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大庆市是我国重要的能源战略基地。长期以来,在大规模开采油气资源的同时,大庆地区的生态环境遭到严重破坏,如土地“三化”面积逐步扩大、土壤和水质污染日趋严重等。这些主要因采油和石油工业而引起的环境恶化已严重影响了当地居民正常的生产、生活,阻滞了地区经济和社会的可持续发展。目前大庆市的浅层地下水已不能直接饮用,污染是造成水资源危机的一个重要因素,由于油田勘探开发生产的特殊性,中深层地下水的污染及饮用安全问题也值得关注。地下水污染问题是大庆油田核心区急需解决的问题,这是关系到大庆市人民健康生活及城市安全运营的大事,是大庆地区环境全面治理工作的重要组成部分。
地下水防污性能评价研究是合理开发、利用和保护地下水资源的重要基础性工作。通过开展地下水防污性能评价,对研究区的地下水防污能力进行分区,可以警示人们在低防污能力区开发和利用地下水资源时,采取相应的保护措施。从另一个角度讲,地下水防污性能评价研究可以帮助水资源管理者和决策者制定地下水资源有效保护计划,科学指导地下水的合理开发和科学管理,对国土整治、水环境保护乃至国民经济发展都有着重要的意义。
本文的研究思路为:以大庆油田核心区地下水防污性能评价为研究目标,参考国内外地下水防污性评价研究成果,采取野外调查、室内分析、实地验证相结合的研究方法,构建适合于研究区的评价指标体系、评分标准,选取相应数学模型进行研究区地下水防污性能评价,并对评价结果进行分析和评估,最后基于评价结果提出地下水防污措施。
论文综述了国内外地下水防污性能的概念及内涵,基于固有防污性能和特殊防污性能,提出了综合防污性能的概念,即考虑区域特有人类活动和污染源影响的基础上,土壤--岩石——地下水系统抵御污染物污染地下水的能力。通过对研究区水文地质条件及开采现状的分析,确定第四系齐齐哈尔组潜水、第四系林甸组承压水、第四系泰康组承压水和白垩系明水组承压水为本次研究的评价对象。在分析研究区地下水防污性能影响因素基础上,改进DRASTIC指标,建立了潜水固有防污性能DSTLL评价指标体系,潜水综合防污性能DIL评价指标体系,承压水综合防污性能DITL,评价指标体系。此指标体系同样适用于东北地区同大庆油田类似的城市和地区。评价采用正方形2×2 Km2剖分法划分评价单元,MAPGIS空间分析模块提取性状数据,专家打分——层次分析法进行指标定权,综合指数法、模糊综合评价模型对研究区潜水、承压水防污性能进行评价,得到了潜水固有防污性能指数、潜水综合防污性能指数及承压水综合防污性能级别三个评价结果,并基于MAPGIS绘制了上述三种评价结果的平面分区图。
评价结果分析显示:研究区大部分地区潜水固有防污性能较好,防污性能较差地带在五区内零星分布,这主要是由包气带岩性和表层土壤类型决定的;研究区大部分地带潜水的综合防污性能亦较好,但主城区及油井分布区的防污能力较低,其特征呈北部主城区和油田区域集中分布,大同区南部零星分布的特点,这主要是由潜水的固有防污能力和油井分布密度决定;同潜水(综合)防污能力类似,研究区承压水防污性较差区域亦呈现出南北集中分布的特点。总体来说,林甸组和泰康组承压水(南部除外)防污性能较好,明水组承压水防污性能力较差。通过CODmn(耗氧量)、NO3--N(硝态氮)、总油三类污染物单因子现状分布图的评估,评价结果与研究区污染现状大多数地区吻合,评价结果较好。
根据评价结果,给出了研究区地下水污染预防建议措施:①基于潜水综合防污性能评价结果,划定三级地下水卫生防护带,不同防护带内采取不同的防护措施。②针对石油开采和石化生产活动,应从控制排放和治理污水、确保油田生产的安全环保两方面着手采取措施。此外还需合理规划地下水的开采。
论文结尾给出了研究的不足之处:某些资料的搜集整理尚不够完备,如含水层净补给量、油井分布密度和潜水和承压水之间的天窗分布资料;综合防污性能的概念及内涵尚有待进一步完善,使之在理论上更加科学严谨,操作上更加切实可行。
论文的创新点在于:①首次在大庆油田核心区进行地下水防污性评价的研究工作。②首次提出地下水综合防污性能的概念,并对其进行评价。③建立了针对研究区及其类似地区的DSTLL、DIL及DITL地下水防污性能评价指标体系。