化学污染的防护

化学污染的防护适用于不同供水对象的地下水水源地，包括生活饮用水供水源地、农村人畜饮用水源地，农田灌溉、工业用水的自备水源地等。防护带的设立应根据供水对象对水质的不同要求，和污染源典型污染组分的含量，加以区别对待。对于潜水含水层可通过下式计算防护半径来设立防护带

环境地质学

式中:r为防护带半径(m);Q_井为水源地开采量(m³/a);b为潜水含水层厚度(m);n为含水层的孔隙度(%);Q_补为地下水的垂向补给量(m³/a);t为汇流区污染物的运移至抽水井所需时间(a)。

此外，防护带还可根据地下水污染预测一节介绍的方法，结合水源地的使用年限来设防。