謝德嫦 曹慧 劉玉潔 劉宏立

燃煤火電廠地下水環(huán)境影響評價探討
——以重慶市安穩(wěn)電廠擴建工程為例

謝德嫦 曹慧 劉玉潔 劉宏立

通過探討位于喀斯特地區(qū)的安穩(wěn)電廠地下水環(huán)境影響評價內(nèi)容，從評價等級及范圍、污染源強、情景設(shè)定、影響預測、防治措施等方面，提出適用于類似地區(qū)水文地質(zhì)特征的地下水環(huán)境影響評價建議，為今后類似地區(qū)、類似項目的地下水環(huán)境影響評價提供方案和參考。

地下水；環(huán)境影響評價；水文地質(zhì)

重慶地區(qū)大部分區(qū)域巖溶發(fā)育強烈，喀斯特地貌地區(qū)占全市國土面積的比例達到一半[1]。根據(jù)楚玉春等對重慶喀斯特地貌的地區(qū)分異研究成果，全市分為渝西北非喀斯特地貌區(qū)、渝中槽谷型喀斯特山地區(qū)、渝東南峽谷型喀斯特山地區(qū)以及渝東北層狀構(gòu)造喀斯特山地區(qū)[2]。安穩(wěn)電廠所在綦江區(qū)安穩(wěn)鎮(zhèn)位于渝東南峽谷型喀斯特山地區(qū)，該地區(qū)是重慶市巖溶地貌發(fā)育最強烈而廣泛的地區(qū)。

《環(huán)境影響評價技術(shù)導則 地下水環(huán)境》規(guī)定的評價內(nèi)容及方法對第四系覆蓋層厚含水介質(zhì)、結(jié)構(gòu)幾乎一樣且連續(xù)穩(wěn)定的沖積平原區(qū)較為適用，不適用于管道、巖溶、暗河廣布的巖溶地區(qū)[3]。通過探討位于喀斯特地區(qū)的安穩(wěn)電廠地下水環(huán)境影響評價內(nèi)容[4]，從評價等級、污染源強、情景設(shè)定、影響預測、防治措施方面，提出適用于類似地區(qū)的地下水環(huán)境影響評價建議。

1 電廠及水文地質(zhì)概況

安穩(wěn)電廠位于綦江區(qū)安穩(wěn)鎮(zhèn)，建設(shè)規(guī)模為2×660 MW超臨界燃煤發(fā)電機組?；覉霾捎么蠛訙匣覉?，位于廠區(qū)南面，設(shè)計庫容9.263×106m3，運距4.5 km。以松坎河作為取水水源，采用濕式石灰石/石膏法進行脫硫（WFGD），生活生產(chǎn)廢水、循環(huán)系統(tǒng)排水全部回用，不外排。電廠所在區(qū)域水文地質(zhì)條件較為復雜，廠址和灰場屬于不同的水文地質(zhì)單元。廠址區(qū)第四系分布相對連續(xù)、穩(wěn)定，場地覆蓋為素填土和殘積層，平均厚度約1.18 m；灰場覆蓋層為殘坡積層灰褐色粉質(zhì)黏土及第四系沖洪積層，平均厚度1.395 m，部分地區(qū)有弱透水的泥質(zhì)灰?guī)r裸露，出露地層主要為三疊系飛仙關(guān)組地層，巖性為砂巖、泥巖。地下水類型為碳酸巖類溶洞裂隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、基巖裂隙水、松散巖類孔隙水，以碳酸巖類溶洞裂隙水為主。地下水主要接受大氣降水、淺層潛水的入滲補給。

2 地下水環(huán)境影響評價

2.1 評價等級及范圍

廠區(qū)、灰場屬于不同的水文地質(zhì)單元，分別進行評價等級劃分。根據(jù)《環(huán)境影響評價技術(shù)導則 地下水環(huán)境》規(guī)定的Ⅰ類建設(shè)項目評價等級劃分依據(jù)，安穩(wěn)電廠劃分結(jié)果見表1。

包氣帶防污性與第四系覆蓋層有關(guān)，局部差異較大，通過單環(huán)滲水試驗，廠區(qū)包氣帶防污性為“中”；灰場由于部分地區(qū)有弱透水的泥質(zhì)灰?guī)r裸露，巖（土）層分布不連續(xù)，包氣帶防污性為“弱”。

表1 地下水環(huán)境影響評價工作等級劃分

重慶巖溶喀斯特地區(qū)地下水主要以巖溶裂隙水、巖溶管道水、基巖裂隙水等形態(tài)賦存，由于灰?guī)r的弱透水性，地表水與地下水聯(lián)系相對密切，各層地下水之間存在一定聯(lián)系，場地的含水層易污染特征一般為“易”。

電廠基本無外排廢水，以與地面接觸裝置中的污水產(chǎn)生量作為評價量。

從地下水環(huán)境敏感程度來看，安穩(wěn)電廠周邊分散居民均以自來水作為飲用水水源，水源來自地表水，不飲用地下水，因此地下水環(huán)境“不敏感”。

電廠污染物類型主要為常規(guī)指標、重金屬、有機污染3種類型，廠區(qū)及灰場預測的污水水質(zhì)指標均少于6個，污水水質(zhì)復雜程度定義為“中等”。

從評價范圍來看，重慶巖溶山區(qū)一般難以適用導則給出的評價范圍參考表，應結(jié)合山脊線、分水嶺等自然邊界條件，考慮以一個完整的水文地質(zhì)單元作為評價范圍。安穩(wěn)電廠分別以擴建電廠、灰場所在的水文地質(zhì)單元作為評價范圍確定的依據(jù)，并將評價向下游水系做一定延伸。安穩(wěn)電廠廠址區(qū)以區(qū)域分水嶺作為控制邊界，地下水環(huán)境影響評價范圍為8.45 km2；大河溝灰場以灰場周邊地下水分水嶺及下游倒角溝作為控制邊界，地下水環(huán)境影響評價范圍約3.07 km2。

2.2 地下水評價標準

采用《地下水質(zhì)量標準》（GB/T 14848—93）Ⅲ 類標準進行評價，石油類參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838—2002）Ⅲ 類標準。評價因子指標值見表2。

表2 地下水評價標準 單位：mg/L

2.3 情景設(shè)定及污染源強

考慮到廠區(qū)污水處理設(shè)施地面以及灰場均采取了防滲措施，一般情況下不會對地下水造成污染，但在防滲設(shè)施出現(xiàn)破損時，污染物易發(fā)生泄漏。風險事故情景為液氨儲罐泄漏風險時噴淋廢水滲漏、柴油儲罐泄漏。

目前電廠地下水污染物排放源強的確定沒有統(tǒng)一規(guī)定。生活污水處理區(qū)、脫硫設(shè)施區(qū)假設(shè)池底出現(xiàn)一條長2 m、寬2 cm的裂縫，污水入滲量按滲漏面積與總面積比的5 %考慮，入滲系數(shù)取值0.05。灰場按照5 % 的防滲膜出現(xiàn)破損。污染物滲漏情景預測匯總見表3。根據(jù)查閱文獻[5]及灰渣浸溶試驗，各污染物初始濃度見表4。

2.4 影響預測

采用數(shù)值法計算，預測模型為visual MODFLOW，該模型是目前被各國一致認可的三維地下水流和溶質(zhì)運移模擬軟件。通過建模，對初始滲流場進行擬合，并對各參數(shù)進行校正，模型模擬預測的水位與實際水位相差均小于0.5 m，表明模型可以用于污染物遷移運算。模型已考慮預測因子的背景值濃度，并作為最小輸出濃度。預測時段為100 d、1 000 d、7 300 d（20 年），并根據(jù)灰場特征，增加灰場封場后1 年及10 年的預測。

2.4.1 廠區(qū)預測結(jié)果

（1）硫酸鹽、氯化物預測結(jié)果

硫酸鹽、氯化物影響范圍及超標范圍、最大運移距離見表5。脫硫設(shè)施發(fā)生泄漏后，污染物污染暈在潛水含水層中在初期首先向西面槽谷低勢方向擴散，其后順槽谷向南面支溝遷移。硫酸鹽與氯化物有著完全類似的遷移特征，在整個遷移過程中，污染物基本控制在廠界范圍內(nèi)。脫硫設(shè)施滲漏初期，硫酸鹽、氯化物質(zhì)量濃度分別為1 660、18 000 mg/L。100 d時，污染物基本是向西面槽谷內(nèi)遷移，硫酸鹽最大貢獻質(zhì)量濃度1 200 mg/L，氯化物中心最高質(zhì)量濃度為1 500 mg/L；1 000 d至7 300 d主要是向南面支溝擴散，中心最高質(zhì)量濃度分別降低為500、800 mg/L，基本不會對廠址區(qū)外圍產(chǎn)生污染。

表3 廠區(qū)與灰場污染物滲漏情景預測

表4 污染物初始濃度 單位：mg/L

（2）氨氮、石油類預測結(jié)果

氨氮、石油類影響范圍及超標范圍、最大運移距離見表6。液氨儲罐發(fā)生泄漏事故以后，氨氮污染暈首先向西面槽谷中遷移。初期氨氮污染物污染暈中心處濃度超標，最高質(zhì)量濃度貢獻值達到2 027 mg/L。在100 d時潛水含水層氨氮質(zhì)量濃度最大貢獻值為1 012 mg/L，污染范圍主體仍控制在廠區(qū)范圍內(nèi)；1 000 d至7 300 d過程中，污染暈范圍進一步擴大，但污染超標范圍在2 500 d左右呈現(xiàn)最大值，其后超標范圍逐漸變小。廠界外氨氮超標時間約3 000 d。一旦發(fā)生液氨泄漏事故，所造成的影響至少需要3 000 d才能大致消除。

表5 硫酸鹽、氯化物影響范圍及超標范圍

表6 氨氮、石油類影響范圍及超標范圍

柴油儲罐發(fā)生泄漏事故以后，石油類污染物污染暈在潛水含水層中的遷移方向為南向支溝，在地下水含水層的吸附以及擴散稀釋等作用下，遷移速度比較緩慢并且污染暈濃度整體不斷降低，見圖1～圖3。100 d時石油類質(zhì)量濃度貢獻值為2 500 mg/L，污染超標范圍在廠區(qū)內(nèi)；1 000 d時石油類污染物在廠界達到最大質(zhì)量濃度貢獻值為85 mg/L，廠界外出現(xiàn)超標現(xiàn)象；7 300 d時，地下水中石油類污染物污染暈中心處最大質(zhì)量濃度貢獻值為13.0 mg/L，污染物超標范圍將控制在廠界內(nèi)。一旦發(fā)生柴油泄漏事故，所造成的影響時間較長，估計在污染發(fā)生后約6 500 d，廠界外圍污染可以大致消除。

2.4.2 灰場預測結(jié)果

硫酸鹽、六價鉻遷移特征類似，污染影響范圍及超標范圍、最大運移距離見表7?；覉龇罎B膜發(fā)生破損后，污染物污染暈初期在潛水含水層中快速向灰場下游方向擴大。當100 d時，污染物污染暈開始透過壩址邊界，硫酸鹽和六價鉻向下游遷移155.9 m；當1 000 d時，大河溝泉硫酸鹽及六價鉻濃度則分別為236.5、0.017 8 mg/L，未超出標準；7 300 d時，大河溝泉硫酸鹽及六價鉻質(zhì)量濃度分別為563.4、0.022 3 mg/L，其中硫酸鹽超出《地下水質(zhì)量標準》（GB/T 14848—93）Ⅲ 類標準，超標1.3 倍。

圖1 100 d石油類污染暈運移分布

圖2 1 000 d石油類污染暈運移分布圖

圖3 7 300 d石油類污染暈運移分布圖

表7 硫酸鹽、六價鉻污染影響范圍及超標范圍

封場后，污染物遷移速度明顯減緩。封場1 年后，污染物遷移至倒角溝，大河溝泉硫酸鹽及六價鉻質(zhì)量濃度分別為1 058.3、0.027 9 mg/L。封場10 年時，污染物遷移逐漸趨于平緩，大河溝泉硫酸鹽及六價鉻質(zhì)量濃度分別為1 253.8、0.031 9 mg/L。

總體而言，灰場滲濾液滲漏不會造成重金屬離子超標，但可能會造成大河溝泉硫酸鹽的超標。不過，由于灰場附近居民飲用水主要來自松藻煤礦的自來水補給，因此，灰場不會對附近居民的飲用水水源造成影響。

2.5 防治措施

地下水污染防治措施實行分區(qū)防治，主要對重點污染防治區(qū)、一般污染防治區(qū)采取防滲措施。重點污染防治區(qū)含油罐區(qū)、液氨罐區(qū)、脫硫設(shè)施區(qū)、含煤廢水處理設(shè)施區(qū)、工業(yè)廢水處理站及廢水池、循環(huán)水處理設(shè)施區(qū)、生活污水處理站、機組排水槽、事故油池等，防滲層滲透系數(shù)要求≤1.0×10-12cm/s；一般污染防治區(qū)包括煤場、灰場、灰?guī)斓?，防滲層滲透系數(shù)要求≤1.0×10-7cm/s。

2.5.1 重點污染防治區(qū)防滲措施

（1）油罐區(qū)地面防滲措施

油罐區(qū)地面防滲措施從上至下依次是：混凝土面層不小于10 cm，土工布（土工膜保護層），2 mm厚HDPE土工膜（滲透系數(shù)≤1.0×10-12cm/s），土工布（土工膜保護層），素土夯實。

（2）液氨儲罐區(qū)防滲措施

罐區(qū)地面采用水泥硬化和嚴格防滲、防腐和防爆措施，罐區(qū)周圍設(shè)置具有防滲性的圍堰和排水溝，匯入集水坑后通過鍍鋅鋼管排至污水池[6]。

罐區(qū)地面做法從上至下依次是：土工布（土工膜保護層），2 mm厚HDPE土工膜（滲透系數(shù)≤1.0×10-12cm/s），土工布（土工膜保護層），素土夯實。

罐區(qū)排水溝防滲結(jié)構(gòu)從上至下為：水泥基滲透結(jié)晶型防滲涂層不小于1 mm；防滲鋼筋混凝構(gòu)造層不小于250 mm，抗?jié)B等級不低于S6，采用C30混凝土；原土夯實，墊層不小于200 mm。

（3）廢水池、機組排水槽、脫硫廢水處理區(qū)等防滲措施

脫硫設(shè)施區(qū)、含煤廢水處理設(shè)施區(qū)、工業(yè)廢水處理站、循環(huán)水處理設(shè)施區(qū)、生活污水處理站等其他需要防滲的區(qū)域地面采用C30抗?jié)B混凝土，抗?jié)B等級不低于S6，地面按照腐蝕程度選用貼花崗巖或耐酸瓷磚進行防腐。

廢水池、機組排水槽、事故油池等有防腐要求的水池池底及內(nèi)側(cè)壁貼花崗巖防腐，板材采用50 mm厚花崗巖，外表面刷冷底子油兩道、熱瀝青兩道防腐。

（4）污水管網(wǎng)鋪設(shè)防滲

污水管道盡量架空鋪設(shè)，如采用地下管道，應加強地下管道及設(shè)施的固化和密封，采用防腐蝕、防爆材料，防止發(fā)生沉降引起滲漏，并按明渠明溝敷設(shè)。埋地管道防滲采用“中粗砂回填+長絲無紡土工布+0.5 mm 厚 HDPE 土工膜+長絲無紡土工布+中砂墊層+原土夯實”的結(jié)構(gòu)進行防滲[6-7]。

2.5.2 一般污染防治區(qū)防滲措施

（1）煤場防滲

在抗?jié)B鋼纖維混凝土面層中摻水泥基滲透結(jié)晶型防水劑，其下鋪砌砂石基層，原土夯實，達到防滲目的。混凝土中間的伸縮縫與實體基礎(chǔ)的縫隙通過填充柔性材料[7]，滲透系數(shù)≤1.0×10-7cm/s。

（2）灰場防滲

底部防滲措施：首先應對場區(qū)底部作統(tǒng)一清理碾壓，上墊素土整平，以保證底面平整及壓實[8]。在碾壓后的庫底采用防滲膜防滲，確保滲透系數(shù)＜1×10-7cm/s，防滲膜上覆素土對防滲膜進行保護。防滲膜從下游往上游鋪設(shè)，上游膜壓在下游膜上，防滲膜接縫進行有效黏結(jié)以防漏水。防滲膜分塊鋪設(shè)，隨碾壓灰體面積的增大而逐漸鋪滿整個灰場。

邊坡防滲：庫邊坡采用防滲膜防滲，確保滲透系數(shù)≤1×10-7cm/s。在逐層堆放、碾壓的同時，對貯灰場邊坡鋪設(shè)防滲膜。當邊坡有灰?guī)r直接出露,且邊坡灰?guī)r受風化作用出現(xiàn)裂隙，并存在破碎巖石帶時，在鋪設(shè)防滲膜前，應首先清除風化灰?guī)r裂隙內(nèi)雜物及破碎巖石帶的破碎巖體，然后用混凝土對灰?guī)r裂隙進行灌填封堵，并對破碎巖石帶進行噴漿處理，在上述處理完成后，用壓實黏土覆蓋[8]，最終鋪設(shè)防滲膜以達到防滲效果。

3 討論

（1）盡管《環(huán)境影響評價技術(shù)導則 地下水環(huán)境》對地下水環(huán)境影響評價等級劃分有明確的規(guī)定，但在包氣帶防污性能、含水層易污染特征及電廠污水排放量的評價上，不同評價單位在理解上存在較大差異。由于燃煤電廠污水排放量小，且重慶地區(qū)一般少有集中式地下水供水水源地，因此重慶地區(qū)燃煤電廠地下水環(huán)境影響評價等級一般不會高于二級。

（2）重慶喀斯特地貌區(qū)占全市國土面積的比例達到一半，燃煤電廠灰場選址較為不易。在做好灰場底部、邊坡常規(guī)防滲措施的同時，對于有灰?guī)r出露的灰場選址區(qū)，要采取更有針對性的防滲措施。

[1] 重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)總公司.重慶市地貌圖說明書[Z].重慶：重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)總公司，2008.

[2] 楚玉春.重慶喀斯特地貌研究[D]. 重慶：西南大學,2010.

[3] 陳遠.《環(huán)境影響評價技術(shù)導則—地下水》在貴州省執(zhí)行中所遇問題及建議[J]. 環(huán)保科技，2013,19（2）：4-6.

[4] 重慶市環(huán)境科學研究院. 重慶安穩(wěn)電廠擴建項目環(huán)境影響報告書[R].重慶：重慶市環(huán)境科學研究院，2013.

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[6] 張偉. 晉城無煙煤礦業(yè)集團趙莊電廠對地下水水質(zhì)影響的數(shù)值模擬研究[D]. 太原：太原理工大學，2012.

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X523

A

2095-6444（2014）02-0046-05

曹慧，重慶市環(huán)境科學研究院教授級高工；劉玉潔、劉宏立，重慶市環(huán)境科學研究院高級工程師；謝德嫦，重慶市環(huán)境科學研究院。