葉進霞

（山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東兗州272100）

巨野高新化工園區(qū)地下水環(huán)境影響評價研究

葉進霞*

（山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東兗州272100）

地下水環(huán)境影響評價是建設(shè)項目環(huán)境評價工作的重要組成部分。以巨野高新化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)為例，進行了評價等級的確定，對地下水環(huán)境現(xiàn)狀進行調(diào)查評價，根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)特點，選擇解析法建立預(yù)測模型，并確定各項參數(shù)進行預(yù)測。巨野高新化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)地下水已經(jīng)不滿足Ⅲ類水飲用標(biāo)準(zhǔn)，在采取嚴(yán)格防滲及監(jiān)測措施的條件下，廢水排放對地下水環(huán)境影響微弱。

地下水；環(huán)境影響評價；保護措施；巨野高新化工園區(qū)

地下水是生活用水和工農(nóng)業(yè)用水的主體，是水資源的重要組成部分。目前地下水污染日益嚴(yán)重，據(jù)國土資源部的調(diào)查，平原地區(qū)淺層地下水中，60%已經(jīng)不能飲用，如何防治地下水環(huán)境污染值得研究。巨野高新化工園區(qū)建設(shè)、生產(chǎn)過程中，可能對地下水環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，結(jié)合地下水水質(zhì)、水文地質(zhì)條件對建設(shè)項目地下水現(xiàn)狀進行評價，并對建設(shè)項目可能造成的地下水環(huán)境影響進行預(yù)測評價，是必要的。

1 區(qū)域概況

1.1 地理地質(zhì)特征

巨野高新化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)屬于黃河沖積平原，地形平坦?；@區(qū)屬于黃淮河流域南四湖水系的一部分，河流有洙趙新河、洙水河和新洙水河。

區(qū)域發(fā)育的地層自上而下依次為第四系、新近系、古近系、侏羅系、二疊系和石炭系和奧陶系。第四系主要為黃河沖積物，分布面積廣，沉積厚度大。構(gòu)造以斷裂為主，主要有田橋斷裂、巨野斷裂。

1.2 水文地質(zhì)特征

受沉積物來源、古地理沉積環(huán)境及古氣候條件的制約，巨野高新化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)孔隙地下水環(huán)境在空間上出現(xiàn)分帶現(xiàn)象，垂向上地下水水質(zhì)存在咸—淡相互交替的多層結(jié)構(gòu)特征，由上而下分為淺層孔隙水、中層孔隙水和深層孔隙水3種類型。

化工園區(qū)的淺層孔隙水是礦化度大于2g/L的咸水，水化學(xué)類型屬SO4-Na·Ca·Mg型，水質(zhì)較差。單井涌水量＜500m3/d，富水性較差。淺層地下水水位埋深1.64～3.77m。淺層孔隙地下水補給方式主要為大氣降水入滲補給和洙水河汛期的側(cè)向徑流補給。受地形平緩的影響，地下徑流由西北向東南流動且速度緩慢，徑流條件較差。

中層孔隙水也是咸水分布比較穩(wěn)定，滲透性較差、富水性差的砂層，補給條件極差，與上、下含水系統(tǒng)無明顯的水力聯(lián)系。

深層孔隙水為淡水，富水性較弱，中上部連續(xù)性、透水性較好，底部連續(xù)性較差，地下水的運動以水平徑流為主。

2 建設(shè)項目地下水環(huán)境影響評價

2.1 評價等級的確定

巨野高新化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)水源主要是引黃河水為主，不開采地下水，不會對地下水流場造成影響；以煤化工和石油化工為主，生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量廢水，存在污染地下水的可能性。根據(jù)《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則地下水環(huán)境》（HJ610-2011），劃歸為Ⅰ類建設(shè)項目。

根據(jù)場地水文地質(zhì)、工程地質(zhì)特征，建設(shè)項目的污水排放強度及污染物類型，進行評價指標(biāo)分級，結(jié)果見表1。

表1 評價指標(biāo)劃分結(jié)果表

本項目為Ⅰ類建設(shè)項目，根據(jù)《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則地下水環(huán)境》（HJ610-2011），環(huán)境影響評價工作等級確定為二級。

2.2 地下水環(huán)境現(xiàn)狀評價

2.2.1 評價方法

采用《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-93）中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)進行評價，評價方法采用標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法評價。標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)計算公式分為以下2種情況：

（1）對于評價標(biāo)準(zhǔn)為定值的水質(zhì)因子，其標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)計算公式為：

式中：Pi——第i個水質(zhì)因子的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)（無量綱）；

Ci——第i個水質(zhì)因子的監(jiān)測濃度值，mg/L；

Csi——第i個水質(zhì)因子的標(biāo)準(zhǔn)濃度值，mg/L。

（2）對于評價標(biāo)準(zhǔn)為區(qū)間值的水質(zhì)因子（pH值），其標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)計算公式為：

式中：PpH——pH的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)（無量綱）；

pH——pH監(jiān)測值；

pHsu——標(biāo)準(zhǔn)中pH的上限值，mg/L；

pHsd——標(biāo)準(zhǔn)中pH的下限值，mg/L。

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)大于1時，表明該水質(zhì)因子已超過了規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，指數(shù)值越大，超標(biāo)越嚴(yán)重。

2.2.2 評價結(jié)果

根據(jù)調(diào)查評價結(jié)果，項目區(qū)地下水類型較為復(fù)雜，陰離子含量以Cl-、SO2-4離子為主，陽離子以Na+、Mg+型為主，多為咸水；區(qū)內(nèi)水質(zhì)普遍較差，目前已不滿足Ⅲ類水飲用標(biāo)準(zhǔn)，其中Cl、TDS和總硬度普遍出現(xiàn)超標(biāo)，其次為氟化物、亞硝酸鹽和硝酸鹽，并以TDS超標(biāo)倍數(shù)最大。

根據(jù)評價區(qū)水文地質(zhì)條件及污染源調(diào)查，區(qū)內(nèi)Cl、TDS、總硬度和氟化物超標(biāo)可能與地質(zhì)環(huán)境背景值有關(guān)；亞硝酸鹽、硝酸鹽偏高可能與化肥及農(nóng)村人畜糞便對地下水影響有關(guān)。

2.3 地下水環(huán)境預(yù)測及評價

擬建項目施工期較短，其建設(shè)施工、建設(shè)過程產(chǎn)生的生產(chǎn)、生活廢水較少，對地下水環(huán)境影響小。在項目建設(shè)過程中，需進行嚴(yán)格的防滲處理，生產(chǎn)過程中嚴(yán)格管控，發(fā)生連續(xù)泄露的可能性小。因此，重點對污水瞬時泄露狀態(tài)進行預(yù)測和評價。

2.3.1 預(yù)測因子、標(biāo)準(zhǔn)和方法

根據(jù)規(guī)劃區(qū)內(nèi)現(xiàn)有煤化工行業(yè)的廢水水質(zhì)情況，選取對地下水環(huán)境質(zhì)量影響負(fù)荷較大的COD以及特征污染因子揮發(fā)酚進行預(yù)測。按照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848—93）Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，COD、揮發(fā)酚超標(biāo)范圍分別設(shè)定為3mg/L、0.002mg/L。

規(guī)劃區(qū)處在孔隙含水層之中，富水性能、滲透性能較為均值，水文地質(zhì)條件相對簡單，選擇解析法進行預(yù)測。

2.3.2 預(yù)測模型的建立

水動力彌散以平行地下水流動的方向為x軸正方向（縱向），垂直于地下水流向為y軸，由于y軸方向污染物運移距離較小，且附近范圍內(nèi)無敏感保護目標(biāo)，因此，本次重點預(yù)測在沿地下水水流方向污染物運移情況。

瞬時滲漏時，不考慮包氣帶防污性能帶來的吸附作用和時間滯后問題，取污染物原始濃度隨污水沿垂直方向直接進入到含水層進行預(yù)測，污染處理場區(qū)附近區(qū)域地下水位動態(tài)穩(wěn)定，事故狀態(tài)下可概化為示蹤劑瞬時（事故時）注入的一維穩(wěn)定流動一維水動力彌散問題。取平行地下水流動方向為x軸正方向，則求取污染物濃度分布的模型公式如下：

式中：x——距污染物注入點的距離，m；

t——時間，d；

C(x，t)——t時刻x處的示蹤劑濃度，mg/L；

m——注入的示蹤劑質(zhì)量，kg；

w——橫截面面積，m2；

u——水流速度，m/d；

n——有效孔隙度，無量綱；

DL——縱向彌散系數(shù)，m2/d。

2.3.3 預(yù)測參數(shù)的選取

利用所選取的污染物遷移模型，能否達到對污染物遷移過程的合理預(yù)測，關(guān)鍵在于模型參數(shù)的選取。污染物運移模型參數(shù)的確定如下：

（1）注入的示蹤劑質(zhì)量或濃度：無防滲處理、監(jiān)測措施：按風(fēng)險事故最大可信度原則，各污染因子的質(zhì)量濃度本次均取其最大值，COD質(zhì)量濃度為1700mg/L、揮發(fā)酚質(zhì)量濃度為300mg/L。

（2）有防滲處理。擬建項目采取嚴(yán)格的防滲措施和監(jiān)測措施，假定污染物發(fā)生泄漏至處理完畢時間為40天，污水處理站出現(xiàn)10m2的滲漏面積；根據(jù)滲水試驗，場區(qū)粘土層垂直滲透系數(shù)為4.62×10-7cm/s，根據(jù)達西定律估算泄漏的廢水量為0.016m3，該情景下泄漏量核算為：污水處理站COD質(zhì)量為0.016×1000×1700= 27200mg、揮發(fā)酚質(zhì)量為0.016×1000×300=4800mg。

（2）水流速度（u）。根據(jù)巖土工程勘察數(shù)據(jù)，結(jié)合試驗資料，項目區(qū)潛水含水層的有效孔隙度n=0.013，K=2.6m/d；據(jù)調(diào)查，項目區(qū)地下水由北西向南東徑流，水力梯度在0.45‰左右，考慮開采影響取1‰計算。u= v/n=KI/n=2.6m/d×1/1000/0.013=0.20m/d。

（3）彌散參數(shù)。參考Gelhar等人關(guān)于縱向彌散度與觀測尺度關(guān)系的理論，通常彌散度隨著溶質(zhì)運移距離的增加而加大，這種現(xiàn)象稱之為水動力彌散尺度效應(yīng)。具體表現(xiàn)為：野外彌散試驗所求出的彌散度遠遠大于在實驗室所測出的值；即使是同一含水層，溶質(zhì)運移距離越大，所計算出的彌散度也越大。將收集到的水質(zhì)模型中所使用的縱向彌散度αL繪在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上，從圖1可以看出縱向彌散度αL從整體上隨著尺度的增加而增大?；鶞?zhǔn)尺度Ls是指研究區(qū)大小的度量，可用溶質(zhì)運移到觀測孔的最大距離表示，或用計算區(qū)的近似最大內(nèi)徑長度代替。

參考以往研究成果，考慮到污染源距下游主要保護目標(biāo)距離在2000m以內(nèi)，此次計算區(qū)范圍0～2000m，對應(yīng)縱向彌散度介于1～10之間，取彌散度參數(shù)值取值5.5。由此計算場區(qū)含水層中的縱向彌散系數(shù)：DL=αL×u=5.5×0.20m/d=1.1m2/d。

圖1 孔隙介質(zhì)數(shù)值模型的lgαL—lgLs

（4）含水層厚度。根據(jù)區(qū)域內(nèi)長期觀測資料，取本區(qū)淺層孔隙含水巖組平均厚度為7.5m。

（5）進入含水層的橫截面面積w。按照污水處理站泄露部分面積（10m2）計算的直徑再乘以含水層厚度作為水平擴散的橫截面積：3.57m×7.5m=26.78m2。

2.3.4 瞬時泄露時污染預(yù)測

將確定的參數(shù)代入數(shù)學(xué)模型[（公式（3）]，便可得出COD和揮發(fā)酚胺在含水層中沿地下水流方向運移時濃度的變化情況。廢水滲漏后1d時，COD在含水層的最大預(yù)測濃度為0.06mg/L，在含水層超標(biāo)時間為0.02d，最大超標(biāo)距離小于1m；防滲條件下，泄漏點下游500m處洙水河處COD最高濃度遠小于其超標(biāo)限值，詳見圖2。廢水滲漏后1d時，揮發(fā)酚在含水層的最大預(yù)測濃度為0.011mg/L，在含水層超標(biāo)時間為5.63d，最大超標(biāo)距離為1.13m；防滲條件下，泄漏點下游500m處洙水河處揮發(fā)酚最高濃度遠小于其超標(biāo)限值，詳見圖3。

因此，在采取嚴(yán)格防滲及監(jiān)測措施的條件下，廢水排放對地下水環(huán)境影響微弱。

圖2 瞬時泄漏對下游500m處洙水河COD污染預(yù)測曲線

圖3 瞬時泄漏對下游500m處洙水河揮發(fā)酚污染預(yù)測曲線

3 地下水環(huán)境保護措施

（1）控制措施。在工藝、管道、設(shè)備、污水儲存及處理構(gòu)筑物采取相應(yīng)措施，防止和降低污染物跑、冒、滴、漏，將污染物泄漏的環(huán)境風(fēng)險事故降到最低程度；管線敷設(shè)盡量“可視化”，做到污染物“早發(fā)現(xiàn)、早處理”，減少由于埋地管道泄漏而造成的地下水污染。

（2）防治措施。根據(jù)可能泄漏至地面區(qū)域污染物的性質(zhì)和生產(chǎn)單元的構(gòu)筑方式，將項目區(qū)劃分為重點污染防治區(qū)、一般污染防治區(qū)和非污染防治區(qū)，對不同的防治區(qū)進行不同發(fā)現(xiàn)和處理措施。

（3）監(jiān)測措施。布設(shè)監(jiān)測井，重點對第四系淺層孔隙水進行地下水流向上游1次/2月和下游1次/月的監(jiān)測。采取措施對地下水監(jiān)測有效和有序管理。

（4）應(yīng)急響應(yīng)措施。建立應(yīng)急預(yù)案與應(yīng)急處置系統(tǒng)，對整個項目區(qū)的供排水及水處理系統(tǒng)進行實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)項目區(qū)運行過程中可能造成地下水污染的問題。一旦發(fā)現(xiàn)地下水污染事故，立即啟動應(yīng)急預(yù)案、采取應(yīng)急措施控制地下水污染，并使污染得到治理。

4 結(jié)論

（1）根據(jù)調(diào)查結(jié)果，巨野高新化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)易受污染的地下水主要是淺層空隙水，為Ⅲ類水。

（2）根據(jù)預(yù)測模型及相關(guān)參數(shù)，在采取嚴(yán)格防滲及監(jiān)測措施的條件下，廢水排放對地下水環(huán)境影響微弱。

（3）根據(jù)化工工業(yè)園區(qū)特點，有針對性的提出了地下水環(huán)境保護措施。

[1]許志峰,張志祥,劉曉霞.曲堤煤礦開采對地下水環(huán)境影響評價研究[J].地下水,2014,36(1):4-5.

[2]山東省菏澤市地下水及地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測報告（2011年度）[R].山東省魯南地質(zhì)工程勘察院,2012.

[3]HJ 6l0-2011環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則——地下水環(huán)境[S].

F470

A

1004-5716(2015)08-0102-04

2014-09-05

葉進霞（1977-），男（漢族），山東東平人，工程師，現(xiàn)從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)工作。