礦區(qū)地下水環(huán)境影響評價(jià)的關(guān)鍵問題探討

任改娟，胡春雷，齊海云，回廣榮

（1. 河北省地礦局秦 皇島礦產(chǎn)水文工程地質(zhì)大隊(duì)，河北 秦皇島 066001；2. 中國環(huán)境管理干部學(xué)院，河北 秦皇島 066004）

礦區(qū)地下水環(huán)境影響評價(jià)的關(guān)鍵問題探討

任改娟1，胡春雷1，齊海云2*，回廣榮1

（1. 河北省地礦局秦 皇島礦產(chǎn)水文工程地質(zhì)大隊(duì)，河北 秦皇島 066001；2. 中國環(huán)境管理干部學(xué)院，河北 秦皇島 066004）

隨著人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，地下水環(huán)境問題日益嚴(yán)重，由于地下水環(huán)境影響具有隱蔽性和滯后性，在礦區(qū)建設(shè)生產(chǎn)前必須對地下水環(huán)境影響進(jìn)行評價(jià)。結(jié)合某擬建整合灰?guī)r礦的地下水環(huán)境影響評價(jià)，進(jìn)行了實(shí)例分析，確定了保護(hù)目標(biāo)、地下水環(huán)境影響識(shí)別、礦坑涌水量的計(jì)算、預(yù)測評價(jià)方法的選取等關(guān)鍵技術(shù)，以期為相似礦區(qū)地下水環(huán)境影響評價(jià)提供參考。

礦區(qū)；地下水；環(huán)境影響評價(jià)；關(guān)鍵問題

隨著人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，地下水環(huán)境問題日益突顯，引起了社會(huì)各界的高度關(guān)注。2011年6月1日，國家環(huán)保部正式實(shí)施了《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 地下水環(huán)境》（HJ 610-2011）（以下簡稱導(dǎo)則），要求以地下水作為供水水源及對地下水環(huán)境可能產(chǎn)生影響的建設(shè)項(xiàng)目，必須進(jìn)行地下水環(huán)境影響評價(jià)[1]。

地下水污染具有隱蔽性和滯后性，地下水環(huán)境影響評價(jià)是整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評價(jià)中較薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)[2，3]。礦山建設(shè)項(xiàng)目在開發(fā)生產(chǎn)過程中，由于人工降低地下水位以及礦石、廢石的堆放對地下水水位、水質(zhì)等產(chǎn)生影響，必須進(jìn)行地下水環(huán)境影響評價(jià)工作。

本研究以河北省撫寧縣某制灰、建筑石料用擬整合灰?guī)r礦為例，旨在探討礦區(qū)地下水環(huán)境影響評價(jià)中存在的關(guān)鍵問題。

1 礦區(qū)概況

1.1 自然地理概況

擬整合礦區(qū)位于秦皇島市撫寧縣境內(nèi)，地處燕山山地向渤海平原的過渡地帶，海拔標(biāo)高50～374 m，地形平坦。南臨渤海，屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)型大陸性氣候，多年平均降水量671 mm，降水多集中在6～8月，多年平均蒸發(fā)量1 400.83 mm。洋河從礦區(qū)東部1 km處流過，礦區(qū)周邊僅有少量季節(jié)性溪流。洋河水庫位于礦區(qū)北東1 km處。受地形控制，水庫與礦區(qū)為兩個(gè)不同的水文地質(zhì)單元，兩者之間水力聯(lián)系不密切。

礦區(qū)表層巖性為粉質(zhì)粘土，下部為中粗砂、礫石等。礦區(qū)位于山前徑流補(bǔ)給區(qū)，接受西部山區(qū)大氣降水的側(cè)向補(bǔ)給。

1.2 水文地質(zhì)概況

礦區(qū)地下水類型主要為裸露型碳酸鹽巖巖溶裂隙水，巖性主要為寒武系灰?guī)r，水位埋深大于20 m，富水性不均勻，單井單位涌水量一般小于5 m3/（h·m），水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Ca型水，礦化度500.8 mg/L。

礦區(qū)地下水位受大氣降水、地形地貌影響明顯，同時(shí)受人工開采的影響，地下水流向總趨勢自西向東，由山前流向河谷[4]。礦區(qū)位于山前徑流補(bǔ)給區(qū)，接受東北部山區(qū)大氣降水的側(cè)向補(bǔ)給。本區(qū)地下水的主要排泄方式為地下徑流、蒸發(fā)、人工開采。

2 評價(jià)過程中關(guān)鍵問題分析

通過對已完成的一些礦區(qū)地下水環(huán)境影響評價(jià)案例的分析，探討了露天開采礦區(qū)開展地下水環(huán)境影響評價(jià)工作的關(guān)鍵技術(shù)問題。

2.1 地下水環(huán)境影響識(shí)別

根據(jù)導(dǎo)則附錄A中不同類型建設(shè)項(xiàng)目地下水環(huán)境影響識(shí)別矩陣，分析建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)行和服務(wù)期滿后三個(gè)階段的工程特征，分別識(shí)別其正常與事故兩種狀態(tài)下的環(huán)境影響。對于隨著生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間推移對地下水環(huán)境影響有可能加劇的建設(shè)項(xiàng)目，還應(yīng)按生產(chǎn)運(yùn)行初期、中期和后期分別進(jìn)行環(huán)境影響識(shí)別，根據(jù)地下水水質(zhì)、水位產(chǎn)生的環(huán)境水文地質(zhì)問題選取合理的現(xiàn)狀和預(yù)測評價(jià)因子。

該礦山通過分析，確定現(xiàn)狀和預(yù)測評價(jià)因子為地下水流場。

2.2 評價(jià)范圍、保護(hù)目標(biāo)的確定

地下水環(huán)境影響評價(jià)范圍以能說明地下水環(huán)境現(xiàn)狀和建設(shè)項(xiàng)目可能污染的地下水區(qū)域的基本狀況為原則，導(dǎo)則規(guī)定一級建設(shè)項(xiàng)目評價(jià)范圍不小于50 km2，三級評價(jià)范圍可小于20 km2?？梢姡u價(jià)等級越高，評價(jià)范圍越大。在實(shí)際工作中，評價(jià)范圍應(yīng)根據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)條件確定，著重考慮礦區(qū)所處的水文地質(zhì)單元，即一個(gè)完整的地下水補(bǔ)給、徑流、排泄的范圍。對于水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦區(qū)，如何確定其評價(jià)范圍，控水構(gòu)造不容忽視，評價(jià)范圍可根據(jù)地下水補(bǔ)徑排條件適當(dāng)拓寬，盡量包括存在污染源的補(bǔ)給區(qū)和地下水利用率高的排泄區(qū)[5]。

確定保護(hù)目標(biāo)是地下水環(huán)境影響評價(jià)的重要環(huán)節(jié)，一般建設(shè)項(xiàng)目，最常見的地下水保護(hù)目標(biāo)為生活供水水源地、熱水、礦泉水、溫泉、生態(tài)濕地、河流、地下水庫等環(huán)境敏感區(qū)。

該礦區(qū)為Ⅲ類建設(shè)項(xiàng)目三級評價(jià)，評價(jià)范圍為一個(gè)完整的20 km2的水文地質(zhì)單元，保護(hù)目標(biāo)為評價(jià)范圍內(nèi)地下水，主要為評價(jià)范圍內(nèi)的3個(gè)村莊的飲用水水源，即第四系沖洪積物孔隙含水層和基巖裂隙含水層，保護(hù)級別為《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848-93）Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 礦坑涌水量的確定

本礦區(qū)位于低山丘陵區(qū)，礦體開采方式為露天開采，最低開采標(biāo)高50 m。充水水源為大氣降水和巖溶裂隙水。礦坑涌水量為礦坑地下涌水量和露天采場降水匯入量之和。

2.3.1 礦坑地下涌水量

根據(jù)《河北省撫寧縣某制灰、建筑石料用灰?guī)r礦資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告》中的抽水試驗(yàn)資料，采用“大井法”對礦坑地下水涌水量進(jìn)行預(yù)測[6]。根據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)條件采用潛水完整井公式進(jìn)行計(jì)算[7]：

式中：Q為最低開采標(biāo)高50 m礦坑涌水量，m3/d；K為滲透系數(shù)，m/d；H為潛水含水層厚度，m；S為礦坑水位降深，m；R0為引用影響半徑，m；r0為礦坑引用半徑，m；R為影響半徑，m；F為礦坑面積，m2。

經(jīng)計(jì)算，該礦區(qū)地下水涌水量為723 m3/d。

2.3.2 露天采場降水匯入量

露天采場降水匯入量根據(jù)下面公式進(jìn)行計(jì)算：

式中：Qa為露天采場雨季日平均降水匯入量，m3/d；F為礦坑面積，m2；Aa為歷年雨季日平均降水量，m/d；Qmax為露天采場雨季一日可能最大降水匯入量，m3/d；Amax為歷年雨季一日最大降水量，m/d。

采用撫寧縣雨量站觀測資料，降水系列為1957—2012年，雨季日平均降水量為歷年6～9月份日平均值。分別就各個(gè)采場以歷年雨季日均降水量和歷年雨季一日最大降水量單獨(dú)進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)果為Qa=1 653 m3/d，Qmax=126 987 m3/d。

2.3.3 礦坑涌水量

雨季日平均礦坑涌水量為2 376 m3/d，雨季一日最大礦坑涌水量為127 710 m3/d。

2.4 預(yù)測評價(jià)方法的選取

地下水環(huán)境影響預(yù)測應(yīng)包括建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)行和服務(wù)期滿后三個(gè)階段，對于可能造成地下水水質(zhì)污染的建設(shè)項(xiàng)目還應(yīng)給出污染物正常排放和事故排放兩種工況的預(yù)測結(jié)果。

地下水環(huán)境影響評價(jià)的預(yù)測方法主要有數(shù)值法、解析法、水均衡法、水文分析法、開采試驗(yàn)法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法、水文地質(zhì)類比法等。在實(shí)際工作中，應(yīng)根據(jù)評價(jià)目的、評價(jià)方法的適用范圍和已有資料情況選擇合適的評價(jià)方法。如何根據(jù)實(shí)際的水動(dòng)力條件選取恰當(dāng)?shù)牡叵滤|(zhì)評價(jià)模型，需要對水文地質(zhì)條件、地下水溶質(zhì)運(yùn)移模式及經(jīng)驗(yàn)參數(shù)等調(diào)查清楚，這是地下水環(huán)境影響評價(jià)的難點(diǎn)。

依據(jù)導(dǎo)則按不同建設(shè)項(xiàng)目類別分級指標(biāo)要求確定評價(jià)工作等級，當(dāng)評價(jià)等級為一級和二級時(shí)，地下水環(huán)境影響預(yù)測應(yīng)選用數(shù)值法。

數(shù)值法公式及其解法較為復(fù)雜，一般情況下人為難以運(yùn)算，基本選擇計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行運(yùn)算。目前較為流行的地下水模擬軟件有Visual Modflow、 GMS、Waterloo、Feflow等，根據(jù)實(shí)際情況及需要，選擇合適的軟件進(jìn)行模擬。

該礦山建設(shè)項(xiàng)目評價(jià)等級為三級，本次預(yù)測采用解析法進(jìn)行評價(jià)。

2.4.1 預(yù)測模型

根據(jù)礦區(qū)實(shí)際情況以及對礦區(qū)水文地質(zhì)條件概化情況，采用潛水含水層無限邊界群井開采公式作為預(yù)測模型。

式中：H0為潛水含水層初始厚度，m；h為預(yù)測點(diǎn)穩(wěn)定含水層厚度，m；k為含水層滲透系數(shù)，m/d；i為開采井編號，從1到n；Qi為第i開采井開采量，m3/d；ri為預(yù)測點(diǎn)到抽水井i的距離，m；Ri為第i開采井的影響半徑，m。

2.4.2 模型參數(shù)的確定

根據(jù)《河北省撫寧縣某制灰、建筑石料用灰?guī)r礦資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告》，可以確定模型中的H0= 59.8 m，h=30 m，Q=1 518.9 m3/d，r=287.2 m，通過分析礦區(qū)實(shí)際情況以及參考?xì)v史經(jīng)驗(yàn)值，確定k=0.047 m/d。

2.4.3 預(yù)測結(jié)果

利用模型反復(fù)運(yùn)算，可以得到礦區(qū)開采的影響半徑為372.5 m。本次評價(jià)的敏感點(diǎn)為評價(jià)區(qū)內(nèi)的3個(gè)村莊，其中礦區(qū)邊界與附近村莊距離最小的為400 m，礦區(qū)與最近村莊之間的距離大于礦山開采的影響半徑，所以礦山在開采過程中對周圍村莊的地下水水位影響小。

3 結(jié)論

地下水環(huán)境影響評價(jià)工作目前處于起步階段，本研究通過對礦山地下水環(huán)境影響評價(jià)關(guān)鍵問題的探討，確定了保護(hù)目標(biāo)、地下水環(huán)境影響識(shí)別、礦坑涌水量的計(jì)算、預(yù)測評價(jià)的方法選取等關(guān)鍵技術(shù)，可為相似礦區(qū)地下水環(huán)境影響評價(jià)提供參考。

[1]環(huán)境保護(hù)部.HJ 610-2011環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則——地下水環(huán)境[S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2011.

[2]朱學(xué)愚，錢孝星.地下水環(huán)境影響評價(jià)的工作要點(diǎn)[J].水資源保護(hù)，1998（4）：48-53.

[3]左銳，王金生，楊潔，等.濱海石化項(xiàng)目地下水環(huán)境影響評價(jià)的關(guān)鍵問題[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2010，37（3）：97-101.

[4]郝文輝，任改娟，貢長青.基于MATLAB的灰色模型對秦皇島市區(qū)地下水水位的預(yù)測[J].中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，20（2）：61-64.

[5]龔星，陳植華，孫璐.地下水環(huán)境影響評價(jià)若干關(guān)鍵問題探討[J].安全與環(huán)境工程，2013，20（2）：95-99.

[6]凌志敏，張新群.礦山環(huán)評之礦坑涌水量預(yù)測方法[J].西部探礦工程，2010（1）：170-172，179.

[7]薛禹群，朱學(xué)愚，吳吉春，等.地下水動(dòng)力學(xué)［M］.北京：地質(zhì)出版社，1997.

（編輯：周利海）

Discussion on Key Problems of Groundwater Environmental Impact Assessment in Mining Area

Ren Gaijuan1,Hu Chunlei1,Qi Haiyun2*,Hui Guangrong1
（1.Qinhuangdao Team of Mineral and Hydrogeology and Engineering Geology,Hebei Bureau of Geoexploration,Qinhuangdao Hebei 066001,China；2.Environmental Management College of China, Qinhuangdao Hebei 066004,China）

With the rapid development of the social economy,the groundwater environmental problems are becoming more and more serious.Due to the concealment and retardation of groundwater contamination,the assessment of original groundwater environment is necessary before the mining construction.Based on a certain limestone mine's groundwater environmental impact assessment, carried out example analysis,defined the key techniques of determining protecting object,identifying groundwater environment effect,calculating the water yield and selecting the prediction evaluation method,so as to provide some experience for the groundwater environmental assessment of similar mines.

mining；groundwater；environmental impact assessment；key problems

X824

A 文章編號：1008-813X（2014）05-0001-04

10.13358 /j.issn.1008-813x.2014.05.10

2014-07-05

任改娟（1980-），女，陜西寶雞人，畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)水文水資源工程專業(yè)，碩士，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)工作。

＊通訊作者：齊海云（1981-），女，河北灤縣人，畢業(yè)于南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，碩士，講師，主要從事水環(huán)境影響評價(jià)研究。