新疆吉木薩爾縣天宇華鑫熱電工程項目水文地質特征與地下水評價

何志強

摘要：吉木薩爾縣位于天山北麓博格達峰北東側，準噶爾盆地東南緣。總的地勢南北部高，中部低。本文在對工作區地層特征、構造特征及廠區水文地質特征進行分析基礎上，進而對地下水質量進行評價，最后通過建立污染物在地下水運移數值模擬模型，對地下水環境影響預測結果進行分析與評價，同時提出了地下水環境保護措施，對以后的工作具有十分重要的指導意義。

關鍵詞：新疆吉木薩爾縣；天宇華鑫熱電工程項目；水文地質特征；地下水評價

擬建的熱電廠廠址為吉木薩爾縣北三臺循環經濟工業園區，東距吉木薩爾縣城35km，熱電廠距$303省道140m。廠區位于山前沖洪積傾斜平原區，海拔高程728m-606m，最大相對高差122m。總體地勢南高北低，地形坡降5%左右，地勢平坦開闊，組成物主要為沖洪積砂卵石、漂礫。地表發育少量小沖溝，切割深度0.5m-0.8m不等。

1.地層特征

評價區從石炭系到第四系均有出露，石炭系主要分布在山區，主要巖性為火山熔巖、碎屑巖等。二疊系與中新生界分布在泉子街盆地北側，為一套陸相一瀉湖相碎屑沉積巖。上第三系泥巖夾礫巖在山麓地帶出露，白堊系僅在北部卡拉麥里低山丘陵西側及南部的溝谷中有零星出露，其他地段未見該層出露。第四系廣布于山前及平原地帶。

評價區侵入巖的規模和出露的面積均很小，為一些淺層中基性及次火山巖，以及少量酸性巖，它們成巖株，巖枝或脈狀產出，與圍巖以70°～80°的陡傾角接觸。主要巖性為輝綠玢巖、花崗巖、鈉長斑巖、碳斑巖及閃長巖等。

2.地質構造

評價區大地構造上位于北天山地槽褶皺帶的烏魯木齊山前拗陷東部的泉子街斷陷盆地內，區內地質構造較為復雜。泉子街斷陷：北以千佛洞斷裂為界，南以三工河一西臺子山前斷層為界，平面形態為一楔形。構造線方向為北西300°～310°。其特點是斷陷夾于兩條主要南傾逆斷層之間，其間還有一系列平行斷裂，構成“疊瓦式”構造。由于逆斷層性質決定了斷陷內南側基底低洼，堆積較厚，北側基底抬高，甚至出露地表。

3.廠區水文地質條件

3.1地下水類型及特征

評價區地下水類型為多層結構承壓水，本次在灰場區施工勘探孔5眼，均揭穿灰場地表以下承壓水隔水頂板。勘探深度141m內，承壓水水頭高度為623.96m-631.03m，根據本次抽水試驗成果，其承壓水單井涌水量為141.55m3/d-295.92m3/d，富水性中等。其水化學類型為SO，·HC03-Na·Ca型或CL·SO₄-Na·Ca型，礦化度0.36g/L-0.671g，L，pH值7.97-8.35，水質較好，宜于生活飲用。根據抽水試驗成果，綜合滲透系數0.37m/d-1.429m/d，影響半徑為25.68m-83.80m。

3.2包氣帶特性

根據本次勘察，廠址區承壓水水位35.1Mm-44.08m，因此包氣帶厚度為35.04m-44.08m不等，包氣帶巖性主要為亞砂土、黏土等。包氣帶巖性為亞砂土、砂礫石等，根據滲水試驗，滲透系數0.0017cm/s-0.0019cm/s，平均為0.0018cm/s。參照包氣帶防污性能分級標準，廠址區第四系覆蓋層垂向滲透系數大于10cm/s，天然防滲性能弱。

4.地下水環境質量評價

根據《地下水環境質量標準》（GB/T14848-93）監測要求，監測項目有：Fe、氨氮、氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、F-、CODer、溶解性總固體、cu、Pb、zn、cd、Mn、c0、Hg、As、C1、石油類、酚、氰、總硬度、PH等23項。采用單項評價標準指數法評價。在豐水期除亞硝酸鹽和CODer外，其他監測指標《地下水環境質量標準》（GB/T14848-93）中Ⅲ類標準限值要求，在超標因子中，亞硝酸鹽超標率為44.4%，超標倍數0.35倍-5.2倍；CODer超標率為77.7%，超標倍數0.30倍-5.57倍，評價區地下水質量較差。在平水期4眼監測井除亞硝酸鹽和Fe外，其他監測指標《地下水環境質量標準》（GB/T14848-93）中Ⅲ類標準限值要求，在超標因子中，亞硝酸鹽超標率為100%，超標倍數6.0倍-14.0倍；Fe超標率為66.6%，超標倍數2.13倍-6.97倍，評價區地下水質量較差。

5.污染物在地下水運移數值模擬模型

根據事故工況下包氣帶數值模擬的結果，各污染物在滲漏437天后到達地下水位。下面通過建立地下水溶質運移模型來模擬污染物的運移。此處考慮最不利情況，假定在污染物到達潛水含水層并達到最大濃度，以各污染物的該濃度值進行源強計算，在水文地質概念模型的基礎上預測污染物在地下水中的運移。

根據水文地質模型的模擬計算結果，按模型模擬得到的地下水流場，考慮污染物在地下水中的運動以彌散與對流方式為主，地下水污染模擬過程中未考慮污染物在含水層的吸附、揮發、生物化學反應，模型中各項參數予以保守性考慮。

5.1地下水溶質運移模型

描述某種污染物k的三維、非穩定溶質運移模型可用如下偏微分方程來表示：

本次二維、非穩定的溶質運移模型利用visualmodflow中的MT3DMS模塊進行預測計算。

5.2源匯項及邊界條件的給定

模擬區內的自然條件相對穩定，主要表現在降雨量、蒸發量等氣象要素年際變化不大，模擬區地下水系統的源匯項基本不變。

5.3彌散度的給定

水動力彌散尺度效應的存在，難以通過野外或室內彌散試驗獲得真實的彌散度。因此，本次評價參考前人的研究成果，依據圖1，評價區對應的彌散度應介于1m～10m之間，按照偏保守的評價原則，本次模擬縱向彌散度參數值取10m，橫向彌散度參數值取1m。

6.地下水環境影響預測結果分析與評價結論

運營期，在正常工況下，如果是裝置區或罐區等可視場所發生硬化面破損，即使有物料或污水等泄漏，按目前電廠的管理規范，必須及時采取措施，不可能任由物料或污水漫流滲漏，而對于泄漏初期短時間物料暴露而污染的少量土壤，則會盡快通過挖出進行處置，不會任其滲入地下水。正常工況下建設項目對地下水環境影響不大。

運營期，在事故工況下，各裝置區破損發生泄漏會對包氣帶造成一定程度的影響。各污染物滲漏437天后對含水層造成的影響。在包氣帶影響預測基礎上，不考慮包氣帶對污染物的自凈、吸附、生化作用等阻滯效應，地下水污染模擬預測結果顯示：在模擬期內，各裝置中污染物滲漏對含水層造成污染，并出現局部超標現象。廢水處理站發生滲漏后各污染物會對含水層造成污染，并出現局部超標現象。

綜上所述，在正常工況下項目對地下水影響較小；在事故工況下，各類污染因子的滲漏會在短期內對局部含水層產生影響，造成局部地下水水質超標，但是在運行期末不會對含水層產生影響，并且對農村分散式飲用水源井不產生產生污染。

7.地下水環境保護措施

對項目生產區地面進行全面防滲處理，及時將泄漏/滲漏的物料和廢水收集處理，有效地防止污染物滲入地下。

7.1污染防治區的劃分

根據廠區各生產、生活功能單元可能產生污染的地區，劃分為重點污染防治區、一般污染防治區和非污染防治區，對廠區可能泄漏污染物的地面進行防滲處理，可有效防治污染物滲入地下，并及時地將滲漏/泄漏的污染物收集并進行集中處理，并對灰場采取防滲措施。

7.2分區防治措施

根據防滲參照的標準和規范，結合目前施工過程中的可操作性和技術水平，針對不同的防滲區域采用典型的防滲措施如下，在具體設計中應根據實際情況在滿足防滲標準的前提下做必要的調整。廠區重點防滲區的滲透系數要求小于10cm/s，

一般防滲區滲透系數10cm/s和10cm/s之間，根據項目所在地的水文地質條件，一般防滲區防滲系數應小于1.0×10cm/s。endprint