丁莊水源地地下飲用水源環(huán)境質(zhì)量評價(jià)研究

譚 偉，許艷芳，宋永超，劉 紅，張靖瑜，李 晶

(山東省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山東 濟(jì)南 250100)

地下水是水資源的重要組成部分，丁莊地下水飲用水源地作為棗莊市市區(qū)主要供水水源地之一，在解決城市供水方面發(fā)揮了重要的作用。但據(jù)水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果分析，丁莊地下水存在總硬度硫酸鹽長期超標(biāo)現(xiàn)象。因此，研究丁莊水源地環(huán)境狀況，分析超標(biāo)原因并有針對性提出應(yīng)對措施，確保地下水資源健康可持續(xù)是十分有意義的[1]。

1 區(qū)域概況

1.1 丁莊水源地基本情況

丁莊水源地位于山東省棗莊市市中區(qū)東南部西王莊鄉(xiāng)附近(圖1)，屬中小型水源地，主要開采碳酸鹽巖類裂隙巖溶水。目前日供水量5.35萬 m3，供水區(qū)域包括老城區(qū)和新城區(qū)的大部分地區(qū)，服務(wù)人口達(dá)17.5萬人，是棗莊市市中區(qū)主要水源地之一。

圖1 丁莊水源地地理位置圖

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

棗莊市在地質(zhì)構(gòu)造上為單斜斷陷盆地—棗陶盆地，南北兩側(cè)分布EW向的單面山體，中間低洼平坦，四周基本為地表分水嶺，盆地內(nèi)部廣泛發(fā)育著古生界底層，由北向南依次為石炭系、奧陶系、寒武系煤系地層。

丁莊水源地位于棗莊石炭系與奧陶系界限南緣。丁莊水源地南部地區(qū)為寒武系地層，巖溶發(fā)育比較弱，富水性較差；丁莊水源地中北部地區(qū)地勢較為平坦，奧陶系灰?guī)r大部分都隱伏在第四系覆蓋層以下，巖溶裂隙較為發(fā)育，富水性較強(qiáng)。丁莊水源地北部為陶棗煤田，煤系地層廣泛分布(見圖2)。

圖2 丁莊水源地地質(zhì)圖

1.3 水文地質(zhì)條件

丁莊水源地位于棗莊盆地的東半部，為簸箕狀地形，南、北、東三面高，西面低，簸箕口為富水區(qū)，地表水和地下水易在此處匯流。南部山區(qū)順坡向徑流的地下水受石炭系底層阻擋轉(zhuǎn)向，與東部徑流的地下水匯流后一并向西排泄。

1.4 丁莊水源地下水位變化特征

丁莊地下水源主要通過降水入滲和地表水滲漏進(jìn)行補(bǔ)給。補(bǔ)給區(qū)匯水面積較大，周圍主要為地表分水嶺，裂隙、巖溶較為發(fā)育，降水可通過地表裂隙和第四系松散層滲入地下補(bǔ)給地下水；地表水主要通過區(qū)域內(nèi)城沙河稅郭支流與郭里集支流滲漏補(bǔ)給地下水。丁莊地下水源地下水位及開采量和區(qū)域降水量變化圖見圖3。

圖3 丁莊水源地下水位年際變化曲線

2 丁莊水源周邊污染源及環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀

2.1 周邊污染源情況

陶棗煤田位于水源地西北部，西起棗莊市薛城區(qū)陶莊鎮(zhèn)，東到棗莊市市中區(qū)東郊田屯村，北以棗莊斷裂為界，南為煤層露頭，長約25 km，南北寬5 km，面積約125 km2。煤田中部受北東向斷層影響，地層產(chǎn)狀變化較大，東西走向并傾向北，主要含煤地層為石炭～二疊紀(jì)月門溝群太原組和山西組，共含煤18層。煤田內(nèi)對礦井充水起主要作用的含水層有第四系含水層，二疊系砂、頁巖互層含水層，二疊紀(jì)山西組第2層煤頂?shù)装迳皫r含水層，石炭紀(jì)太原組灰?guī)r含水層和奧陶系石灰?guī)r含水層。其中，奧陶系石灰?guī)r含水層為區(qū)內(nèi)主要供水水源地含水層，上距18層煤約50 m。

丁莊水源地周邊分布著農(nóng)村生活污染源、及印染加工行業(yè)和鐵礦采選行業(yè)為主的工業(yè)污染源。丁莊水源補(bǔ)給區(qū)內(nèi)共存在工業(yè)企業(yè)6 家(表1)。污染源分布圖見圖4。

表1 丁莊飲用水源補(bǔ)給區(qū)污染源清單

圖4 2010年丁莊水源污染源分布圖

根據(jù)歷年監(jiān)測結(jié)果分析，水源地補(bǔ)給區(qū)內(nèi)工業(yè)及生活污染源排放廢水中主要污染物為化學(xué)需氧量、氨氮，硫酸鹽等指標(biāo)含量符合《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-2017)Ⅲ類水質(zhì)要求。

2.2 丁莊水源水環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測及評價(jià)

丁莊水源地范圍內(nèi)設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)位2個(gè)，分別為水源地取水口及147號監(jiān)測井。監(jiān)測結(jié)果如圖5和圖6。根據(jù)丁莊水源2010-2020年水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，水源地地下水中總硬度和硫酸鹽檢測值常年超《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》( GB/T14848-93)三類標(biāo)準(zhǔn)。

圖5 丁莊水源地取水口總硬度及硫酸鹽監(jiān)測結(jié)果

圖6 丁莊水源地147號監(jiān)測井總硬度及硫酸鹽監(jiān)測結(jié)果

3 結(jié)果分析

3.1 水源地地下水賦存圍巖影響

水源地所在區(qū)域地下水水化學(xué)類型多為HCO3·SO4-Ca，含水巖組為碳酸鹽巖類裂隙巖溶含水巖組，水化學(xué)組分主要來源于碳酸鹽巖的溶解。由于丁莊水源地所在區(qū)域碳酸鹽巖巖溶發(fā)育程度強(qiáng)烈， 因此總硬度一直居高不下。水源地地下水賦存于碳酸鹽巖裂隙巖溶含水系統(tǒng)，碳酸鹽巖的溶解造成了地下水總硬度偏高。

3.2 水源地周邊煤系地層影響

根據(jù)水源地所在區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)條件可知，水源地北部為陶棗煤田。富硫煤層中硫化物的氧化造成煤系地層中地下水硫酸鹽含量偏高。正常條件下煤系地層與下伏的奧陶系含水層基本不會(huì)產(chǎn)生聯(lián)系，但因南部奧陶系含水層常年開采，地下水水位低于煤系地層地下水水位，煤系地層充水會(huì)通過角度不整合或斷裂構(gòu)造向南部奧陶系灰?guī)r含水層補(bǔ)給，從而導(dǎo)致硫酸鹽、總硬度指標(biāo)升高。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

通過對丁莊水源地及周邊監(jiān)測井監(jiān)測，主要結(jié)論如下：

(1)丁莊水源地地下水環(huán)境質(zhì)量相對較差，其中總硬度和硫酸鹽長期超標(biāo)。

(2)丁莊水源地周邊污染源排放廢水未發(fā)現(xiàn)總硬度和硫酸鹽超標(biāo)現(xiàn)象。

(3)通過分析，造成丁莊水源地總硬度和硫酸鹽超標(biāo)的原因主要為地質(zhì)及周邊煤系地層影響。

4.2 建議

棗莊市應(yīng)進(jìn)一步加大丁莊水源地保護(hù)力度，通過完善水源保護(hù)機(jī)制，逐步減少開采量，加強(qiáng)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)管，實(shí)施生態(tài)修復(fù)工程等有力措施，確保水源地水質(zhì)改善和地下水資源健康可持續(xù)。