巨野高新化工園區地下水環境影響評價研究

葉進霞

（山東省魯南地質工程勘察院，山東兗州272100）

巨野高新化工園區地下水環境影響評價研究

葉進霞*

（山東省魯南地質工程勘察院，山東兗州272100）

地下水環境影響評價是建設項目環境評價工作的重要組成部分。以巨野高新化工產業園區為例，進行了評價等級的確定，對地下水環境現狀進行調查評價，根據區域水文地質特點，選擇解析法建立預測模型，并確定各項參數進行預測。巨野高新化工產業園區地下水已經不滿足Ⅲ類水飲用標準，在采取嚴格防滲及監測措施的條件下，廢水排放對地下水環境影響微弱。

地下水；環境影響評價；保護措施；巨野高新化工園區

地下水是生活用水和工農業用水的主體，是水資源的重要組成部分。目前地下水污染日益嚴重，據國土資源部的調查，平原地區淺層地下水中，60%已經不能飲用，如何防治地下水環境污染值得研究。巨野高新化工園區建設、生產過程中，可能對地下水環境產生一定的影響，結合地下水水質、水文地質條件對建設項目地下水現狀進行評價，并對建設項目可能造成的地下水環境影響進行預測評價，是必要的。

1 區域概況

1.1 地理地質特征

巨野高新化工產業園區屬于黃河沖積平原，地形平坦。化工園區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。

區域發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。構造以斷裂為主，主要有田橋斷裂、巨野斷裂。

1.2 水文地質特征

受沉積物來源、古地理沉積環境及古氣候條件的制約，巨野高新化工產業園區孔隙地下水環境在空間上出現分帶現象，垂向上地下水水質存在咸—淡相互交替的多層結構特征，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。

化工園區的淺層孔隙水是礦化度大于2g/L的咸水，水化學類型屬SO4-Na·Ca·Mg型，水質較差。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、下含水系統無明顯的水力聯系。

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

2 建設項目地下水環境影響評價

2.1 評價等級的確定

巨野高新化工產業園區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，生產過程中會產生大量廢水，存在污染地下水的可能性。根據《環境影響評價技術導則地下水環境》（HJ610-2011），劃歸為Ⅰ類建設項目。

根據場地水文地質、工程地質特征，建設項目的污水排放強度及污染物類型，進行評價指標分級，結果見表1。

表1 評價指標劃分結果表

本項目為Ⅰ類建設項目，根據《環境影響評價技術導則地下水環境》（HJ610-2011），環境影響評價工作等級確定為二級。

2.2 地下水環境現狀評價

2.2.1 評價方法

采用《地下水質量標準》（GB/T14848-93）中的Ⅲ類標準進行評價，評價方法采用標準指數法評價。標準指數計算公式分為以下2種情況：

（1）對于評價標準為定值的水質因子，其標準指數計算公式為：

式中：Pi——第i個水質因子的標準指數（無量綱）；

Ci——第i個水質因子的監測濃度值，mg/L；

Csi——第i個水質因子的標準濃度值，mg/L。

（2）對于評價標準為區間值的水質因子（pH值），其標準指數計算公式為：

式中：PpH——pH的標準指數（無量綱）；

pH——pH監測值；

pHsu——標準中pH的上限值，mg/L；

pHsd——標準中pH的下限值，mg/L。

當標準指數大于1時，表明該水質因子已超過了規定的水質標準，指數值越大，超標越嚴重。

2.2.2 評價結果

根據調查評價結果，項目區地下水類型較為復雜，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；區內水質普遍較差，目前已不滿足Ⅲ類水飲用標準，其中Cl、TDS和總硬度普遍出現超標，其次為氟化物、亞硝酸鹽和硝酸鹽，并以TDS超標倍數最大。

根據評價區水文地質條件及污染源調查，區內Cl、TDS、總硬度和氟化物超標可能與地質環境背景值有關；亞硝酸鹽、硝酸鹽偏高可能與化肥及農村人畜糞便對地下水影響有關。

2.3 地下水環境預測及評價

擬建項目施工期較短，其建設施工、建設過程產生的生產、生活廢水較少，對地下水環境影響小。在項目建設過程中，需進行嚴格的防滲處理，生產過程中嚴格管控，發生連續泄露的可能性小。因此，重點對污水瞬時泄露狀態進行預測和評價。

2.3.1 預測因子、標準和方法

根據規劃區內現有煤化工行業的廢水水質情況，選取對地下水環境質量影響負荷較大的COD以及特征污染因子揮發酚進行預測。按照《地下水質量標準》（GB/T 14848—93）Ⅲ類水標準，COD、揮發酚超標范圍分別設定為3mg/L、0.002mg/L。

規劃區處在孔隙含水層之中，富水性能、滲透性能較為均值，水文地質條件相對簡單，選擇解析法進行預測。

2.3.2 預測模型的建立

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，且附近范圍內無敏感保護目標，因此，本次重點預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測，污染處理場區附近區域地下水位動態穩定，事故狀態下可概化為示蹤劑瞬時（事故時）注入的一維穩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，m2/d。

2.3.3 預測參數的選取

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測，關鍵在于模型參數的選取。污染物運移模型參數的確定如下：

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

（2）有防滲處理。擬建項目采取嚴格的防滲措施和監測措施，假定污染物發生泄漏至處理完畢時間為40天，污水處理站出現10m2的滲漏面積；根據滲水試驗，場區粘土層垂直滲透系數為4.62×10-7cm/s，根據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質量為0.016×1000×1700= 27200mg、揮發酚質量為0.016×1000×300=4800mg。

（2）水流速度（u）。根據巖土工程勘察數據，結合試驗資料，項目區潛水含水層的有效孔隙度n=0.013，K=2.6m/d；據調查，項目區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。參考Gelhar等人關于縱向彌散度與觀測尺度關系的理論，通常彌散度隨著溶質運移距離的增加而加大，這種現象稱之為水動力彌散尺度效應。具體表現為：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，溶質運移距離越大，所計算出的彌散度也越大。將收集到的水質模型中所使用的縱向彌散度αL繪在雙對數坐標紙上，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。基準尺度Ls是指研究區大小的度量，可用溶質運移到觀測孔的最大距離表示，或用計算區的近似最大內徑長度代替。

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

圖1 孔隙介質數值模型的lgαL—lgLs

（4）含水層厚度。根據區域內長期觀測資料，取本區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 瞬時泄露時污染預測

將確定的參數代入數學模型[（公式（3）]，便可得出COD和揮發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在含水層的最大預測濃度為0.06mg/L，在含水層超標時間為0.02d，最大超標距離小于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限值，詳見圖2。廢水滲漏后1d時，揮發酚在含水層的最大預測濃度為0.011mg/L，在含水層超標時間為5.63d，最大超標距離為1.13m；防滲條件下，泄漏點下游500m處洙水河處揮發酚最高濃度遠小于其超標限值，詳見圖3。

因此，在采取嚴格防滲及監測措施的條件下，廢水排放對地下水環境影響微弱。

圖2 瞬時泄漏對下游500m處洙水河COD污染預測曲線

圖3 瞬時泄漏對下游500m處洙水河揮發酚污染預測曲線

3 地下水環境保護措施

（1）控制措施。在工藝、管道、設備、污水儲存及處理構筑物采取相應措施，防止和降低污染物跑、冒、滴、漏，將污染物泄漏的環境風險事故降到最低程度；管線敷設盡量“可視化”，做到污染物“早發現、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。根據可能泄漏至地面區域污染物的性質和生產單元的構筑方式，將項目區劃分為重點污染防治區、一般污染防治區和非污染防治區，對不同的防治區進行不同發現和處理措施。

（3）監測措施。布設監測井，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/月的監測。采取措施對地下水監測有效和有序管理。

（4）應急響應措施。建立應急預案與應急處置系統，對整個項目區的供排水及水處理系統進行實時監測，及時發現項目區運行過程中可能造成地下水污染的問題。一旦發現地下水污染事故，立即啟動應急預案、采取應急措施控制地下水污染，并使污染得到治理。

4 結論

（1）根據調查結果，巨野高新化工產業園區易受污染的地下水主要是淺層空隙水，為Ⅲ類水。

（2）根據預測模型及相關參數，在采取嚴格防滲及監測措施的條件下，廢水排放對地下水環境影響微弱。

（3）根據化工工業園區特點，有針對性的提出了地下水環境保護措施。

[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環境監測報告（2011年度）[R].山東省魯南地質工程勘察院,2012.

[3]HJ 6l0-2011環境影響評價技術導則——地下水環境[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，現從事水文地質、工程地質、環境地質工作。