楊春利，祖志明，劉永曉，蔡學鋒

（1.中移建設(shè)有限公司河北分公司，河北 石家莊 050091；2.中冀建勘集團有限公司，河北 石家莊 050091）

地下水是我們生活中重要的資源，由于人們不合理的開采和利用，使地下水環(huán)境遭到嚴重破壞。如何對地下水環(huán)境進行保護，這也是關(guān)系到國計民生的亟待解決的問題。石油化工、礦物開采、冶煉等行業(yè)對地下水的污染尤其嚴重[1-5]，其建設(shè)項目對地下水環(huán)境影響預測評價日趨重要，如何保證工程建設(shè)和地下水環(huán)境和諧共存，是近年來地下水環(huán)境影響評價的重要課題。地下水污染趨勢預測是對評估目標合理設(shè)計模擬場景，利用可靠的模型，定量表達地下水污染的趨勢，評估污染受體的受影響程度，并針對這種影響和危害提出防治對策，為建設(shè)項目工程設(shè)計和環(huán)境管理提供科學依據(jù)。

1 工程概況

某公司新建年產(chǎn)40000t動力電池用電解銅箔項目工程（評價區(qū)），建設(shè)包括生產(chǎn)廠房、宿舍、公用工程等（圖1），對地下水影響主要為施工階段和運營階段。施工階段地下水污染源包括生活污水和施工生產(chǎn)廢水，生活污水經(jīng)過處理后排放到污水管網(wǎng)；生產(chǎn)廢水主要為施工機械維護和沖洗產(chǎn)生含SS廢水、石油類廢水，產(chǎn)生的油污水統(tǒng)一處理后及時清運。運營期間地下水污染源為生活廢水及生產(chǎn)廢水，生活廢水處理后排放到污水管網(wǎng)；生產(chǎn)廢水的特征污染物為Cu2+、Cr6+、總鉻、COD、SS等，經(jīng)專業(yè)設(shè)施處理后，達標排放。本文擬對圖1中調(diào)查區(qū)域地下水環(huán)境進行污染調(diào)查，主要采用解析法中的一維連續(xù)污染源彌散運移模型[6]，對新建項目產(chǎn)生污染物對地下水環(huán)境影響做出預測和評價。

2 場區(qū)水文地質(zhì)條件

本項目擬建廠址位于西寧市東郊小峽口附近，湟水南岸Ⅱ級階地上，地形略傾斜，呈南高北低勢，場內(nèi)相對海拔高程為2200.50～2202.50m[7-8]。據(jù)水文資料記載，湟水河最大洪峰流量908m3/s，河道實測最大流量698m3/s，最小流量6.9m3/s，多年平均流量39.16m3/s，多年平均徑流量12.49×108m3。

按地下水的含水介質(zhì)、賦存條件、水力特征等[9]，區(qū)域地下水可劃分為：松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水和基巖裂隙水。評價區(qū)地下水主要接受上游區(qū)地下水側(cè)向徑流和大氣降水入滲補給。

松散巖類孔隙水主要分布在湟水河兩岸河谷平原區(qū)，含水層巖性為第四紀砂礫卵石層，含水層下部為第三紀泥巖，含水層厚度3.0～10.0m，水位埋深1.0～15.0m。地下水補給來源主要是丘陵山區(qū)碎屑巖類孔隙裂隙水側(cè)向補給、大氣降水及渠水滲入補給。

碎屑巖類孔隙裂隙水主要分布在湟水河兩岸的黃土丘陵山區(qū)，由于遭流水深切，黃土及其底礫石層多被剝蝕，或被切穿高懸于懸崖峭壁之上，呈疏干狀態(tài)，為不含水層。

基巖裂隙水僅分布在小峽峽谷地帶，巖性為下元古界花崗巖，風化及構(gòu)造裂隙雖然比較發(fā)育，但節(jié)理裂隙網(wǎng)絡聚水條件差，所見泉水一般小于1L/s，富水性較貧乏。

3 地下水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價

3.1 取樣點位的布設(shè)

為了全面反映評價區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量，結(jié)合項目選址、地下水污染源等，在評價區(qū)范圍內(nèi)共布置3個水質(zhì)監(jiān)測點。

3.2 監(jiān)測結(jié)果

對監(jiān)測點進行了水質(zhì)取樣檢測。檢測的因子為pH、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd、As、Hg、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、NO3-、NO2-、F-、Mn、Fe、溶解性總固體、Cr6+、總硬度、CODMn、懸浮物、氰化物、揮發(fā)性酚類30項。評價區(qū)結(jié)果顯示，超標的單組份項目有11項（表1）。

表1 評價區(qū)超標項目的超標組數(shù)、超標率和超標倍數(shù)

結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查分析，進一步說明評價區(qū)地下水水質(zhì)部分因子超標的主要原因為地下水受到周邊工業(yè)“三廢”和生活污水排放的影響，可能是污水排放管道的破裂或地震等因素使其發(fā)生泄露會影響地下水水質(zhì)，水污染較為嚴重。

4 地下水環(huán)境影響預測方法

4.1 預測方法

本次研究主要運用解析法中的一維連續(xù)污染源彌散運移模型，對污染物在第四系全新統(tǒng)沖積層孔隙潛水中的運移進行評價預測。

假設(shè)含水層為一維半無限長多孔介質(zhì)柱體，一端為定濃度邊界，x=0處有一個連續(xù)注入點源：

式中：x——距注入點的距離，m；

t——時間，d；

C——t時刻x處的示蹤劑濃度，mg/L；

C0——注入的示蹤劑濃度，mg/L；

u——水流速度，m/d；

Dl——縱向彌散系數(shù)，m2/d；

erfc——余誤差函數(shù)。

4.2 水文地質(zhì)參數(shù)的獲取

（1）滲透系數(shù)。本次評價按照最不利情況開展相關(guān)評價工作，據(jù)野外勘察資料揭示，第四系全新統(tǒng)沖積層孔隙潛水含水層的滲透系數(shù)K為62.94m/d。

（2）水力梯度。水力梯度J的計算公式為[10]:

據(jù)野外勘察資料計算，評價區(qū)地下水水力梯度為0.005～0.03，本次評價水力梯度取0.03。

（3）地下水流速。地下水流平均流速u公式：u=K·J/n，n為含水層的有效孔隙度。根據(jù)勘查資料揭示，含水層的有效孔隙度為0.5，則地下水流速u=3.776m/d。

（4）縱向彌散系數(shù)。針對本次評價地下水環(huán)境影響評價工作，利用勘探孔進行了徑向穩(wěn)定流動的彌散試驗，根據(jù)試驗結(jié)果揭示，評價區(qū)水動力彌散度為0.00888～0.0402m，本次評價彌散度取值為0.0402m?？v向彌散系數(shù)=滲透系數(shù)×彌散度，所以評價區(qū)縱向彌散系數(shù)為2.53m2/d。

5 地下水環(huán)境影響預測分析評價

項目施工期的生活、生產(chǎn)廢水在做到處理措施得當?shù)幕A(chǔ)上對地下水的影響很小，項目期滿后，隨著生產(chǎn)設(shè)備的停止及人員的撤離，擬建項目不再產(chǎn)生生產(chǎn)和生活廢水，不會對當?shù)氐牡叵滤h(huán)境產(chǎn)生影響，故本文主要對運營期地下水環(huán)境進行評價。

5.1 運營期事故工況預測場景的確定

生產(chǎn)廢水包括含銅酸性廢水、含鉻酸性廢水、酸堿性廢水、車間地面沖洗水，如污水處理設(shè)備不能正常運轉(zhuǎn)，導致生產(chǎn)廢水外泄進入地下影響地下水水質(zhì)；污水處理池防滲層破損，導致生產(chǎn)廢水通過裂口也可能滲入地下進而影響地下水水質(zhì)。擬建項目生產(chǎn)廢水的污染因子為Cu2+、Cr6+、總鉻、COD、SS共5項，其特征污染物濃度見表2。

表2 生產(chǎn)廢水污染物濃度

生活廢水主要是食堂餐飲廢水和洗滌水，該情況下的事故工況為生活污水化糞池、處理池防滲層破損，導致廢水通過裂口滲入地下影響地下水水質(zhì)。擬建項目生活廢水的污染因子為COD、BOD5、氨氮、SS共4項，其污染物濃度見表3。

表3 生活廢水污染物濃度

5.2 事故工況條件下第地下水中污染物濃度的預測結(jié)果

事故工況條件下第四系全新統(tǒng)沖積層孔隙潛水中生產(chǎn)廢水特征污染物為Cu2+、Cr6+、總鉻、COD、SS共5項。SS為固體懸浮物本次評價不對其進行預測；總鉻在相關(guān)規(guī)范中沒有相關(guān)指標，本次評價不對其超標范圍進行預測，只預測其濃度隨時間距離的變化。Cu2+的初始濃度為202mg/L；Cr6+初始濃度為7.16mg/L；總鉻初始濃度為36mg/L；CODCr初始濃度為247mg/L，換算為CODMn初始濃度為74.17mg/L。生活廢水特征污染物為COD、BOD5、SS、氨氮4項。CODCr初始濃度為350mg/L，換算為CODMn初始濃度為105.1mg/L；BOD5初始濃度為220mg/L；氨氮初始濃度為35mg/L，生產(chǎn)廢水、生活特征污染物標準值及最低檢測限見表4、表5。根據(jù)一維溶質(zhì)運移模型的解可以得到污染物在距泄露點任意距離、任意時刻的濃度（圖2、圖3），可見生產(chǎn)廢水、生活廢水污染物進入潛水含水層從而對潛水含水層造成污染，并存在超標現(xiàn)象，隨著預測時間的增加污染物運移距離及超標區(qū)域也相應的擴大。

圖2 生產(chǎn)廢水污染物隨著距離和時間的分布圖

圖3 生活廢水污染物CODMn、BOD5、氨氮濃度隨著距離和時間的分布圖

表4 生產(chǎn)廢水污染物標準值及最低檢測限表

表5 生活飛回污染物標準值及最低檢測限表

6 結(jié)論及建議

本文對某公司擬新建40000t/a動力電池用電解銅箔項目地下水環(huán)境現(xiàn)狀進行了分析，并利用解析法解析法中的一維連續(xù)污染源彌散運移模型，對項目建成后運營期事故工況下污染物在地下水中的運移進行評價預測，得出以下結(jié)論：

（1）地下水現(xiàn)狀質(zhì)量評價結(jié)果揭示，地下水現(xiàn)狀質(zhì)量評價中有11項因子超標。

（2）地下水質(zhì)量現(xiàn)狀中部分水質(zhì)因子超標的主要原因為評價區(qū)地下水受到周邊工業(yè)“三廢”和生活污水排放的影響。

（3）項目在施工期，做好相關(guān)的廢水處理工作及防滲措施后，擬建項目對地下水環(huán)境影響較小。

（4）項目在運營期在事故工況下，生產(chǎn)廢水的滲漏會對地下水環(huán)境造成一定的影響，部分污染因子存在超標現(xiàn)象，會對潛水含水層造成污染，并且隨著預測時間的增加超標區(qū)域也相應的擴大。

綜上所述，擬建項目運營期事故工況情況下，污染物會進入地下對淺層地下水水質(zhì)產(chǎn)生影響，產(chǎn)生地下水污染問題，因此必須制定相應的地下水環(huán)境保護措施，進行綜合環(huán)境管理，使影響程度降低至地下水環(huán)境可以接受的程度內(nèi)。