王慶偉，劉正朋

（1.山東卓匯環(huán)?？萍加邢薰?，山東 濟(jì)南 250101；2.泰安市生態(tài)環(huán)境局新泰分局，山東 新泰 271200）

地下水導(dǎo)則實(shí)施近10年，尤其是2016版地下水導(dǎo)則（即《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 地下水環(huán)境》（HJ610-2016））實(shí)施近5年來，對(duì)我國(guó)水-土防控起到預(yù)防作用；對(duì)建設(shè)項(xiàng)目對(duì)地下水影響及控制措施起到技術(shù)支撐作用。HJ610-2016在地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)只保留關(guān)注對(duì)地下水水質(zhì)可能造成的直接影響，其中在預(yù)測(cè)內(nèi)容中明確提出“給出預(yù)測(cè)期內(nèi)場(chǎng)地邊界或地下水環(huán)境保護(hù)目標(biāo)處特征因子隨時(shí)間的變化規(guī)律”。本文以某地鍍鋅板企業(yè)為研究對(duì)象，采用導(dǎo)則推薦解析解預(yù)測(cè)模型，研究正常狀況和非正常狀況下該項(xiàng)目特征因子在場(chǎng)地邊界處的變化規(guī)律。

該項(xiàng)目所在區(qū)域地下水類型為碎屑巖類孔隙裂隙水。含水層第三系泥巖風(fēng)化孔洞裂隙含水層，風(fēng)化裂隙水分布在不連續(xù)的風(fēng)化泥巖中，不連續(xù)，深部為完整基巖。地下水補(bǔ)給：大氣降水入滲補(bǔ)給；地下水流向自東北向西南；地下水排泄途徑：人工開采排泄、地表水排泄、地下水側(cè)向徑流排泄及蒸發(fā)排泄等。

該項(xiàng)目以熱軋鋼卷為原料，生產(chǎn)鍍鋅板；其中脫脂、鈍化（采用含鉻鈍化劑）后清洗等工序產(chǎn)生廢水，其特征因子為六價(jià)鉻。

1 模型建立和污染源概化

1.1 坐標(biāo)系建立

以污染源中心為原點(diǎn)，以地下水流向下游為X軸正方向，面向地下水流向以垂直于地下水流向左側(cè)為Y軸正方向建立坐標(biāo)系。

該項(xiàng)目場(chǎng)地東西長(zhǎng)200 m，南北寬100 m，其污水處理站位于場(chǎng)地西北部，以污水處理站中心為原點(diǎn)（0，0），以西北交界拐點(diǎn)處為起點(diǎn)，以順時(shí)針依次定義場(chǎng)地邊界交點(diǎn)分別為A（-33.0，31.0）、B（167.0，31.0）、C（167.0，-69.0）和D（-33.0，-69.0），如圖1所示。

圖1 該項(xiàng)目建立直角坐標(biāo)系示意圖

1.2 正常狀況下

污染物無可避免發(fā)生“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象，且具有隱蔽性、持續(xù)性特點(diǎn)，因此選擇連續(xù)注入示蹤劑-平面連續(xù)點(diǎn)源模型[1]。

1.3 非正常狀況下

由于大型泄露可及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理，因此選擇瞬時(shí)注入示蹤劑-平面瞬時(shí)點(diǎn)源模型[1]；以上模型均為一維穩(wěn)定流動(dòng)二維水動(dòng)力彌散問題。以上模型及參數(shù)詳見HJ610-2018附錄D公式D3、D4和D5[1]。

1.4 污染源概化

該項(xiàng)目以污水處理站泄漏為研究對(duì)象，可將其概化為點(diǎn)源。

情景概化：①污染源“跑、冒、滴、漏”不可避免，概化為正常狀況情形（此處研究未考慮防滲措施）；②污染源如防滲層出現(xiàn)較大裂縫，自發(fā)現(xiàn)至處理完畢事故需一定時(shí)間（一般10 d～15 d），相對(duì)整個(gè)服務(wù)期限較短，概化為非正常狀況情形。

1.5 模型參數(shù)的選取

①注入的示蹤劑質(zhì)量（m）[2]

擬建項(xiàng)目正常狀況及非正常狀況下，污染源源強(qiáng)見表1。

表1 擬建項(xiàng)目預(yù)測(cè)情景污染物源強(qiáng)匯總表

②其他參數(shù)（M、n、u、DL、DT）[3]

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及收集當(dāng)?shù)刭Y料可知，場(chǎng)區(qū)附近泥巖中強(qiáng)風(fēng)化帶厚度（M）平均約12 m；場(chǎng)區(qū)附近泥巖強(qiáng)風(fēng)化帶有效孔隙度 n約為0.05；場(chǎng)區(qū)內(nèi)泥巖風(fēng)化層的滲透系數(shù)K為9.26×10-5cm/ s（即0.08 m/d）；通過野外地下水位統(tǒng)測(cè)得出的場(chǎng)區(qū)附近等水位線圖，得知場(chǎng)區(qū)附近水力坡度約為3.5‰，因此地下水的滲透流速（u）：V=KI=0.08 m/ d×0.0035=2.8×10-4m/d，平均實(shí)際流速u=V/n=0.0056 m/d；本次充分收集大量國(guó)內(nèi)外在不同試驗(yàn)尺度下和實(shí)驗(yàn)條件下分別運(yùn)用解析方法和數(shù)值方法所得的縱向彌散度資料，考慮到局部規(guī)模與區(qū)域規(guī)模的差別，確定縱向彌散度為9.0 m。由此計(jì)算場(chǎng)區(qū)含水層中的縱向彌散系數(shù)（DL）：DL=αL×u=9.0×0.005 6 m/ d=0.05 m2/ d，橫向彌散系數(shù)（DT）取為0.005 m2/d。

③預(yù)測(cè)時(shí)間：100 d、1 000 d、3 650 d和關(guān)注的時(shí)間節(jié)點(diǎn)（如場(chǎng)地邊界出現(xiàn)影響、超標(biāo)等時(shí)間節(jié)點(diǎn)）。

2 數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)與處理

2.1 確定預(yù)測(cè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)

該項(xiàng)目以地下水流向下游與廠界交界處J2（-33.0，-33.0）為研究點(diǎn)，分別計(jì)算正常及非正常狀況下在J2處特征污染物隨時(shí)間的變化規(guī)律，見圖2。

由圖2可知，該項(xiàng)目研究時(shí)間段為0～10 000 d，在該研究范圍內(nèi)項(xiàng)目正常狀況下Cr在J2處隨著時(shí)間推移，濃度依次超過檢出限值、標(biāo)準(zhǔn)值后逐漸變大；在1 521 d濃度超過檢出限值，在2 229 d濃度超過標(biāo)準(zhǔn)值，在8 756 d濃度達(dá)到廢水濃度值。

圖2 J2處污染物濃度變化規(guī)律（上圖正常狀況、下圖非正常狀況）

非正常狀況下Cr在J2處隨時(shí)間推移，濃度依次超過檢出限值、標(biāo)準(zhǔn)值、最大值后再下降，依次低于標(biāo)準(zhǔn)值；在1 623 d濃度超過檢出限值，在3 477 d濃度超過標(biāo)準(zhǔn)值，在5 735 d濃度達(dá)最大值（0.073 mg/L），在9 754 d低于標(biāo)準(zhǔn)值。非正常狀況研究時(shí)間尺度延長(zhǎng)時(shí)，在J2處濃度會(huì)出現(xiàn)低于檢出限值，直至趨于零。

該項(xiàng)目正常狀況研究時(shí)間節(jié)點(diǎn)確定為100 d、1 000 d、1 521 d、2 229 d、3 650 d和10 000 d；非正常狀況研究時(shí)間節(jié)點(diǎn)確定為100 d、1 000 d、1 623 d、3 477 d、5 735 d和10 000 d。

2.2 正常狀況數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)

在100 d、1 000 d、1 521 d、2 229 d、3 650 d和10 000 d時(shí)，正常狀況下特征污染物在J2所在場(chǎng)地東邊界濃度分布情況見圖3。

圖3 正常狀況下J2所在場(chǎng)地東邊界特征污染物濃度分布情況

2.3 非正常狀況數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)

在100 d、1 000 d、1 623 d、3 477 d、5 735 d和10 000 d時(shí)，非正常狀況下特征污染物在J2所在場(chǎng)地東邊界濃度分布分布情況見圖4。

圖4 非正常狀況下J2所在場(chǎng)地東邊界特征污染物濃度分布情況

2.4 特征污染物在場(chǎng)地邊界隨時(shí)間變化規(guī)律

不考慮100 d、1 000 d時(shí)間節(jié)點(diǎn)，其他各主要節(jié)點(diǎn)時(shí)J2所在場(chǎng)地東邊界特征污染物濃度分布見圖5。

圖5 正常及非正常狀況下J2所在場(chǎng)地東邊界特征污染物濃度隨時(shí)間推移變化情況

據(jù)圖3～5圖可知，①正常及非正常狀況下，該項(xiàng)目特征污染物發(fā)生泄漏100 d、1 000 d對(duì)場(chǎng)地邊界影響較小；②對(duì)J2所在場(chǎng)地邊界產(chǎn)生影響一般在1 500 d左右；③對(duì)J2所在場(chǎng)地邊界（未考慮背景值），一般在2 200 d～3 400 d出現(xiàn)濃度超標(biāo)現(xiàn)象，且正常狀況比非正常狀況出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象時(shí)間要早；④正常狀況下J2特征污染物濃度一直增大，直至趨于穩(wěn)定特定值不再變化；非正常狀況下J2特征污染物濃度先變大，再降低，直至趨于零；⑤正常狀況因泄漏具有持續(xù)性，隱蔽性，對(duì)于場(chǎng)地邊界影響具有持續(xù)性，且相比非正常狀況影響較嚴(yán)重。

3 歸納總結(jié)

3.1 正常狀況具有持續(xù)性、隱蔽性，較難發(fā)現(xiàn)

該項(xiàng)目預(yù)測(cè)未考慮防滲措施(即污水處理站墻體正常跑、冒、滴、漏下源強(qiáng))，通過預(yù)測(cè)可知，其對(duì)場(chǎng)地邊界影響較大，且具有持久性。所以對(duì)污水處理站采取必要防滲措施，是減少其對(duì)地下水影響必要且行之有效的措施。

3.2 正常狀況特征污染物對(duì)場(chǎng)地邊界的影響變化規(guī)律

隨著時(shí)間推移，特征污染物在場(chǎng)地邊界處濃度一直增加，會(huì)出現(xiàn)超過檢出限值、超過標(biāo)準(zhǔn)值、直至趨于穩(wěn)定值，此穩(wěn)定值趨于廢水中特征污染物濃度值；此后一直對(duì)場(chǎng)地邊界產(chǎn)生影響、甚至出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。所以在地下水下游布設(shè)監(jiān)控井，對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)地下水污染是一種行之有效的方法。

3.3 非正常狀況特征污染物對(duì)場(chǎng)地邊界的影響變化規(guī)律

隨時(shí)間推移，特征污染物在場(chǎng)地邊界處濃度先增加，再減小，會(huì)出現(xiàn)超過檢出限值、超過標(biāo)準(zhǔn)值或出現(xiàn)最大值（最大值不一定超標(biāo)）；然后再出現(xiàn)降低到檢出限值，直至趨于零；因非正常狀況具有瞬時(shí)性、污染源強(qiáng)較大。所以需在生產(chǎn)過程中加強(qiáng)日常管理，杜絕非正常狀況出現(xiàn)，通過制定地下水污染應(yīng)急預(yù)案及布設(shè)地下水監(jiān)控井，對(duì)非正常狀況作出積極響應(yīng)，在污染物進(jìn)一步擴(kuò)散前，采取必要水-土防控措施，積極主動(dòng)消除對(duì)地下水的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展背景下，我國(guó)全面推進(jìn)科學(xué)發(fā)展觀，積極構(gòu)建環(huán)境友好型與資源節(jié)約型企業(yè)，這是工業(yè)化發(fā)展的必然趨勢(shì)；地下水污染具有隱蔽性、持久性的特點(diǎn)，對(duì)其治理也存在響應(yīng)弱、手段少、成本高等特點(diǎn)，在此種情況下，對(duì)建設(shè)項(xiàng)目地下水污染應(yīng)按照“源頭控制、分區(qū)防治、污染監(jiān)控、應(yīng)急響應(yīng)”的原則，采取源頭控制措施、分區(qū)防滲措施，減少污染物泄露對(duì)地下水的影響；加強(qiáng)管理，設(shè)置地下水監(jiān)控井及制定監(jiān)測(cè)計(jì)劃，制定地下水污染應(yīng)急預(yù)案，待發(fā)現(xiàn)地下水污染時(shí)做出積極響應(yīng)，減少對(duì)地下水的污染。