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发布时间：2022-04-20 06:38
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时间：2023-07-18 02:32
一、调查内容与技术
（一）调查内容
查明垃圾场地质环境背景，包括场地地形地貌、地质稳定性（断裂构造、边坡稳定性、泥石流、地面塌陷等）、地下水防护条件（场地底部粘性土厚度、渗透性能）、水文地质特征（地下水位埋深、流向、地下水与邻近地表水体关系）；特别是要查明垃圾场与地下水之间的水力联系和可能的污染途径、垃圾场地地下水可能的污染源、垃圾场地地下水流向尤其是局部地下水流向等。垃圾场对地下水的污染调查方法，主要为对已有资料分析、野外调查和样品采集与测试等。
（二）调查技术
这些内容的调查可以通过资料收集研究、野外补充调查来完成。现场调查技术与手段有：地质钻探机具、越野汽车、精确GPS、手持GPS、多种水化学测试仪器（如COD、
）、野外多功能水质现场测试仪、微生物等测试仪、洛阳铲、地质三件宝（罗盘、锤子、放大镜）等。
二、样品采集与测试
上述这些调查任务可以按照已有的方法（如资料收集分析、野外水文地质、环境地质调查的一般方法）进行。这里重点介绍地下水采样点布设与样品采集方法。
（1）样品量、保存与测试方法。执行《生活垃圾填埋场环境监测技术标准》（CJ/T3037—95），见附录三。
（2）采样点布设与采样方法。垃圾场对地下水的污染调查，关键在样点的布设与样品的采集，只有采样点布设合理和采样准确，才能保障调查评价结果的正确。要应从下列几方面开展工作：
①排除其他污染源的影响，准确查明垃圾场与地下水的关系，判定本底样品与评价样品为同一层位地下水。
地下水的污染源很多，有生活污水沟、农药、化肥、工厂排的污水、厕所渗漏等等，要准确鉴别所采集的样品是或不是垃圾场污染的，需要查明各种污染源与地下水有无水力联系。只有确定垃圾场是地下水的唯一污染源或可能污染源，其他污染源不能污染地下水或污染影响可以等值扣除，才能确保样品的价值。分析已有资料，查明场地水文地质条件、场地与地下水层位的关系、其他污染源与地下水的关系等特别重要。
②应在流向上重点布置取样：污染物在与地下水流向垂直方向弥散迁移的范围很小，一般是流向迁移长度的十几分之一，速度更慢。因此，要利用“距离率减原理”评价垃圾对地下水的污染，应在流向上布点采样，效果才好。因此，根据资料查明垃圾场地下水流向特别重要。
③确保从井中取出的水是同一层位的地下水，正确运用“距离率减原理”评价场地对地下水的污染。在垃圾场下地下水流向上布点采样，一般都利用已有开采井，在进行取样之前一定要确保取出的水是同一含水层的水。分析资料，访问咨询很重要。
④采样点布设要根据所用的评价方法来定。垃圾场主要污染潜水（浅层）含水层，距离衰减法和相对本底法评价都有效。地下水相对本底值样品在垃圾场上游不远处采集，评价样品在垃圾场下游采集，评价样点最好4个（不含本底样品）以上。
⑤要分析场地之下、含水层之上是否存在有效隔水层。有效阻隔层之下的地下水垃圾污染一般是通过井等途径造成，而且呈点状污染。有效隔水层之下的地下水用相对本底值法评价，用距离衰减法效果一般不好。因此，相对本底样品和评价样品分别在垃圾场上游和下游附近各采1组。
正确判定垃圾场地与地下水含水层之间是否存在有效阻隔层，是决定采用相对本底值法或距离衰减原理评价地下水污染的重要依据。下表（表7-3）是地下水污染有效阻隔层判别参数标准，可通过对水文地质条件充分调查后，参考此标准进行判断。
表7-3 地下水污染有效阻隔层判别参数标准
⑥浅层地下水流向的确定，是采样点布置的关键。垃圾主要污染浅层地下水，浅层地下水是调查的重点。像北京等山前平原地区浅层地下水，水位埋深在1～5m，水量虽然不大，但水质和口感都很好，过去一直是老百姓的灶边饮用水。在许多其他地方都有类似的水。虽然没有太大的开采价值，但作为生态用水，生态价值大。但垃圾最容易污染这层水，因此，开展其污染评价很重要。
这层水从区域上可能有其固定流向，但由于局部地形地貌与排泄条件等的影响，场地局部地带的地下水流向与区域上的流向往往不一致，且变化比较大。其流向往往难以通过分析资料得出。如何在短时间内确定浅层地下水的流向，是高效、准确调查垃圾污染的关键。
⑦浅层地下水流向的测定——虹吸管测量法。测量地下水流向的方法很多，如用水准仪、精确GPS等进行地面高程和水位埋深测量，计算而得。在垃圾场周围打许多孔，测量水位，画出水位等值线确定流向。这些方法可行，但这些方法费事、费时、费财，显然不是首选。这里推荐使用一种比较省事、省力和省钱的方法——虹吸管测量法。
图7-1 虹吸管测量地下水流向原理示意图
如图7-1所示，井1、井2、井3分别是为测量地下水位而打的几个观测孔，其地下水位埋深分别为h1、h2、h3。透明U型连通管的端口形成的等高程水位线与测量到的钻孔中的地下水稳定水位距离分别为H1、H2、H3。
该距离值（H1、H2或H3）小的钻孔点代表地下水的相对高水头高程点，大的钻孔点代表相对低水头高程点，地下水即由高水头点流向低水头点（图7-1）。再利用在平面上呈非直线分布的至少三个这样的钻孔点的水位高程值，按等间距内插法求出等水位线的方向，取其垂直方向，即可确定为此三个孔点范围内的浅层瞬时地下水流向。之后，再根据若干这样的小区域瞬时流向数据及结合实地情况和水文地质情况，来综合确定出包含这些小区域的较大区域范围内的地下水的总流向。
应用表明，这种方法切实可行。
⑧山区垃圾场地下水样品采集。与平原地区松散沉积物中的地下水不同，山区一般是基岩，地下水多是基岩裂隙水或岩溶水。垃圾场渗滤液与地下水的水力联系一般是基岩裂隙、岩溶管道等。因此，评价其地下水是否被垃圾污染，一定要从构造断裂、岩溶发育情况等方面综合分析，确定垃圾场与地下水之间的联系途径，然后再采样分析。
在场地上游取地下水作为本底样品，在有水力联系的下游地方取水样作为评价样品。
三、几个垃圾场地下水污染采样点布设和评价实例
实例1：北天堂垃圾场地下水采样点布设及污染评价。
北天堂垃圾场位于北京市西南角丰台区北天堂村东200m，在永定河边。以填埋处置生活垃圾为主，场地占地面积约2万多平方米，填埋深度8m左右，1987年开始堆放。四周是耕地，但被土石采掘活动严重破坏。
垃圾场地位于北京西部山前降水补给带，垃圾场地四周壁地层上部为粘质砂土，厚度不足2m，对地下水污染几乎没有防护能力（地层情况如彩图15、彩图16）。场地之下为单层砂卵砾石地下水含水层－潜水型，地下水位埋深20m左右。地下水流向从西部流向东南。
北天堂垃圾场分南北两个分场，相距50多米。以其为中心，周围到处是深度3～8m的大大小小的采石坑，石坑中都堆放大小不同的垃圾。比较典型的垃圾场有：其东部不足500m远的葆台村有混合垃圾场2个：北部400多米远的地方有混合垃圾场1个，南面不足200m远处有百利威与三角带混合垃圾场2个。各垃圾场分布见示意图7-2。
图7-2 北京北天堂垃圾场群及地下水采样点分布示意图
采样点布设：针对北天堂垃圾场布设采样的最大的问题在于：地下水的污染源除北天堂垃圾场外，还有众多的“卫星”垃圾场（如图7-2中编号为L1,L2，…，L8垃圾场），它们都可能是地下水的污染源。若不更新思路和观念，无法采集到所需要的样品，或采集到的样品缺乏代表性。为此，我们提出了“垃圾场群”的概念，即把以北天堂为代表的这一地带的垃圾场当作一个整体，以最外面的场地为界限，从区域上把它们视为地下水污染“点源”对待，采样点的布设便以外围界限为零点，分别在地下水流向上“垃圾场群”的上游和下游采样。采样点分布见图7-2，各点与垃圾场群的相对位置参数见表7-4。
表7-4 北天堂垃圾场群采样点相对位置参数
地下水污染评价：以图7-2中井0样为相对本底样品，井1、井2、井3为评价样品，对地下水中三氮、TDS、COD和Cl-等成分，按规定方法测试后，运用上述介绍地下水污染评价方法，计算得到各污染成分的单因子污染指数、综合污染指数和内梅罗污染指数（如表7-5）。这些污染指数随与垃圾场距离的增大衰减曲线如图7-3。图7-3显示，该垃圾场群对当地地下水造成了非常严重的污染。
地下水质量评价：按照上述评价方法，以地下水Ⅱ类质量为标准评价，计算出该地下水水质量如表7-6。表7-6结果显示，该地地下水质量随着距离垃圾场越远越好，在垃圾场的上游的地下水受到的污染很轻微，质量还可以，但有两项超地下水Ⅱ级标准，不宜饮用。
表7-5 北天堂垃圾场群对地下水污染情况表
表7-6 北天堂垃圾场附近地下水水质评价结果
实例2：鹿园、头号垃圾场浅层地下水污染采样点布设及评价。
垃圾场概况：
图7-3 北天堂垃圾场群对地下水的污染曲线
垃圾场位置：彩图18所示有两个垃圾场：鹿园垃圾场和头号垃圾场。两个都位于北京市臭名昭著的污水河－凉水河边。凉水河几乎常年有水，水位比当地地下水位高，水发黑，与垃圾渗滤液一样，且河道不防渗，部分污水补给地下水。
垃圾场地质环境概况：鹿园垃圾场位于凉水河左岸，距离河边4～5m，是一个填坑垃圾场，坑中有水。其周围是用凉水河污水灌溉的土地。该垃圾场地下水位埋深大约5～7m。
头号垃圾场位于凉水河右岸，距离河边7m左右。也是一个填坑垃圾场，地下水位埋深3m左右，坑中垃圾直接与地下潜水接触。场地北面为凉水河，南面是一片开阔平坦的耕地，未用凉水河的污水灌溉。
两个垃圾场相距3 km左右。这一带浅部地层岩性及其结构都差不多，表层有厚约2～3m的砂质粘性土，之下有厚3.5～6m的中粗砂分布，再往下为一层2～4m厚的粘性土隔水层，其下是比较厚的含水层。浅层地层岩性如彩图19所示。
采样点布设和污染评价：分别讨论鹿园垃圾场和头号垃圾场。
1.鹿园垃圾场对地下水的污染
毫无疑问，两个垃圾场都要污染地下水。但污染调查的采样点如何布设呢？鹿园垃圾场周围耕地是用凉水河的污水灌溉的土地，浇地的污水与垃圾渗滤液一样，此场地地下水的两个污染源对地下水的污染作用程度几乎一样，取样分析测试后，无法排除凉水河对地下水污染的影响，因而也无法确定垃圾场污染的贡献。因此，要科学有效地布设此垃圾场地下水污染调查采样点难度很大。
2.头号垃圾场对地下水的污染
头号垃圾场与鹿园垃圾场的区别在于，其周围土地未用污水灌溉。虽然凉水河会程度不同地污染地下水，但由于其底部多年的污泥具有一定的防渗作用，理论上分析，这种影响比较小。在场地南面的地下水流向上，凉水河污染的程度将越来越轻，相对于垃圾的污染可以忽略。
根据这些分析，我们在场地南面地下水流向上，以与场地距离分别为2、4、8、16.8和600m远的地方打孔取样，以600m远处的样品为相对本底样品，分析测试，按单因子指数和多因子综合指数法计算，得到结果见表7-7和图7-4。
表7-7 头号垃圾场对地下水的污染评价结果
图7-4 头号垃圾场对地下水的污染状况
实例3：北京市沙子营垃圾场地下水流向测定虹吸管测量法。
已有调查研究成果表明，北京市的地质环境条件变化较为复杂，在跨度不很大的市区及周边市郊范围里，从南到北，从东到西，其地质环境条件，尤其是水文地质条件变化较大。其中的地下水位埋深也变化不定，在南部、东南部地下水位较深，一般在十几至二十米左右，西部则在五至十米深范围。而在北部、东北部却又埋藏较浅，一般只在一至三米左右。地下水位的较浅埋藏，将使得地下水流向易受地表不均匀排放水体和浅部地层中弱透水体的不均匀分布影响而变化不一，地下水流向的变化又将导致垃圾有害物的污染传播方向不断改变，将对垃圾场污染地下水的调查带来不便。为此，能随时查清一定时期内的地下水流向就显得极为重要。
本文以在北京市东北部沙子营垃圾场的地下水流向测定为例，来说明利用虹吸管测量法测量浅层地下水流向的方法。
1.沙子营垃圾场概况
沙子营垃圾场位于北京市朝阳区沙子营南1100m，西距去黄港乡南北向公路约300m，东经11627'48.9＂，北纬40°03'50.1＂，地形平坦，生活垃圾堆放在面积约200×500m2、深度为5～6m左右的水塘里。水塘与潜水连通，土壤处于非饱和状态。表层土壤厚约1.2m，为粉质粘土夹粉土，之下为中粗砂，表层地下水位埋深约1m。垃圾场西面被一围墙挡住，场地西面、西北面和南面均为开阔的平坦花生地，便于用洛阳铲打浅孔观测地下水位和流向（彩图10）。
2.沙子营垃圾场的地下水流向观测实验
根据前面对虹吸管测量确定浅层地下水流向的基本原理和相关分析，在沙子营垃圾进行了确定浅层地下水流向的实地应用实验。第一，分别在垃圾场地边部地带的南、西南、西北三个小区域，利用简便洛阳铲按在平面呈三角形分布的任意三个地点进行钻孔组合，以揭穿地下水位为成孔条件；第二，利用已注满清洁水并赶尽了气泡影响的透明塑料管连接这样的三个相关钻孔，以形成统一稳定的水位线为三个相关钻孔的相对等高程水位面。再测量该等高程水位面到每个钻孔内的地下水位距离值（即H1、H2或H3），作为该钻孔点处的地下水位相对高程值（也为H1、H2或H3）；第三，依据此三个相关钻孔的相对地下水位高程值，以内插法求出这一小区域内的地下水流等水位线方向，取其垂直方向即为此三个孔点范围内的浅层地下水瞬时流向；第四，再根据这样三组不同部位的小区域瞬时地下水流向数据，及结合沙子营垃圾场的实地情况和水文地质情况，来综合确定出整个沙子营垃圾场的地下水总流向。但需注意各小区域间的测量孔群的高程对比。
3.地下水流向观测结果
对沙子营垃圾场作的地下水流向观测实验结果见表7-8。
表7-8 沙子营垃圾场地下水流向观测表
对沙子营垃圾场作的地下水流向观测计算见图7-5所示。
结果显示，沙子营垃圾场区域影响的三个测区地下水瞬时流向分别为283°、315°和323°，利用图7-5所得出的三个方向综合判定，总体呈西北北偏西北323°方向流动，水力梯度为0.358‰。
图7-5 沙子营垃圾场三个不同区域地下水流向观测计算示意图
四、效果检验
为取得场地地下水中垃圾污染物精确的迁移、扩散速度，把握对地下水污染评价的计算参数，在垃圾场西面开阔平坦的花生地里，我们进行了污染物在地下水中的弥散试验（见下文）。对弥散试验求得的数据分析计算表明，该场地地下水流向为325°，与323°非常接近。
在北京清河营垃圾场，所做的类似弥散试验测量的地下水流向，也与用此法测量结果非常接近（见下文）。
利用此法，还对北京的沈家坟、东小口、西小口、沙子营2、中滩村、单店等16个垃圾场对地下水流向测定，说明此法用于测量浅层地下水的流向是准确的、适用的。
五、方法评述
由上述测试和应用结果表明，这种测量地下水流向的方法省事、省力和省钱，测量垃圾场这种小范围的浅层地下水流向是切实可行的。但要注意的是，在测量地下水位时，一定要等地下水位充分稳定后才进行水位测量，否则得到的数据有一定误差。
无论是我国北方平原或是南方平原地区，都比较广泛地分布有埋深在10m以浅的地下水含水层（有的地方称为上层滞水），此层地下水不仅供牲畜饮用，还是土地浇灌、植物生长所需的“生态用水”，其水质优劣，直接关系到当地人民的健康和生态安全。一般地说，城市垃圾往往构成对此含水层的污染，而对深部地下水污染则比较少，在进行垃圾对地下水污染调查评价时，主要针对此含水层。在我国绝大多数城市，城市与乡村的结合部位，星罗棋布地分布着大量垃圾。垃圾堆放场之下浅层地下水的局部流向，受到局部地形地貌、地表水等因素的影响，一般与该地区区域地下水流向不一致，在对具体某垃圾场地地下水污染调查时，需要对地下水局部流向测定。由于垃圾堆放场多，采用水准仪、精确GPS等进行测量，在成本、时间等方面不如用虹吸管法更有优势。
因此，用虹吸管法测量浅表地下水流向，调查评价垃圾场对地下水的污染，更经济、实用，可以推广应用。
实例4：佟家坟垃圾场地下水采样点布设与污染评价。
表7-9 佟家坟垃圾场对地下水的污染评价
佟家坟垃圾场堆放在北京西北部黑石头山腰的一块平地上，占地面积30000m2，堆放钢渣等工业垃圾与部分生活垃圾（彩图9）。下部地层为浅变质片麻岩，垃圾场的南面部分正好堆放在一断层上。场地下面断裂带上距离垃圾场20m的地方有一个民井（彩图20）。未堆放垃圾前，此井水甘甜，无色透明。但堆放垃圾后，很快被污染，色变为淡*，老乡喝了拉肚子。
在此垃圾场的上游450m远的地方，有100年老泉，是当地著名的“双泉矿泉”，质量非常好，市区居民开车来排队买此泉水。此泉水与民井中的水产于同一地层的破碎带中，可以作为本底样品采集。我们分别采集了该民井水和矿泉水样品，送实验室测试分析，并以矿泉水各分析项目的测试值作为本底值，利用前述方法进行污染计算评价，得到结果如表7-9。表7-9中结果显示，该垃圾场对其下断裂带的地下水污染十分严重。