彭 軍
(福建省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察研究院,福建漳州363000)
隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛躍,電力工業(yè)有了飛速的發(fā)展,全國裝機(jī)容量和發(fā)電量居世界第二。熱電聯(lián)產(chǎn)的蒸汽由于沒有冷源損失,所以能將熱效率提高到85%,比傳統(tǒng)大型凝汽式機(jī)組(熱效率達(dá)40%)還要高得多。可以說,大型電站熱電聯(lián)產(chǎn)化將是未來大型火電站發(fā)展的一種趨勢。為了滿足某石化工業(yè)園區(qū)內(nèi)擬建及規(guī)劃的石化企業(yè)熱負(fù)荷需求,以及城市化建設(shè)對(duì)電力快速增長的需求,大力推進(jìn)石化工業(yè)區(qū)的建設(shè),促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展,進(jìn)一步加強(qiáng)地方工業(yè)發(fā)展帶的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),按照“以熱定電”原則,建設(shè)本熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目。然而石油化工、電力工業(yè)屬污染較重行業(yè),在前期規(guī)劃中一定做好環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作,其中污染物對(duì)地下水環(huán)境影響分析是不可或缺的一項(xiàng)。
本區(qū)位于湄洲灣西南部的濱海岸,地處戴云山隆起帶和臺(tái)灣海峽沉降帶之間的過渡帶內(nèi),灣的走向受控于新華夏系北東-南西及北西-南東向構(gòu)造線,周圍陸地為低山丘陵及臺(tái)地,地形起伏較大,地勢西北高東南低,呈波狀起伏,自西向東階梯狀下降,構(gòu)成向東部、東南部開口的馬蹄形地貌。本區(qū)原為濱海灘涂鹽場區(qū),地勢平坦,區(qū)內(nèi)自西向東主要由侵蝕剝蝕地貌和堆積地貌構(gòu)成,地貌形態(tài)單元分為圓緩低丘陵、紅土臺(tái)地、沖洪積河流階地、漫灘及沖海積階地海灘5種類型。
本區(qū)出露地層主要為人工填層、第四系全新統(tǒng)海積層、更新統(tǒng)殘積層及基巖,結(jié)合本項(xiàng)目評(píng)價(jià)區(qū)場地及臨近地質(zhì)資料,本區(qū)地層巖性比較簡單,地層由新到老有:人工回填層、第四系全新統(tǒng)海積層、第四系更新統(tǒng)殘積層及燕山晚期侵入的花崗巖。
依據(jù)《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則地下水環(huán)境》(HJ610-2011)(以下簡稱《導(dǎo)則》)的建設(shè)分類要求,結(jié)合本工程規(guī)劃、項(xiàng)目的特點(diǎn)以及本區(qū)的水文地質(zhì)條件、水資源開發(fā)利用規(guī)劃等確定工程所屬類別。
由工程場地垂向滲水試驗(yàn)結(jié)果,場地包氣帶素填土層垂向滲透系數(shù)大于10-4cm/s,根據(jù)《導(dǎo)則》對(duì)包氣帶防污性能分級(jí)要求,本工程包氣帶防污性確定為較弱。建設(shè)場地包氣帶巖性滲透性能較強(qiáng),場地地下水與海水存在一定水力聯(lián)系,建設(shè)場地的含水層易污染特征表現(xiàn)為易受污染。場地為填海區(qū),場地及周邊區(qū)域環(huán)境水文地質(zhì)條件簡單,所在區(qū)域無集中式飲用水水源保護(hù)區(qū)分布。場地周邊村莊均已通自來水,不取用地下水,區(qū)域地下水環(huán)境不敏感。項(xiàng)目工業(yè)廢水和生活污水處理達(dá)標(biāo)后基本可全部回用,不外排,污水排放強(qiáng)度?。豁?xiàng)目污染物類型為常規(guī)指標(biāo)為主,水質(zhì)復(fù)雜程度簡單,項(xiàng)目廢水不會(huì)對(duì)區(qū)域地下水環(huán)境產(chǎn)生不良影響。綜上各種因素,由《導(dǎo)則》相關(guān)規(guī)定,本次評(píng)價(jià)等級(jí)定為二級(jí),詳見表1。
表1 項(xiàng)目地下水評(píng)價(jià)等級(jí)判定表
根據(jù)地層含水介質(zhì)類型可以劃分為基巖孔隙裂隙水以及松散巖類孔隙水2種類型。以潛水為主,一般為無壓狀態(tài),局部表現(xiàn)為微承壓。
松散巖類孔隙水主要分布于本區(qū)內(nèi)岸邊灘涂區(qū),含水層巖性主要為中砂,厚度1.0~5.0m。地下水富水性中等—較好,單井涌水量大于30~100m3/d。地下水主要接受大氣降水補(bǔ)給,和圍堰內(nèi)的地表水(海水)聯(lián)系密切,兩者呈互補(bǔ)關(guān)系。地下水質(zhì)類型為Cl-Na型,溶解性總固體變化之大與擬建地原為鹽場有關(guān)。
本區(qū)風(fēng)化帶孔隙裂隙水水量貧乏,富水程度與微地形、風(fēng)化殼厚度、母巖巖性等密切關(guān)系。局部地區(qū)單井涌水量1~10m3/d,屬地下水極貧乏區(qū);部分地區(qū)可達(dá)30~50m3/d,屬地下水貧乏區(qū)。
地下水包氣帶的調(diào)查主要以地表巖性調(diào)查、剖面巖性描述和鉆孔(民井)巖性分析以及包氣帶滲透試驗(yàn)為主。包氣帶滲透試驗(yàn)分為:現(xiàn)場包氣帶原位單環(huán)入滲試驗(yàn)和室內(nèi)原狀土滲透試驗(yàn),當(dāng)包氣帶巖性以砂性土或礫質(zhì)類土?xí)r進(jìn)行現(xiàn)場包氣帶原位入滲試驗(yàn)。
現(xiàn)場包氣帶原位入滲試驗(yàn)采用單環(huán)入滲試驗(yàn)進(jìn)行,具體方法為首先埋置入滲儀,向環(huán)內(nèi)注水,然后定時(shí)觀測環(huán)內(nèi)的入滲流量,并計(jì)算水流入滲速度,實(shí)時(shí)繪制水流入滲速度隨時(shí)間的變化曲線,當(dāng)水流入滲速度達(dá)到穩(wěn)定后試驗(yàn)結(jié)束,并求取穩(wěn)定入滲系數(shù)值。
單環(huán)試坑滲水試驗(yàn)計(jì)算公式:K′=Q/F
式中:K′——垂向滲透系數(shù),cm/s;Q——穩(wěn)定的滲入水量,mL/s;F——試坑滲水面積,cm2。
各層滲透系數(shù)及參數(shù)見表2及表3。
區(qū)內(nèi)地形波狀起伏,地勢總體由南西向北東逐漸降低。區(qū)內(nèi)無大的水系發(fā)育,僅發(fā)育季節(jié)性的溪溝,大氣降水是本區(qū)的主要補(bǔ)給源,地下水總體由南西向東北方向徑流,最終排泄入海。
表2 填土層滲坑水文參數(shù)計(jì)算一覽表
表3 室內(nèi)原狀土滲透試驗(yàn)結(jié)果一覽表
本區(qū)除了天然的地下水徑流排泄外還有分散的少量民井開采,主要用于衛(wèi)生清潔和少量灌溉用水。由于本區(qū)地下水賦水性差,開發(fā)利用程度不高,隨著集鎮(zhèn)和農(nóng)村自來水改造工程的建設(shè),目前周邊各居民點(diǎn)均已經(jīng)開通自來水,地下水開發(fā)利用程度在逐漸降低。
根據(jù)鉆孔地下水水位觀測資料繪制的地下水等水位線圖可知,本地區(qū)地下水流場的總體特征為自西南向東北,由陸域向湄洲灣徑流排泄。局部地段受微地形地貌影響,表現(xiàn)為分散匯集—徑流排泄的流場特征。地下水主要來自丘陵崗地大氣降雨的入滲補(bǔ)給,然后向湄洲灣分散排泄,主要特點(diǎn)是地下水的流程短、影響范圍小、徑流方向分散、流向多變。
項(xiàng)目場地應(yīng)做好地下水污染防滲措施,嚴(yán)防污染,確保不改變目前地下水使用功能,防止與地下水存在水力聯(lián)系的湄洲灣海域受到污染。項(xiàng)目場地位于填海區(qū),最近居民點(diǎn)位于場地邊界以南2.5km,廠址周邊居民點(diǎn)均已接通市政供水管道,不飲用地下水。廠址地下水徑流方向下游為海域,無集中或分散地下水取水設(shè)施,根據(jù)區(qū)域地下水功能區(qū)劃及項(xiàng)目場地周邊居民點(diǎn)用水情況,本項(xiàng)目關(guān)注的地下水敏感點(diǎn)為廠界周邊3km以內(nèi)的村落。
地下水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀執(zhí)行《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 4848-1993)中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)值,硫化物和石油類參考《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)III類標(biāo)準(zhǔn)值。地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)采用單因子指數(shù)法。
結(jié)合項(xiàng)目污水特征,地下水監(jiān)測指標(biāo)包括pH、總硬度、CODMn、Pb、As、Fe、Mn、Hg、Ni、Cd、Cr6+、溶解性總固體、Cl-、NO3-N、NO2-N、NH3-N、SO42-、揮發(fā)酚、F-、氰化物、硫化物、總大腸菌群、苯、甲苯、二甲苯、石油類、MTBE,同時(shí)記錄水位埋深。
由監(jiān)測結(jié)果可知,pH、揮發(fā)酚及石油類指標(biāo)枯水期和豐水期監(jiān)測結(jié)果均優(yōu)于地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)III類限值;重金屬指標(biāo)除Pb超標(biāo)外,其它指標(biāo)也均達(dá)到地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類限值要求,表明本區(qū)未受工業(yè)環(huán)境污染。
總硬度、氯化物、硫酸鹽及溶解性總固體指標(biāo)超標(biāo)較嚴(yán)重,主要表現(xiàn)為海水特征。其中總硬度、氯化物、硫酸鹽、溶解性總固體枯水期超標(biāo)率分別為80%、80%、60%、80%,最大超標(biāo)倍數(shù)分別為15.44、62.60、6.48、27.47倍;豐水期超標(biāo)率分別為60%、80%、60%、80%,最大超標(biāo)倍數(shù)分別為11.44、65.12、8.52、28.54倍。
從超標(biāo)項(xiàng)目來看,除海積成因影響外,近岸海水養(yǎng)殖、人類生活污水排放活動(dòng)以及人工填海等也對(duì)區(qū)域地下水質(zhì)產(chǎn)生一定影響。高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、硝酸鹽和亞硝酸鹽指標(biāo)枯水期超標(biāo)率分別為20%、20%、0、0,最大超標(biāo)倍數(shù)分別為0.56、10.70、0、0倍;豐水期超標(biāo)率分別為60%、20%、20%、40%,最大超標(biāo)倍數(shù)分別為5.67、26.40、1.19、47.9倍,主要考慮是受近岸海水養(yǎng)殖和周邊生活污水排放影響。氟化物指標(biāo)僅豐水期于2#檢出超標(biāo),超標(biāo)率為20%,最大超標(biāo)倍數(shù)0.2,考慮主要是該點(diǎn)位局部填土土質(zhì)氟化物濃度偏高影響。
正常工況項(xiàng)目生產(chǎn)、生活污水經(jīng)廠區(qū)污水處理系統(tǒng)分部處理達(dá)標(biāo)后全部回用。各蓄污水池池體和涉污管線均采取了相應(yīng)的防滲措施,項(xiàng)目廢水產(chǎn)排不會(huì)對(duì)區(qū)域地下水環(huán)境產(chǎn)生不良影響。
項(xiàng)目采用灰渣分除系統(tǒng),即采用干式除渣與氣力干除灰、粗細(xì)灰混排系統(tǒng),廠內(nèi)設(shè)封閉應(yīng)急灰?guī)?,廠外采用汽車運(yùn)灰渣方式,最終外賣綜合利用處理;來自吸收塔的石膏漿經(jīng)脫水系統(tǒng)脫水后收集運(yùn)至石膏漿倉庫臨時(shí)堆存,最終外賣綜合利用處理;污水處理設(shè)施產(chǎn)生的污泥,收集后進(jìn)入污泥濃縮池,經(jīng)污泥脫水機(jī)處理后,干泥收集統(tǒng)一外運(yùn);一般固廢臨時(shí)堆存場地嚴(yán)格按照《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18599-2001)要求采取防滲措施。
事故情景下,生產(chǎn)廢水發(fā)生泄漏,在整個(gè)模擬期內(nèi),污染物擴(kuò)散范圍逐漸增大,但受地下水流場的限制,地下水水力坡度小,流速較慢,污染范圍并不大。只要及時(shí)采取有效應(yīng)急措施,防治污染源持續(xù)泄漏,污染范圍基本可控制在廠界之內(nèi)。
4.2.1 水文地質(zhì)概念模型及數(shù)學(xué)模型
建立水文地質(zhì)概念模型把含水層實(shí)際的邊界性質(zhì)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、滲透性質(zhì)、水力特征和補(bǔ)給排泄等條件概化為便于進(jìn)行數(shù)學(xué)與物理模擬的水文地質(zhì)概念模型。在分析評(píng)價(jià)區(qū)實(shí)際水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上,建立了三維地下水?dāng)?shù)學(xué)模型,其水文地質(zhì)概念模型為非均質(zhì)各向同性,而局部可視為均質(zhì)處理。結(jié)合水文地質(zhì)條件分析,場地孔隙水含水層較風(fēng)化帶孔隙裂隙含水層易于污染,是本次模擬的主要含水層。地下水水流三維數(shù)學(xué)模型可以用如下型式表示:
式中:Ω——模擬區(qū)域;
S1——模型的第一類邊界;
S2——模型的第二類邊界;
kxx、kyy、kzz—— x、y、z主方向的滲透系數(shù),m/s;
w——源匯項(xiàng),包括降水入滲補(bǔ)給、蒸發(fā)、開采和排泄量,m3/s;
μs——彈性釋水系數(shù),L/s;
H0(x,y,z)——初始地下水水頭函數(shù),m;
H1(x,y,z)——第一類邊界已地下水水頭函數(shù),m;
q(x,y,z,t)——第二類邊界單位面積流量函數(shù),m3/s。
4.2.2 地下水環(huán)境污染預(yù)測評(píng)價(jià)
采用GMS軟件將本區(qū)剖分成70m×55m的矩形網(wǎng)格,共計(jì)100行、100列,4676個(gè)有效計(jì)算單元,區(qū)域在垂向上和水平方向上按區(qū)域地質(zhì)鉆孔資料進(jìn)行概化?;谒⒌牡叵滤?dāng)?shù)值模型,結(jié)合項(xiàng)目平面布局、潛在污染風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和事故情景設(shè)置,對(duì)各類污染物進(jìn)入地下水的情況進(jìn)行預(yù)測。
結(jié)合預(yù)測模擬結(jié)果,可知模擬區(qū)污染物在各時(shí)刻的最大濃度值及超標(biāo)影響面積大小(以地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)III類標(biāo)準(zhǔn)為限值,COD取3mg/L;氨氮取0.2mg/L;石油類取0.05mg/L;氟化物取1mg/L,對(duì)于超過上述限制的區(qū)域即影響范圍)。
由于所假設(shè)情景為廢水直接泄漏,未經(jīng)處理的項(xiàng)目生產(chǎn)廢水污染物濃度相對(duì)較高,因此事故廢水滲漏會(huì)對(duì)項(xiàng)目場地地下水水質(zhì)產(chǎn)生一定影響。從預(yù)測結(jié)果看,一旦發(fā)生事故泄漏,只要及時(shí)采取有效應(yīng)急措施,防止污染源持續(xù)泄漏,污染范圍基本可控制在廠界之內(nèi)。
項(xiàng)目各生產(chǎn)裝置、輔助設(shè)施及公用工程設(shè)施在布置上應(yīng)該按照污染物滲漏的可能性進(jìn)行區(qū)分,劃分為污染區(qū)和非污染區(qū)。污染區(qū)根據(jù)可能發(fā)生泄漏的污染物性質(zhì)進(jìn)一步劃分為一般污染防控區(qū)和重點(diǎn)污染防控區(qū)。
(1)貯煤倉:封閉煤倉,煤場基礎(chǔ)應(yīng)采用復(fù)合土工膜的防滲措施,防滲系數(shù)小于10-7cm/s。同時(shí)做好煤場地表水的疏排,地面設(shè)置足夠排水坡度導(dǎo)向兩側(cè)排水溝,經(jīng)排水溝收集后集中處理,不得隨意外排。
(2)事故渣場嚴(yán)格按照《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18599-2001)要求采取防滲措施,即“當(dāng)處置場天然基礎(chǔ)層的滲透系數(shù)大于1.0×10-7cm/s時(shí),應(yīng)采用天然或人工材料構(gòu)筑防滲層,防滲層的厚度應(yīng)相當(dāng)于滲透系數(shù)1.0×10-7cm/s和厚度1.5m的粘土層的防滲性能”的要求。
(3)應(yīng)急灰?guī)旎A(chǔ)防滲:全封閉,原土夯實(shí),防滲措施應(yīng)滿足《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18599-2001)要求。此外臨海面防護(hù)堤及隔堤均應(yīng)采取連續(xù)的防滲結(jié)構(gòu)。
(4)生活垃圾臨時(shí)堆存點(diǎn)、取水泵房等一般污染放置區(qū)可采用原土夯實(shí)并采取混凝土面層硬化防滲措施。
(1)液氨區(qū)、油罐區(qū):從上至下依次采用“瀝青砂絕緣層+砂墊層+長絲無紡?fù)凉げ?2mm厚HDPE防滲膜+長絲無紡?fù)凉げ?1.0m厚度粘土或原土夯實(shí)”的防滲方式,滲透系數(shù)不大于1.0×10-10cm/s。氨區(qū)及油罐區(qū)應(yīng)設(shè)圍堰,圍堰基礎(chǔ)同樣應(yīng)做防腐和防滲處理,圍堰內(nèi)設(shè)導(dǎo)流槽,圍堰廢水收集后排入污水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。
(2)污水處理站、污水池防滲:污水處理站場地地面防滲可采用抗?jié)B素混凝土、抗?jié)B鋼筋混凝土或抗?jié)B鋼纖維混凝土硬化防滲措施,防滲層強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)小于C20,抗?jié)B等級(jí)應(yīng)大于P10。貯污水池應(yīng)采用抗?jié)B鋼筋混凝土體結(jié)構(gòu),混凝土強(qiáng)度應(yīng)不小于C30,池內(nèi)壁采取防滲防腐處理,首先在池壁內(nèi)壁鋪設(shè)一層2mm厚的高密度聚乙烯(HDPE)膜(滲透系數(shù)K<10-10cm/s),再涂刷3mm厚的環(huán)氧樹脂合成劑進(jìn)行防護(hù)。
(3)污水管網(wǎng)及物料管網(wǎng)鋪設(shè)防滲:污水管道盡量明渠明溝敷設(shè),如采用地下管道,應(yīng)加強(qiáng)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。所有管道系統(tǒng)均必須按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行良好設(shè)計(jì)、制作及安裝。工程設(shè)計(jì)施工時(shí),應(yīng)嚴(yán)把設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量關(guān),管道連接應(yīng)多采用焊接,盡可能減少使用接合法蘭,以降低泄漏幾率。
(1)鑒于項(xiàng)目場地位于填海區(qū),最近居民點(diǎn)位于場地邊界2.5km,廠址周邊居民點(diǎn)均已接通市政供水管道,不飲用地下水。根據(jù)區(qū)域地下水功能區(qū)劃及項(xiàng)目場地周邊居民點(diǎn)用水情況,本項(xiàng)目關(guān)注的地下水敏感點(diǎn)為廠界周邊3km以內(nèi)的附近村落。
(2)監(jiān)測結(jié)果表明,除海積成因影響外,近岸海水養(yǎng)殖、人類生活污水排放活動(dòng)以及人工填海等對(duì)也對(duì)區(qū)域地下水質(zhì)產(chǎn)生一定影響。其中pH、揮發(fā)酚及石油類指標(biāo)枯水期和豐水期監(jiān)測結(jié)果均優(yōu)于地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)III類限值;重金屬指標(biāo)除Pb超標(biāo)外,其它指標(biāo)也均達(dá)到地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類限值要求,表明本區(qū)未受工業(yè)環(huán)境污染。
(3)地下水污染隱蔽性高、難于治理,在地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作中應(yīng)盡可能從地下水流動(dòng)系統(tǒng)的角度出發(fā),盡可能包含所有污染源。
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