老旧市政排水管道因长期服役(部分管道使用超 50 年),受污水腐蚀、土壤压力、地面沉降等因素影响,管道内壁易出现裂缝、接口松动甚至管段坍塌,导致污水渗漏。这些含 COD、氨氮、重金属、病原体的渗漏污水,会随雨水下渗穿透土壤层,污染地下水体。而地下水具有流动性强、污染隐蔽性高的特点,若监测点布设不当,不仅难以追踪污染源头,更无法掌握污染扩散路径,可能错过最佳治理时机。因此,需以管道走向为核心轴线,结合土壤特性、地下水径流方向、管道破损风险等因素,构建 “精准定位、分层监测、动态追踪” 的地下水监测点布设体系,实现对污染源头与扩散路径的高效追踪。
一、地下水监测点布设的核心原则:锚定管道走向与污染迁移规律
在布设监测点前,需先明确两个核心逻辑:一是污水渗漏污染以管道破损点为 “源头”,沿土壤孔隙与地下水径流方向呈 “扇形” 扩散;二是不同区域(如管道正下方、两侧、上下游)的污染浓度、扩散速度存在显著差异。因此,监测点布设需遵循三大原则,确保监测数据能反映污染迁移的真实规律。
一是 “轴线优先” 原则:以管道走向为核心轴线,所有监测点需围绕轴线展开,避免偏离管道过远导致监测盲区。老旧排水管道多为直线铺设(部分路段因地形呈弧形),轴线方向清晰,监测点布设需与轴线保持平行或垂直,确保能捕捉到从管道渗漏点扩散的污染物。例如,在直线段管道沿线,监测点需沿管道轴线两侧对称分布;在弧形段管道沿线,需根据弧线曲率调整监测点间距,避免因曲率过大导致监测点覆盖不全。
二是 “风险匹配” 原则:根据管道破损风险等级差异化布设监测点。老旧管道的破损风险与管龄(管龄超 30 年风险提升 60%)、材质(混凝土管比 HDPE 管破损率高 40%)、周边环境(道路下方管道因车辆荷载风险更高)相关。需先通过管道检测技术(如 CCTV 检测、声呐检测)识别高风险管段(如接口渗漏点、管壁裂缝段),在这些区域加密监测点,而非沿管道均匀布设。某城市老城区排水管道调查显示,在高风险管段(占总长度 25%)布设 50% 的监测点,可覆盖 80% 以上的污染渗漏事件。
三是 “分层监测” 原则:地下水按埋藏深度分为潜水层(地表下 1-10m)与承压水层(地表下 10-50m),污水渗漏可能先污染潜水层,再通过隔水层薄弱处渗透至承压水层。因此,监测点需采用 “双层井” 设计,同时监测潜水层与承压水层水质,避免单一图层监测导致的污染漏判。例如,在潜水层(深度 3-5m)与承压水层(深度 15-20m)分别设置采样口,同步采集水样分析污染物浓度,判断污染是否突破隔水层。
二、沿管道走向的三级监测点布设方案:从源头定位到扩散追踪
以管道走向为轴线,可将监测区域划分为 “管道核心区、两侧扩散区、径流下游区” 三级,每级区域的监测点功能不同 —— 核心区用于定位污染源头,扩散区用于捕捉污染范围,下游区用于追踪扩散路径,形成层层递进的监测网络。
(一)管道核心区:精准定位污染渗漏源头
管道核心区指管道正上方及正下方 1-2m 范围内的区域,是污水渗漏的 “首发区”,监测点需实现对渗漏源头的精准定位。
在管道正下方(距离管底 0.5-1m 处),沿管道轴线每隔 50-80m 布设一个 “源头监测井”(若为高风险管段,间距缩短至 30-50m)。这类监测井的井管需采用透水性强的筛管(筛孔直径 2-5mm),确保能快速捕捉到从管道破损点渗漏的污水。监测井需采集水样分析特征污染物(如排水系统特有的阴离子表面活性剂、总余氯),若某监测井的特征污染物浓度突然升高,结合管道 CCTV 检测结果,可初步判断该井周边 20-30m 范围内存在管道破损点。例如,某城市老城区管道监测中,通过核心区监测井发现阴离子表面活性剂浓度异常(超标 3 倍),后续 CCTV 检测在该井周边 25m 处发现管道接口渗漏,验证了源头定位的准确性。
同时,在管道正上方地表(距离管道轴线 0-0.5m 处),每隔 100m 布设一个 “土壤含水率监测点”,搭配水分传感器实时监测土壤含水率变化。当管道破损渗漏时,污水会增加周边土壤含水率,若某段土壤含水率突然上升(超过背景值 20%),可作为管道破损的辅助判断依据,引导核心区监测井的采样频次提升(从每周 1 次增至每日 1 次),缩短源头定位时间。
(二)管道两侧扩散区:捕捉污染横向扩散范围
管道两侧扩散区指管道轴线两侧 2-10m 范围内的区域,是污染物从管道向周边土壤与地下水横向扩散的 “过渡区”,监测点需明确污染扩散的宽度与浓度梯度。
在管道轴线两侧,按 “对称布设、梯度加密” 的方式布设 “扩散监测井”。具体而言,在距离管道轴线 2m、5m、8m、10m 处分别布设监测井,每侧形成 4 个监测断面,且相邻断面沿管道轴线的间距与核心区源头监测井一致(50-80m)。通过对比不同距离监测井的污染物浓度,可绘制污染扩散的 “浓度梯度曲线”—— 若 2m 处监测井浓度超标 5 倍,5m 处超标 2 倍,8m 处接近背景值,说明污染横向扩散范围约为 8m,未对更远区域造成影响;若 10m 处仍超标 1.5 倍,则需进一步扩大监测范围至 15m。
此外,在扩散区的监测井中,需同步安装水位计监测地下水位变化。雨水下渗会导致地下水位上升,加速污染物扩散,若某区域地下水位骤升(24 小时内上升超 0.5m),需增加该区域扩散监测井的采样频次(从每 3 天 1 次增至每日 1 次),并分析水位变化与污染物浓度的关联性,判断雨水对污染扩散的推动作用。例如,某城市雨季监测中发现,管道两侧 5m 处监测井在水位上升后,氨氮浓度从 15mg/L 升至 28mg/L,说明雨水下渗加剧了污染扩散,需优先对该区域管道进行修复。
(三)地下水径流下游区:追踪污染纵向扩散路径
地下水径流下游区指沿地下水流动方向(与管道走向可能平行或垂直)、位于管道下游的区域,是污染物随地下水流动纵向扩散的 “延伸区”,监测点需掌握污染扩散的速度与方向。
首先,通过前期水文勘察确定地下水径流方向(可采用水位差法:在不同点位监测地下水位,水位高的区域为上游,水位低的区域为下游)。若地下水径流方向与管道走向平行(如沿道路铺设的管道,地下水顺道路坡度流动),则在管道下游方向、距离最后一个核心区监测井 10m、20m、30m 处分别布设 “下游追踪井”;若地下水径流方向与管道走向垂直(如管道横穿地势低洼区,地下水垂直管道流向低洼处),则在管道两侧扩散区的下游方向(如地势较低的一侧),距离扩散区最后一个监测井 10m、20m 处布设追踪井。
在下游追踪井中,需重点监测污染物的 “迁移速度”—— 通过连续采样(每日 1 次),记录污染物浓度出现峰值的时间。若上游某核心区监测井在第 1 天出现浓度峰值,下游 10m 处追踪井在第 3 天出现峰值,说明污染物迁移速度约为 5m / 天,据此可预测 20m 处追踪井可能在第 5 天出现峰值,提前做好采样准备。同时,若下游追踪井监测到特征污染物浓度突然下降(如从超标 3 倍降至背景值),可能是污染物遇到隔水层阻挡或被土壤吸附,需结合地质勘察数据(如土壤颗粒组成、隔水层分布)分析扩散受阻原因,完善污染扩散路径图。
三、特殊场景的监测点优化:应对复杂地形与管道布局
老旧市政排水管道常穿越复杂地形(如老城区狭窄街巷、河滨低洼区)或与其他地下管线(如给水管、燃气管)交叉,这些特殊场景需对监测点布设方案进行优化,避免监测干扰或盲区。
(一)狭窄街巷场景(管道两侧空间不足 2m)
老城区部分街巷宽度仅 3-5m,管道两侧可利用空间不足 2m,无法按常规方案在 2m、5m 处布设监测井。此时需采用 “单侧加密 + 深度调整” 的方式:仅在管道一侧(优先选择地势较低、更易积水的一侧)布设监测井,距离管道轴线 1m、2m、3m 处各设 1 个监测井,同时将监测井深度增加(潜水层监测深度从 3-5m 增至 5-7m),通过加深采样深度捕捉更广泛区域的污染物。某城市老城区窄巷管道监测中,采用该方案后,虽仅单侧布设监测井,但仍成功追踪到污染扩散范围(约 3m),与后续土壤取样结果一致。
(二)管道交叉场景(与给水管、燃气管交叉)
当排水管道与给水管(尤其是输水管)交叉时,若排水管道破损渗漏,可能污染给水管,需在交叉点周边加密监测点。具体而言,在交叉点上游 10m、下游 10m 的排水管道核心区各增设 1 个源头监测井,同时在给水管两侧 1m、3m 处各布设 1 个 “防护监测井”,重点监测给水管周边地下水是否存在排水系统特征污染物(如总余氯),避免污染扩散至给水管网。某城市管道交叉处监测中,通过防护监测井发现总余氯浓度异常,及时排查出排水管道交叉处破损,避免了给水管污染事故。
(三)河滨低洼场景(管道临近河流,地下水位高)
临近河流的老旧管道,因地下水位高(常接近地表),污水渗漏后易快速扩散至河流,需在管道与河流之间布设 “拦截式监测带”。具体而言,在管道与河流之间(距离管道 5-10m,距离河岸 3-5m),沿管道轴线每隔 40m 布设 1 个监测井,形成一道平行于管道与河流的监测带。若监测带某监测井发现污染物浓度超标,说明污染已向河流方向扩散,需紧急采取截污措施(如铺设防渗膜),防止污染物进入河流。某城市河滨管道监测中,拦截式监测带提前 3 天发现污染向河流扩散,为截污工程争取了时间,避免河流断面水质超标。
四、监测数据的联动分析:提升污染追踪效率
监测点布设后,需通过数据联动分析,将不同区域监测井的水质数据、水位数据、管道检测数据整合,才能更高效地定位污染源头与扩散路径。
(一)水质数据与管道检测数据联动
将核心区监测井的特征污染物浓度数据,与管道 CCTV 检测的破损点位置数据叠加分析。例如,若核心区 1# 监测井(对应管道桩号 1+200)污染物浓度超标,且 CCTV 检测显示该桩号周边存在 2 处裂缝,可确定这 2 处裂缝为主要渗漏源头;若某监测井浓度超标,但对应管段 CCTV 检测未发现明显破损,需进一步采用声呐检测(适用于管道内积水较多的场景),排查是否存在管道底部隐蔽性破损。某城市通过该联动方式,成功发现 3 处 CCTV 检测遗漏的管道底部破损点,均为污染源头。
(二)水质数据与水位数据联动
将扩散区、下游区监测井的污染物浓度数据,与地下水位变化数据关联,建立 “水位 - 浓度” 变化模型。若模型显示水位每上升 0.3m,污染物浓度上升 1.2 倍,且扩散速度加快 0.5m / 天,说明雨水下渗是污染扩散的主要驱动因素,需在雨季来临前优先修复高风险管段,减少渗漏量。同时,根据水位变化预测污染物扩散方向 —— 若地下水位向东南方向上升,可预判污染物会向东南方向扩散,提前在该方向增设临时监测点。
(三)不同图层数据联动
对比潜水层与承压水层监测井的污染物浓度数据,判断污染是否突破隔水层。若潜水层监测井浓度超标 5 倍,而承压水层监测井浓度正常,说明污染仅局限于潜水层,治理时可采用潜水层抽排处理;若承压水层监测井也超标 2 倍,需进一步排查隔水层薄弱点(如废弃井管、地质裂隙),防止污染在承压水层大范围扩散。某城市监测中发现承压水层污染,后续排查出 2 处废弃井管未封堵,成为污染渗透通道,封堵后承压水层水质逐渐恢复。
结语
老旧市政排水管道污染下渗场景的地下水监测点布设,需始终以管道走向为核心,通过 “核心区定位源头、扩散区捕捉范围、下游区追踪路径” 的三级体系,结合特殊场景优化与数据联动分析,实现对污染的全链条监测。这种布设策略不仅能高效定位管道破损点,掌握污染扩散规律,更能为管道修复方案制定(如优先修复高风险管段)、污染治理措施实施(如潜水层抽排、隔水层封堵)提供精准数据支撑。在城市更新加速推进的背景下,科学的地下水监测点布设体系,将成为保障老旧城区地下水资源安全、提升排水系统运维效率的关键技术手段。