某冶煉廠地下水環境影響預測評價

方 寶

（廣東省地質局第九地質大隊，廣東 東莞 523000）

通過建立地下水污染源概念模型，采用數值模擬軟件，預測和評價建設項目實施過程中對地下水環境可能造成的直接影響和間接危害，為建設項目選址決策、工程設計和環境管理提供科學依據。

1 項目概況

擬建冶煉廠選址位于花都區赤坭鎮十八嶺，地理坐標為N 23°40'14.23"，E 114°13'45.71"。選址東南面為省道S119，直線距離約為850m，現無道路相連，建設時需另行建設進場道路與省道相連，沿途無居民點。廢水主要有垃圾滲濾液和其他污水，垃圾滲濾液主要來源于垃圾儲存坑，為高濃度有機廢水。其他污水包括：卸料區的清洗廢水、冶煉爐排污廢水、循環冷卻系統排水、廠區生活污水等。

2 地下水環境現狀

據區域水文地質資料和本次評價進行的水文地質調查資料，在以本項目為中心的東西寬5.5km和南北長5.4km共29.7km2的調查評價區域范圍內，按地下水的賦存條件、含水層的水理性質和水力特征可分為：松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類裂隙溶洞水、紅層孔隙裂隙水、層狀巖類裂隙水四大類型。據本次水文地質勘查的4個水文地質勘探孔實測資料，單個鉆孔的涌水量僅為1.8m3/d～54.0m3/d，平均28.55m3/d，富水性屬貧乏級別。經試坑法滲水試驗，場地內主要包氣帶－坡殘積砂質粘性土3個試驗點的滲透系數為1.15×10-6cm/s～4.43×10-5cm/s，該層屬弱透水層。

3 地下水環境預測

3.1 地下水污染源概念模型

①模擬范圍：本次污染運移模擬范圍為廣東省冶煉廠項目所在次級水文地質單元，范圍面積約為1.0km2。②初始和邊界條件：本模型主要關心污染源的遷移，因此不需要初始條件。在計算流場時，四周認為給一類水頭邊界。本文以場地為中心選擇了500m，如果污染物運移超過此距離，則需要擴大污染評價的范圍。

3.2 地下水污染運移數值模擬

（1）數學模型。本次污染物模擬預測過程不考慮污染物在含水層中的吸附、揮發、生物化學反應，僅考慮污染物運移過程中對流、彌散作用。地下水中溶質運移的數學模型可表示為：

（2）模擬軟件選擇。本次工作采用GMS模擬系統中的MODFLOW和MT3D建模。MT3D可以用來模擬可溶性污染物在地下水中的對流、彌散、擴散作用和一些基本的化學反應過程，能夠有效處理各種邊界條件和外部源匯項。

（3）網格剖分。根據GMS的要求，對研究區進行矩形網格剖分，平面上按10m×10m正方形網格將計算區域剖分為100行、100列，有效單元格共10000個網格。

（4）參數設置和污染物泄露速率評價。模擬區含水層縱向彌散度為20m，橫向彌散度為縱向彌散度的0.2倍。最大泄露速率可以根據達西定律估算，假設污染物在地表附近集聚，根據場地勘探結論取包氣帶的滲透系數1.578×10-5cm/s（0.0136m/d）為無防滲措施下單位面積污水的泄漏速率。

（5）模擬時間確定。根據本項目運行周期是30年，因此模擬預測時間設置為30年，時間步長模擬器會根據計算過程自動調整，最大時間步長控制在30天。

4 預測結果

本次模擬，針對無防滲措施及事故工況下地下水污染物在不同時段的擴散范圍、超標范圍和對敏感目標的影響進行模擬預測。

泄漏速率根據項目工程平面分布圖污染物泄露面積（垃圾儲存坑）和勘查獲得的包氣帶的滲透系數進行量算，量算結果見表1。此情景條件下的地下水污染擴散模擬結果見表2，主要污染物Pb擴散范圍見圖1。

根據量算結果和模擬擴算結果，泄露發生后，模擬期內，CODCr最大污染影響范圍為47608m2，30年暈最大運移距離為360m；NH3-N最大污染影響范圍為48673m2，30年暈最大運移距離為352m；Pb最大污染影響范圍為39580m2，30年暈最大運移距離為210m。

表1 事故發生污染物泄漏速率統計表

表2 污染物運移擴散面積統計表

5 地下水環境保護措施

針對項目可能發生的地下水污染，地下水污染防治措施按照“源頭控制、末端防治、污染監控、應急響應”相結合的原則，從污染物的產生、入滲、擴散、應急響應全階段進行控制。根據可能進入地下水環境的各種有毒有害原輔材料、中間物料和產品的泄漏（含跑、冒、滴、漏）量及其他各類污染物的性質、產生量和排放量，劃分污染防治區，提出不同區域的地面防滲方案，給出具體的防滲材料及防滲標準要求，建立防滲設施的檢漏系統。

圖1 30年后Pb擴散范圍

6 結論

本次采用GMS模擬軟件預測和評價項目場地地下水環境影響，結論如下：根據污染物的擴散情況提出相應的對策，設計部門應對冶煉廠區工程布局進行重新調整，將垃圾池、滲濾液處理區等易發生滲漏事故的污染源移到場區分水嶺的西側并將場地硬底化的水泥地板往西傾斜，嚴防污染物往東擴散進入東部的巖溶地下水系統。