1、水污染控制与修复技术课程设计报告书任财、祁慧芳、全铝兴、唐添慧、田科、景芳勇1前 言自改革开放以来，尤其是当中国加入WTO之后，我国社会经济迅猛发展，城市化进程不断加快，工业化程度不断提高。与此同时，也出现了一系列令人担忧的问题，诸如水资源结构性短缺、水资源浪费、水资源开发利用不合理、水污染日益严重等，这些已经成为制约我国经济社会可持续发展和影响人民健康的重要因素。如何科学合理有效地开发利用水资源，控制和治理水污染，实现水资源的可持续利用，已成为当下及今后工作的重点。本次课程设计主要是运用所学的环境影响评价、水环境化学和水污染控制与修复技术等课程的理论知识和方法，阐明研究区的水环境演化过程，对
2、研究区的水质作出污染控制和修复设计。本次设计的研究区主要是三姑泉泉域。三姑泉泉域作为晋城市主要的供水水源，岩溶地下水水量稳定、水质良好，对晋城市经济社会的发展起到了举足轻重的作用。但由于煤矿、化工等工业废水的排入及其他人类活动的影响，岩溶泉水流量持续下降、水质遭受严重污染，岩溶泉域水环境发生了较大变化。设计结果包括文字报告和附图两大部分，其中报告共分为六章，分别对研究区的自然环境条件、人为环境条件、水化学类型及其水质演化特征进行了阐述，同时进行了水环境污染特征分析、水污染控制与修复设计，得出结论并提出了合理的建议。本次课程设计以小组为单位共同协作完成，通过该课程设计，使我们对所学的专业课程内容
3、有了更深入的理解，并掌握了老师在课内未讲，而生产实际中需要的知识和技能，最终达到了初步应用水化学基本理论与技术方法分析解决水环境工作中的实际问题、编写技术报告以及应用 MapGIS 进行绘图的能力，为今后的工作奠定了一定的基础，同时锻炼与培养了同学之间团结协作的团队精神。水污染控制与修复技术课程设计报告书任财、祁慧芳、全铝兴、唐添慧、田科、景芳勇2第一章 自然环境条件一、水文气象（一）气象泉域内常年季风盛行，四季分明，属暖温带大陆性季风气候。19562000年平均气温 10.2。一年中一月最冷，月平均气温 6.53.1；七月最热，月平均气温 20.724.8。全区多年平均无霜期在 4 月中上旬
4、至 10 月中下旬之间,多年平均 185d 左右。泉域内年际降雨量变化较大。1956-2000 年多年平均降水量 609mm，最大年降水量为 871.5mm（1963 年） ，最小年降水量为 312（1997 年） 。降水主要集中在 6-9 月，占年降水的 70%左右（图 1），多以暴雨形式出现。泉域内降水地域分布不均，由低平区向山区递增，山区多，盆地区少。 050100150200一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十 一 十 二 月mm 月 平 均 降 雨 量图 1 泉域多年平均月降水量分布图泉域年蒸发量在 13352015mm 之间，19592000 年多年平均蒸发量为1709.3m
5、m。泉域内 56 月份蒸发最强烈，12 月、1 月蒸发量最小。（二）水文1、河流泉域内主要河流为丹河。丹河是是晋城市境内第二大河流，为沁河的一级水污染控制与修复技术课程设计报告书任财、祁慧芳、全铝兴、唐添慧、田科、景芳勇3支流，发源于高平市丹朱岭下的李泉附近，源头分水岭高程在 1200mm 左右，流经高平市、陵川县、泽州县，在泽州县两谷坨附近流入河南省后汇入沁河。丹河最小年径流量 1.34 亿 m3（1997 年） ，最大年径流量 6.80 亿 m3（1956 年） ，多年平均径流量 2.67 亿 m3（19562000 年） 。晋城市境内河长 128.65km，落差875m，平均坡度 6.8
6、，流域面积 2945km2。丹河的主要支流有东仓河、许河、东大河、巴公河、白洋泉河和白水河(图 2)。图 2 泉域水系图2、泉水三姑泉出露于泽州县河西乡三姑泉村附近的丹河河谷中，丹河河谷自小会村南开始出泉，出露泉水约 20 处，其中三姑泉流量最大，亦是丹河排泄带的主要泉点。三姑泉水分三股流出，流量最大的南股泉涌水量为 3.5m3/s，出露标高342m，出露地层为寒武系中统鲕状灰岩。由于河床切割灰岩，中 下 游 河 段 岩 溶水 陆续排向丹河使丹河清水流常年不断，岩溶水排 泄 出 地 表 形 成 了 诸 多 泉 水 ， 在丹河岩溶水排泄带出露的主要泉水有：郭壁泉、土坡泉、水掌泉、白洋泉及台水污染
7、控制与修复技术课程设计报告书任财、祁慧芳、全铝兴、唐添慧、田科、景芳勇4北泉等，天 然 条 件 下 ， 泉 群 多 年 平 均 流 量 7.25m3/s（ 1956-2000 年 ） ， 近 期 流 量 为1.86 m3/s。3、水库丹河及其支流上共建有各类水库 60 余座，其中中型水库有 3 座，即任庄水库、上郊水库、申庄水库，这 3 座水库均建于灰岩裸露、半裸露区，水库情况详见表 1。表 1 任庄、上郊、申庄水库要素表水库名称 水库位置 所在河流流域面积(km3)总库容(万 m3)坝高(m)平均多年来水量(万m3)库区岩性任庄水库 泽州县高 都镇 丹河 1313 6300 35.3 216
8、3 O2二、地形地貌（一）地形三姑泉域位于山西高原东南部边缘，太行山脉的南端，总体地势是四面环山，中部低且地形较平坦开阔，形成宽阔的高原盆地。东部和南部为太行山脉，标高为 10001500；西部为伊候山和武神山，标高为 10001300；北部为琉璃山和金泉山，标高为 10001400；中部高平、晋城为山间凹陷丘陵盆地，标高 700850；丹河出境处的三姑泉一带河谷最低，标高为 342.0。（二）地貌根据泉域地形特征、成因类型、地表组成物质、下伏基岩古地形及现代地貌的演变过程等，将本区划分为 5 大地貌类型和 8 类次级地貌类型（表 2） 。 表 2 泉域地貌分区表分区代号 成因类型 形 态 亚
9、区褶皱断块剥蚀剥蚀 太行山王屋山褶皱断块溶蚀剥蚀 中山区（1）褶皱断块溶蚀侵蚀中 山 东谷褶皱断块剥蚀侵蚀中山区（ 2） 褶皱断块溶蚀侵蚀 中低山 冶头大兴褶皱断块剥蚀侵蚀中低 山区 褶皱剥蚀 低山丘陵 大阳附城褶皱剥蚀低山区 （1）水污染控制与修复技术课程设计报告书任财、祁慧芳、全铝兴、唐添慧、田科、景芳勇5褶皱侵蚀剥蚀 秦家庄褶皱侵蚀剥蚀低山区 （2）褶皱剥蚀 晋城山间盆地区（ 1）侵蚀山间盆地与山间河谷 高平山间区（ 2） 剥蚀侵蚀 黄土源 团池黄土源区三、地层岩性泉域出露地层有元古界震旦系、下古生界寒武奥陶系、上古生界石炭系二叠系和新生界的第三、第四系。现由老到新分述如下：1、寒武系（
10、）分布于陵川县东部的马圪当河和郭壁泉至三姑泉一带的丹河河谷。包括下统、中统和上统地层，与下伏震旦系呈平行不整合接触关系，局部为角度不整合接触关系。（1）下统（ 1）馒头组（ 1m）：底部为砾岩或砂砾岩，一般厚 0.5m 左右，最厚达 2m；下部以灰黄、灰白色泥灰岩、泥质灰岩、页岩夹细砂岩及灰岩为主，页岩或泥灰岩中有时含食盐夹晶；上部以泥质灰岩、灰岩为主，夹浅紫红色页岩。厚7085m。毛庄组（ 1mz）:下部以紫红、砖红色含白云母小片泥岩、页岩、粉砂岩为主，夹青灰色薄中厚层状灰岩；上部以青灰、灰白色中厚厚层状灰岩、鲕状灰岩为主，夹紫红色含白云母小片页岩。一般厚 5560m。（2）中统（ 2）徐庄
11、组（ 2x）:中下部以紫红色页岩为主夹中厚层状灰岩、薄层状细砂岩及少许鲕状灰岩、竹叶状灰岩；上部主要为中厚层状灰岩、鲕状灰岩间夹紫红、黄绿色页岩，近顶部发育 24 层中厚层豆状鲕状灰岩。厚 93105m。紫红色页岩为寒武系裂隙岩溶水的区域隔水底板。张夏组（ 2z）:底部为薄层状泥质条带灰岩夹紫红、灰绿色页岩；下部一般发育有较稳定的灰岩；中上部主要为深灰、灰黑色薄巨厚层状鲕状灰岩、鲕状白云质灰岩，且由下至上鲕状灰岩中白云质成分逐渐增高。厚198244m。张夏组鲕状灰岩为寒武系裂隙岩溶水的主要含水层。 （3）上统（ 3）水污染控制与修复技术课程设计报告书任财、祁慧芳、全铝兴、唐添慧、田科、景芳勇6
12、崮山组（ 3g）:下部为泥质条带灰岩、厚层状灰岩夹白云质鲕状灰岩；中上部为厚层状鲕状白云岩。厚 3540m。长山组（ 3c）:主要为浅灰色薄层白云岩。厚 79m 。凤山组（ 3f）: 主要为中厚厚层粗晶白云岩，中上部含燧石条带及结核，中下部夹数厘米绿色页岩。厚 50150m。2、奥陶系（O）包括下统和中统地层，与下伏凤山组呈平行不整合接触关系。（1）下统（O 1）包括冶里组和亮甲山组，分布于陵川县东部和南部以及泽州县郭壁泉三姑泉的丹河河谷。亮甲山组（O 1l）:主要为灰白、灰黄色厚层状含燧石结核或条带白云岩。仅在北部存在，厚数米，向南缺失。冶里组（O 1y）:底部为浅灰、灰黄色中薄层细晶白云岩
13、，普遍含燧石条带及燧石结核；上部为灰黄色中薄层白云岩夹泥质白云岩和竹叶状白云岩。厚 4490m。奥陶系下统、寒武系上统巨厚的白云岩构成相对隔水层，将岩溶水分为奥陶系和寒武系两大含水岩组。（2）中统（O 2）大面积出露于三姑泉域北部、南部以及西部伊候山、东部东丹河一带，局部隐伏或埋藏于山间盆地和丘陵区。分下马家沟组（O 2x） 、上马家沟组（O 2s）和峰峰组（O 2f） 。下马家沟组（O 2x）：分一段、二段、三段。一段底部为厚数厘米的灰白、褐黄色砂岩或页岩，其上为灰黄、黄褐色泥质灰岩、白云质灰岩、白云质泥灰岩、角砾状泥灰岩，泥灰岩常见有石膏夹晶或夹有石膏层；二段为灰色中厚层夹薄层灰岩；三段为
14、灰黑、灰色中厚层灰岩夹灰黄、浅灰色中薄层泥灰岩、白云质泥灰岩或泥质灰岩。一段厚 1020m，二段、三段厚 80110m，全组总厚 85140m。上马家沟组（O 2x）：分一段、二段、三段。一段以灰黄、灰褐色泥灰岩、角砾状泥灰岩、白云质泥灰岩为主，夹有石膏层；二段为灰黑、灰色中厚层状水污染控制与修复技术课程设计报告书任财、祁慧芳、全铝兴、唐添慧、田科、景芳勇7灰岩、豹皮状灰岩夹少量灰、灰黄色薄层白云质灰岩；三段为灰、灰黄色中薄层灰岩夹黄、灰白色中薄层泥灰岩、泥质灰岩、白云质灰岩和白云岩。一段厚2854m，二段、三段厚 118228m，全组总厚 223267m。峰峰组（O 2f）：分一段、二段。一
15、段为灰黄、桔黄色泥灰岩、角砾状泥灰岩含石膏层，二段为灰黑色、青灰色中厚层状灰岩、白云质灰岩。受剥蚀影响，厚度变化较大，局部缺失二段地层，厚度一般 4094m。3、石炭系（C）主要出露于中部各盆地的边缘和零星盖在中奥陶系灰岩之上。包括中统和上统地层，与下伏峰峰组呈平行不整合接触关系。本溪组（C 2b）:岩性以铝土质泥岩、页岩为主夹薄层砂岩、灰岩及煤线，底部为山西式铁矿。厚 1016m。太原组（C 3t）:岩性由砂岩、页岩、泥岩夹 45 层煤和灰岩组成；底部为灰白色中厚层含砾石英粗砂岩。煤层中 9#煤和 15#煤稳定或局部稳定可采。厚5394m。山西组（C 3s）：岩性以灰白色中细粒砂岩、黑色页岩
16、、砂质页岩为主。厚4089m。夹 25 层煤或煤线，其中 3#煤平均厚 5.99m，稳定可采。4、二叠系（P）主要分布于高平西、西北部及晋城北部和西南部。出露有下统下石盒子组和上统上石盒子组地层，与下伏山西组呈整合接触关系。下石盒子组（P 1x）:下部为褐黄、黄绿色砂岩与灰黑、灰黄色炭质页岩、砂质页岩互层夹煤线；中上部以黄绿色砂岩为主夹砂质页岩。厚 74100m。上石盒子组（P 2s）：岩性以杏黄、黄绿色砂质页岩为主夹砂岩。厚200277m。5、上第三系（N 2）零星分布于盆地区边缘。岩性以棕红色粘土、亚粘土夹钙质结核为主，底部为砂砾石或钙质胶结砾岩。厚 1040m。厚度随下伏古剥蚀地形起伏变
17、化较大，与下伏各类基岩呈不整合接触。6、第四系（Q）广泛分布于巴公、北石店、城关、南村、高平盆地，丘陵区以及河谷区。水污染控制与修复技术课程设计报告书任财、祁慧芳、全铝兴、唐添慧、田科、景芳勇8本区出露中更新统、上更新统、全新统，缺失下更新统。中更新统（Q 2）：岩性为坡洪积浅棕红色粘土、亚粘土，粘性土含钙质结核，局部夹砂砾石。厚 537m。上更新统（Q 3）：岩性为冲洪积和坡洪积浅黄、灰黄色亚砂土、亚粘土夹砂砾石透镜体，底部为 0.52.0m 厚的砂砾石层。厚 115m。全新统（Q 4）：分布于近代河谷河床、一级阶地。岩性为冲洪积亚砂土、亚粘土及砂砾石层，厚 010m。四、地质构造区域构造位
18、于吕梁太行断块东南部,太行山块隆和沁水块坳之间.出露地层受两大构造体系的控制,总体为以高平晋城为轴部的不对称的山间向斜凹地,西翼至晋获断裂,岩层总体向东或东南方向倾斜,倾角 1030；东翼开阔,岩层总体向西、西北方向倾斜，倾角 510。对地层分布和水文地质条件起控制作用的主要构造体系有晋获褶断带和丹河小“山”字型构造（图 3）。五、水文地质条件（一）系统结构及边界条件1、系统结构该域是一以岩溶水为主，由地表水第四系孔隙水基岩裂隙水岩溶水组成的水资源系统。中奥陶岩溶含水层与寒武系岩溶含水层组成了巨大的岩溶地下水盆地，接受大气降水、地表水及浅层地下水的补给，经调蓄后以泉水形式排泄。三姑泉域岩溶地下
19、水系统结构复杂，它是由中奥陶岩溶含水层、下奥陶上寒武弱岩溶相对隔水层、中寒武岩溶含水层共同组成的复杂的岩溶水系统。水污染控制与修复技术课程设计报告书任财、祁慧芳、全铝兴、唐添慧、田科、景芳勇91.晋东南山字型构造 2.东西向构造带 3.北西向构造带 4.北东向构造带 5.压扭性断裂 6.背斜、向斜构造 7.构造盆地图 3 区域构造略图2、边界条件北部边界位于丹株岭金泉山黄沙山一线，近东西向展布，基本沿着丹河与漳河的地表分水岭分布。东部边界为地下水分水岭，该分水岭基本沿地形分水岭，即柳树口夺火槐树岭。南部边界位于大箕南河底城群张路口一带,由一系列的压扭性断层褶皱组成，属弱透水边界。西部边界以甘润
20、为界分为南北两段。南段由晋获褶断带构成,北段甘润以北从甘润以北沿来村向阳南陈康营蜂儿背，以地下分水岭为界，从蜂儿背以北至高平一带,地下分水岭基本沿着地表分水岭展布。北部边界位于丹株岭金泉山黄沙山一线，近东西向展布，基本沿着丹河与漳河的地表分水岭分布。东部边界为地下水分水岭，该分水岭基本沿地形分水岭，即柳树口夺火槐树岭。南部边界位于大箕南河底城群张路口一带,由一系列的压扭性断层褶皱组成，属弱透水边界。西部边界以甘润为界分为南北两段。南段由晋获褶断带构成,北段甘润以北从甘润以北沿来村向阳水污染控制与修复技术课程设计报告书任财、祁慧芳、全铝兴、唐添慧、田科、景芳勇10南陈康营蜂儿背，以地下分水岭为界
21、，从蜂儿背以北至高平一带,地下分水岭基本沿着地表分水岭展布。(二)含水岩组及其富水规律根据泉域含水介质岩性和地下水赋存特征，将地下水划分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙水（含变质岩） 、碎屑岩夹碳酸岩层间岩溶裂隙水、碳酸盐岩类岩溶裂隙水四大类。不同类型地下水的补给、径流、排泄及其分布与赋存规律，受地层、地层岩性和构造等因素的影响，在水平和垂直方向都存在着不均一性。根据地质特征和含水岩组构成条件，将三姑泉域内的含水层分成四个含水岩组，即（1）第三、四系松散岩类孔隙水含水岩组；（2）二叠、三叠及震旦系碎屑岩类（含变质岩类）裂隙水含水岩组；（3）石炭系碎屑岩夹碳酸盐岩层间岩溶裂隙水含水岩组；（4）寒武
22、、奥陶系碳酸盐岩类岩溶裂隙水含水岩组。 1、松散岩类孔隙含水岩组主要分布于陵川平城、高平拥万晋城一带的丘陵区及巴公以北丹河干流及其支流许河、巴公河、东仓河等山间河谷区。含水岩组为第四系全新统，中、上更新统和上第三系，地层岩性主要为亚砂土、亚粘土、粘土和砂砾石。富水性受地形控制，河谷区富水性较丘陵区强。大气降水是该类地下水的主要补给来源，即在降雨期直接得到降水的入渗补给，其次为河谷两侧基岩裂隙水的侧向补给。地下水径流方向与地表水一致，在天然条件下，地下水顺地势由上游向下游、由河谷两侧向河谷中心汇流。排泄方式以人工开采为主，其次为蒸发排泄、侧向排泄河谷和裂隙下渗补给下伏基岩含水层。2、二叠系上、下石盒子组碎屑岩类裂隙含水岩组分布于牛庄米山永禄的以北地区及釜山寺头半坡沿线一带的侵蚀低中山区，山顶浑圆，沟谷呈“V”字形，地形切割强烈。地层岩性为砂质泥岩、页岩和砂岩，富水性差。该含水岩组由于其主要分布于山丘区，其补给方式主要为大气降水入渗，补给量受地形、裂隙发育程度以及裂隙充填程度的影响。除此之外，对于上覆松散沉积物的地区，还有可能接受上覆越流补给以及大气降水入渗补给。排
