黃麗芳

(安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院,安徽 蚌埠 233000)

0 引言

地下水資源是存在于地下可為人類利用的寶貴資源[1]。我國地下水資源豐富,地下水資源被廣泛應(yīng)用于重要民生和國家發(fā)展領(lǐng)域[2]。然而伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,近年來一些地區(qū)地下水資源出現(xiàn)了如污染、超采等嚴(yán)峻的問題[3-4]。石化化工產(chǎn)業(yè)作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),對國民經(jīng)濟(jì)的支柱作用不言而喻,然而各類石化化工生產(chǎn)建設(shè)對地下水的污染問題也越來越突出[5-6]。擬于馬鞍山市某地區(qū)開展制氫站更新改造工程項(xiàng)目,該項(xiàng)目屬石化化工類,在建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)營等階段對可能會對地下水環(huán)境產(chǎn)生影響。為有效保護(hù)地下水環(huán)境,避免工程建設(shè)項(xiàng)目引發(fā)或加劇地下水污染,需開展系統(tǒng)科學(xué)的地下水環(huán)境影響評價(jià)[7-8]。

區(qū)內(nèi)以往開展過區(qū)域地質(zhì)[9]、區(qū)域水文地質(zhì)[10]及本制氫更新改造工程項(xiàng)目的可行性研究[11]工作,為本次地下水環(huán)境影響評價(jià)提供了重要的基礎(chǔ)資料。政府相關(guān)部門相繼出臺了規(guī)范和加強(qiáng)地下水環(huán)境影響評價(jià)工作的重要文件[12],為本次地下水環(huán)境影響評價(jià)指明了具體方向和實(shí)施細(xì)節(jié)。

區(qū)域水文地質(zhì)條件及評價(jià)區(qū)環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查是開展地下水環(huán)境影響評價(jià)的基礎(chǔ),可為本區(qū)構(gòu)建合理的水文地質(zhì)概化模型和地下水滲流數(shù)學(xué)模型。繼而通過驗(yàn)證后的數(shù)值模型對評價(jià)區(qū)的污染物運(yùn)移分不同時段、不同情景作預(yù)測分析,查明對地下水的影響范圍和影響程度,從而為后期采取防滲漏等措施提供依據(jù)。

1 工程概況

本項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)位于安徽省馬鞍山市區(qū)以西某公司南區(qū)制氫站區(qū)域,為制氫站更新改造工程項(xiàng)目。項(xiàng)目建成后,制氫站總規(guī)模由現(xiàn)有3 200 Nm3/h增加至4 200 Nm3/h。本項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容主要包括:(1)35 000 Nm3/h凈化裝置遷建改造工程(包括遷建電捕焦油器、遷建擴(kuò)建焦?fàn)t煤氣加壓站、遷建擴(kuò)建脫硫塔等);(2)新建2 000 Nm3/h制氫裝置;(3)拆除現(xiàn)有1#制氫裝置。

2 區(qū)域地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

2.1 區(qū)域地質(zhì)

根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目工程勘察報(bào)告,結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料,區(qū)域前第四紀(jì)地層主要分布于西部、東南部丘陵區(qū),出露的主要有中生界侏羅系上統(tǒng)大王山組(J3d)和侏羅系中下統(tǒng)象山群(J1-2xn),區(qū)域其它部分平原區(qū)主要被第四系覆蓋(見表1)。

表1 區(qū)域地層簡表

2.2 水文地質(zhì)條件

圖1為評價(jià)區(qū)區(qū)域水文地質(zhì)圖,區(qū)域地下水主要分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩大類。A-B剖面為評價(jià)區(qū)水文地質(zhì)剖面,可以看到評價(jià)區(qū)地下水主要為孔隙潛水與基巖裂隙水,具體如表2所示。

1.孔隙潛水(單井涌水量10～100 m3/d);2.孔隙承壓水(潛水、承壓水混合,單井涌水量1 000～5 000 m3/d);3.基巖裂隙水(單井涌水量10～100 m3/d);4.第四系全新統(tǒng)蕪湖組;5.第四系上更新統(tǒng)下蜀組;6.侏羅系中下統(tǒng)象山組;7.石英閃長巖;8.等水位線;9.地下水流向;10.水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn);11.土樣監(jiān)測點(diǎn);12.滲水試驗(yàn)點(diǎn);13.等高線;14.建成區(qū);15.評價(jià)區(qū);16.場區(qū);17.水文地質(zhì)剖面

表2 評價(jià)區(qū)水文地質(zhì)條件簡表

根據(jù)后續(xù)地下水環(huán)境影響評價(jià)需要,科學(xué)合理的構(gòu)建了兩含一隔的水文地質(zhì)概化模型,如圖2所示。

1.第四系全新統(tǒng)蕪湖組;2.第四系上更新統(tǒng)下蜀組;3.侏羅系中下統(tǒng)象山組;4.粉質(zhì)黏土;5.石英砂巖

3 地下水環(huán)境影響預(yù)測與評價(jià)

3.1 預(yù)測時段、預(yù)測情景及預(yù)測因子

預(yù)測按項(xiàng)目運(yùn)營期10年(3650天)進(jìn)行,本次選取可能產(chǎn)生地下水污染的的關(guān)鍵時段,預(yù)測時段設(shè)置為100 d、1 000 d、3 650 d。

預(yù)測情景分為正常狀況和不正常狀況:在正常狀況下,選取廢水收集池正常滲出廢水。非正常狀況下,可分為生產(chǎn)車間工藝廢水滲漏和廢水收集池污染物泄露。

根據(jù)可研報(bào)告和本項(xiàng)目工程特點(diǎn),本次選取具有代表性的COD和氨氮作為模擬因子。

3.2 地下水流數(shù)值模型及識別驗(yàn)證

評價(jià)區(qū)數(shù)值模型通過矩形網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行剖分成單元格,網(wǎng)格密度為5 m×5 m～30 m×30 m,圖3(a)為平面網(wǎng)格剖分圖,圖3(b)為垂直網(wǎng)格剖分圖。

圖3 評價(jià)區(qū)網(wǎng)格剖分圖(a.平面;b.垂直)

在進(jìn)行數(shù)值模擬前,進(jìn)行了數(shù)學(xué)模型的識別驗(yàn)證。本次采用已知水位數(shù)據(jù)進(jìn)行校正,得到校正后的水文地質(zhì)參數(shù)(表3),能更為準(zhǔn)確的反映污染物的實(shí)際運(yùn)移情況和對地下水的影響范圍。

表3 模型各層水文地質(zhì)參數(shù)

3.3 環(huán)境影響預(yù)測

由于調(diào)節(jié)池泄漏不易發(fā)現(xiàn),預(yù)測時間可定位泄漏點(diǎn)到達(dá)飽和帶100 d、1 000 d、3 650 d。對于制氫裝置區(qū)在非正常狀況下泄漏會及時發(fā)現(xiàn)并處理,預(yù)測時間設(shè)定為泄漏點(diǎn)到達(dá)飽和帶10 d、30 d、60 d、100 d。圖4～圖6分別為正常狀況下廢水收集池滲漏100 d氨氮污染、非正常狀況下廢水收集池滲漏100 d氨氮污染、非正常狀況下制氫裝置區(qū)滲漏30 dCOD污染濃度分布。

圖4 正常狀況下廢水收集池滲漏100d氨氮污染影響范圍(a)、超標(biāo)范圍(b)

圖6 非正常狀況下制氫裝置區(qū)滲漏30 d COD污染影響范圍(a)、超標(biāo)范圍(b)

表4為評價(jià)區(qū)正常狀況和非正常狀況下不同時間段經(jīng)數(shù)值模擬預(yù)測的污染物遷移特征,綜合圖表得到:(1)污染物受地下水流向影響,其遷移方向主要為自西向東。(2)正常狀況下,預(yù)測場區(qū)內(nèi)各泄漏點(diǎn)的污染物及擴(kuò)散對下游地下水環(huán)境影響小;非正常狀況下,廢水收集池滲漏和制氫裝置區(qū)泄漏會導(dǎo)致污染物產(chǎn)生運(yùn)移,對周邊地下水造成影響,但污染物運(yùn)移速度及運(yùn)移范圍不大,對地下水影響有限。

表4 污染物遷移特征表

4 結(jié)語

(1)馬鞍山某公司擬在原制氫區(qū)域開展制氫站更新改造工程屬石化類建設(shè)項(xiàng)目,需在建設(shè)區(qū)及周邊影響區(qū)開展專項(xiàng)的地下水環(huán)境影響評價(jià),以準(zhǔn)確評估其在建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)營等階段對地下水環(huán)境產(chǎn)生的影響。

(2)區(qū)域地質(zhì)及水文地質(zhì)條件是開展本次評價(jià)的基礎(chǔ),通過充分收集研究前人已開展的地質(zhì)、工程地質(zhì)及可行性研究等內(nèi)容,合理概化出“兩含一隔”的水文地質(zhì)模型,并獲得了滲透系數(shù)等關(guān)鍵性水文地質(zhì)參數(shù)。

(3)通過地下水環(huán)境影響評價(jià)得到:正常狀況下,預(yù)測場區(qū)內(nèi)各泄漏點(diǎn)的污染物及擴(kuò)散對下游地下水環(huán)境影響小;非正常狀況下,廢水收集池滲漏和制氫裝置區(qū)泄漏會導(dǎo)致污染物產(chǎn)生運(yùn)移,對周邊地下水造成影響,但污染物運(yùn)移速度及運(yùn)移范圍不大,對地下水影響有限。