巨野高新化工園區(qū)地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)研究

葉進(jìn)霞

（山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東兗州272100）

巨野高新化工園區(qū)地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)研究

葉進(jìn)霞*

（山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東兗州272100）

地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)是建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境評(píng)價(jià)工作的重要組成部分。以巨野高新化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)為例，進(jìn)行了評(píng)價(jià)等級(jí)的確定，對(duì)地下水環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查評(píng)價(jià)，根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)特點(diǎn)，選擇解析法建立預(yù)測(cè)模型，并確定各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)。巨野高新化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)地下水已經(jīng)不滿足Ⅲ類水飲用標(biāo)準(zhǔn)，在采取嚴(yán)格防滲及監(jiān)測(cè)措施的條件下，廢水排放對(duì)地下水環(huán)境影響微弱。

地下水；環(huán)境影響評(píng)價(jià)；保護(hù)措施；巨野高新化工園區(qū)

地下水是生活用水和工農(nóng)業(yè)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(yán)重，據(jù)國(guó)土資源部的調(diào)查，平原地區(qū)淺層地下水中，60%已經(jīng)不能飲用，如何防治地下水環(huán)境污染值得研究。巨野高新化工園區(qū)建設(shè)、生產(chǎn)過(guò)程中，可能對(duì)地下水環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，結(jié)合地下水水質(zhì)、水文地質(zhì)條件對(duì)建設(shè)項(xiàng)目地下水現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)建設(shè)項(xiàng)目可能造成的地下水環(huán)境影響進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)，是必要的。

1 區(qū)域概況

1.1 地理地質(zhì)特征

巨野高新化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)屬于黃河沖積平原，地形平坦。化工園區(qū)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(qū)域發(fā)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(gòu)造以斷裂為主，主要有田橋斷裂、巨野斷裂。

1.2 水文地質(zhì)特征

受沉積物來(lái)源、古地理沉積環(huán)境及古氣候條件的制約，巨野高新化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)孔隙地下水環(huán)境在空間上出現(xiàn)分帶現(xiàn)象，垂向上地下水水質(zhì)存在咸—淡相互交替的多層結(jié)構(gòu)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(qū)的淺層孔隙水是礦化度大于2g/L的咸水，水化學(xué)類型屬SO4-Na·Ca·Mg型，水質(zhì)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(bǔ)給方式主要為大氣降水入滲補(bǔ)給和洙水河汛期的側(cè)向徑流補(bǔ)給。受地形平緩的影響，地下徑流由西北向東南流動(dòng)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(wěn)定，滲透性較差、富水性差的砂層，補(bǔ)給條件極差，與上、下含水系統(tǒng)無(wú)明顯的水力聯(lián)系。

深層孔隙水為淡水，富水性較弱，中上部連續(xù)性、透水性較好，底部連續(xù)性較差，地下水的運(yùn)動(dòng)以水平徑流為主。

2 建設(shè)項(xiàng)目地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)

2.1 評(píng)價(jià)等級(jí)的確定

巨野高新化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)水源主要是引黃河水為主，不開(kāi)采地下水，不會(huì)對(duì)地下水流場(chǎng)造成影響；以煤化工和石油化工為主，生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量廢水，存在污染地下水的可能性。根據(jù)《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則地下水環(huán)境》（HJ610-2011），劃歸為Ⅰ類建設(shè)項(xiàng)目。

根據(jù)場(chǎng)地水文地質(zhì)、工程地質(zhì)特征，建設(shè)項(xiàng)目的污水排放強(qiáng)度及污染物類型，進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分結(jié)果表

本項(xiàng)目為Ⅰ類建設(shè)項(xiàng)目，根據(jù)《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則地下水環(huán)境》（HJ610-2011），環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作等級(jí)確定為二級(jí)。

2.2 地下水環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

2.2.1 評(píng)價(jià)方法

采用《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-93）中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)方法采用標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法評(píng)價(jià)。標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)計(jì)算公式分為以下2種情況：

（1）對(duì)于評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為定值的水質(zhì)因子，其標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)計(jì)算公式為：

式中：Pi——第i個(gè)水質(zhì)因子的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)（無(wú)量綱）；

Ci——第i個(gè)水質(zhì)因子的監(jiān)測(cè)濃度值，mg/L；

Csi——第i個(gè)水質(zhì)因子的標(biāo)準(zhǔn)濃度值，mg/L。

（2）對(duì)于評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為區(qū)間值的水質(zhì)因子（pH值），其標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)計(jì)算公式為：

式中：PpH——pH的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)（無(wú)量綱）；

pH——pH監(jiān)測(cè)值；

pHsu——標(biāo)準(zhǔn)中pH的上限值，mg/L；

pHsd——標(biāo)準(zhǔn)中pH的下限值，mg/L。

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)大于1時(shí)，表明該水質(zhì)因子已超過(guò)了規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，指數(shù)值越大，超標(biāo)越嚴(yán)重。

2.2.2 評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)調(diào)查評(píng)價(jià)結(jié)果，項(xiàng)目區(qū)地下水類型較為復(fù)雜，陰離子含量以Cl-、SO2-4離子為主，陽(yáng)離子以Na+、Mg+型為主，多為咸水；區(qū)內(nèi)水質(zhì)普遍較差，目前已不滿足Ⅲ類水飲用標(biāo)準(zhǔn)，其中Cl、TDS和總硬度普遍出現(xiàn)超標(biāo)，其次為氟化物、亞硝酸鹽和硝酸鹽，并以TDS超標(biāo)倍數(shù)最大。

根據(jù)評(píng)價(jià)區(qū)水文地質(zhì)條件及污染源調(diào)查，區(qū)內(nèi)Cl、TDS、總硬度和氟化物超標(biāo)可能與地質(zhì)環(huán)境背景值有關(guān)；亞硝酸鹽、硝酸鹽偏高可能與化肥及農(nóng)村人畜糞便對(duì)地下水影響有關(guān)。

2.3 地下水環(huán)境預(yù)測(cè)及評(píng)價(jià)

擬建項(xiàng)目施工期較短，其建設(shè)施工、建設(shè)過(guò)程產(chǎn)生的生產(chǎn)、生活廢水較少，對(duì)地下水環(huán)境影響小。在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，需進(jìn)行嚴(yán)格的防滲處理，生產(chǎn)過(guò)程中嚴(yán)格管控，發(fā)生連續(xù)泄露的可能性小。因此，重點(diǎn)對(duì)污水瞬時(shí)泄露狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。

2.3.1 預(yù)測(cè)因子、標(biāo)準(zhǔn)和方法

根據(jù)規(guī)劃區(qū)內(nèi)現(xiàn)有煤化工行業(yè)的廢水水質(zhì)情況，選取對(duì)地下水環(huán)境質(zhì)量影響負(fù)荷較大的COD以及特征污染因子揮發(fā)酚進(jìn)行預(yù)測(cè)。按照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848—93）Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，COD、揮發(fā)酚超標(biāo)范圍分別設(shè)定為3mg/L、0.002mg/L。

規(guī)劃區(qū)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(zhì)條件相對(duì)簡(jiǎn)單，選擇解析法進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2.3.2 預(yù)測(cè)模型的建立

水動(dòng)力彌散以平行地下水流動(dòng)的方向?yàn)閤軸正方向（縱向），垂直于地下水流向?yàn)閥軸，由于y軸方向污染物運(yùn)移距離較小，且附近范圍內(nèi)無(wú)敏感保護(hù)目標(biāo)，因此，本次重點(diǎn)預(yù)測(cè)在沿地下水水流方向污染物運(yùn)移情況。

瞬時(shí)滲漏時(shí)，不考慮包氣帶防污性能帶來(lái)的吸附作用和時(shí)間滯后問(wèn)題，取污染物原始濃度隨污水沿垂直方向直接進(jìn)入到含水層進(jìn)行預(yù)測(cè)，污染處理場(chǎng)區(qū)附近區(qū)域地下水位動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，事故狀態(tài)下可概化為示蹤劑瞬時(shí)（事故時(shí)）注入的一維穩(wěn)定流動(dòng)一維水動(dòng)力彌散問(wèn)題。取平行地下水流動(dòng)方向?yàn)閤軸正方向，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(diǎn)的距離，m；

t——時(shí)間，d；

C(x，t)——t時(shí)刻x處的示蹤劑濃度，mg/L；

m——注入的示蹤劑質(zhì)量，kg；

w——橫截面面積，m2；

u——水流速度，m/d；

n——有效孔隙度，無(wú)量綱；

DL——縱向彌散系數(shù)，m2/d。

2.3.3 預(yù)測(cè)參數(shù)的選取

利用所選取的污染物遷移模型，能否達(dá)到對(duì)污染物遷移過(guò)程的合理預(yù)測(cè)，關(guān)鍵在于模型參數(shù)的選取。污染物運(yùn)移模型參數(shù)的確定如下：

（1）注入的示蹤劑質(zhì)量或濃度：無(wú)防滲處理、監(jiān)測(cè)措施：按風(fēng)險(xiǎn)事故最大可信度原則，各污染因子的質(zhì)量濃度本次均取其最大值，COD質(zhì)量濃度為1700mg/L、揮發(fā)酚質(zhì)量濃度為300mg/L。

（2）有防滲處理。擬建項(xiàng)目采取嚴(yán)格的防滲措施和監(jiān)測(cè)措施，假定污染物發(fā)生泄漏至處理完畢時(shí)間為40天，污水處理站出現(xiàn)10m2的滲漏面積；根據(jù)滲水試驗(yàn)，場(chǎng)區(qū)粘土層垂直滲透系數(shù)為4.62×10-7cm/s，根據(jù)達(dá)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(zhì)量為0.016×1000×1700= 27200mg、揮發(fā)酚質(zhì)量為0.016×1000×300=4800mg。

（2）水流速度（u）。根據(jù)巖土工程勘察數(shù)據(jù)，結(jié)合試驗(yàn)資料，項(xiàng)目區(qū)潛水含水層的有效孔隙度n=0.013，K=2.6m/d；據(jù)調(diào)查，項(xiàng)目區(qū)地下水由北西向南東徑流，水力梯度在0.45‰左右，考慮開(kāi)采影響取1‰計(jì)算。u= v/n=KI/n=2.6m/d×1/1000/0.013=0.20m/d。

（3）彌散參數(shù)。參考Gelhar等人關(guān)于縱向彌散度與觀測(cè)尺度關(guān)系的理論，通常彌散度隨著溶質(zhì)運(yùn)移距離的增加而加大，這種現(xiàn)象稱之為水動(dòng)力彌散尺度效應(yīng)。具體表現(xiàn)為：野外彌散試驗(yàn)所求出的彌散度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在實(shí)驗(yàn)室所測(cè)出的值；即使是同一含水層，溶質(zhì)運(yùn)移距離越大，所計(jì)算出的彌散度也越大。將收集到的水質(zhì)模型中所使用的縱向彌散度αL繪在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)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?；鶞?zhǔn)尺度Ls是指研究區(qū)大小的度量，可用溶質(zhì)運(yùn)移到觀測(cè)孔的最大距離表示，或用計(jì)算區(qū)的近似最大內(nèi)徑長(zhǎng)度代替。

參考以往研究成果，考慮到污染源距下游主要保護(hù)目標(biāo)距離在2000m以內(nèi)，此次計(jì)算區(qū)范圍0～2000m，對(duì)應(yīng)縱向彌散度介于1～10之間，取彌散度參數(shù)值取值5.5。由此計(jì)算場(chǎng)區(qū)含水層中的縱向彌散系數(shù)：DL=αL×u=5.5×0.20m/d=1.1m2/d。

圖1 孔隙介質(zhì)數(shù)值模型的lgαL—lgLs

（4）含水層厚度。根據(jù)區(qū)域內(nèi)長(zhǎng)期觀測(cè)資料，取本區(qū)淺層孔隙含水巖組平均厚度為7.5m。

（5）進(jìn)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(jì)算的直徑再乘以含水層厚度作為水平擴(kuò)散的橫截面積：3.57m×7.5m=26.78m2。

2.3.4 瞬時(shí)泄露時(shí)污染預(yù)測(cè)

將確定的參數(shù)代入數(shù)學(xué)模型[（公式（3）]，便可得出COD和揮發(fā)酚胺在含水層中沿地下水流方向運(yùn)移時(shí)濃度的變化情況。廢水滲漏后1d時(shí)，COD在含水層的最大預(yù)測(cè)濃度為0.06mg/L，在含水層超標(biāo)時(shí)間為0.02d，最大超標(biāo)距離小于1m；防滲條件下，泄漏點(diǎn)下游500m處洙水河處COD最高濃度遠(yuǎn)小于其超標(biāo)限值，詳見(jiàn)圖2。廢水滲漏后1d時(shí)，揮發(fā)酚在含水層的最大預(yù)測(cè)濃度為0.011mg/L，在含水層超標(biāo)時(shí)間為5.63d，最大超標(biāo)距離為1.13m；防滲條件下，泄漏點(diǎn)下游500m處洙水河處揮發(fā)酚最高濃度遠(yuǎn)小于其超標(biāo)限值，詳見(jiàn)圖3。

因此，在采取嚴(yán)格防滲及監(jiān)測(cè)措施的條件下，廢水排放對(duì)地下水環(huán)境影響微弱。

圖2 瞬時(shí)泄漏對(duì)下游500m處洙水河COD污染預(yù)測(cè)曲線

圖3 瞬時(shí)泄漏對(duì)下游500m處洙水河揮發(fā)酚污染預(yù)測(cè)曲線

3 地下水環(huán)境保護(hù)措施

（1）控制措施。在工藝、管道、設(shè)備、污水儲(chǔ)存及處理構(gòu)筑物采取相應(yīng)措施，防止和降低污染物跑、冒、滴、漏，將污染物泄漏的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故降到最低程度；管線敷設(shè)盡量“可視化”，做到污染物“早發(fā)現(xiàn)、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(jù)可能泄漏至地面區(qū)域污染物的性質(zhì)和生產(chǎn)單元的構(gòu)筑方式，將項(xiàng)目區(qū)劃分為重點(diǎn)污染防治區(qū)、一般污染防治區(qū)和非污染防治區(qū)，對(duì)不同的防治區(qū)進(jìn)行不同發(fā)現(xiàn)和處理措施。

（3）監(jiān)測(cè)措施。布設(shè)監(jiān)測(cè)井，重點(diǎn)對(duì)第四系淺層孔隙水進(jìn)行地下水流向上游1次/2月和下游1次/月的監(jiān)測(cè)。采取措施對(duì)地下水監(jiān)測(cè)有效和有序管理。

（4）應(yīng)急響應(yīng)措施。建立應(yīng)急預(yù)案與應(yīng)急處置系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)項(xiàng)目區(qū)的供排水及水處理系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目區(qū)運(yùn)行過(guò)程中可能造成地下水污染的問(wèn)題。一旦發(fā)現(xiàn)地下水污染事故，立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案、采取應(yīng)急措施控制地下水污染，并使污染得到治理。

4 結(jié)論

（1）根據(jù)調(diào)查結(jié)果，巨野高新化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)易受污染的地下水主要是淺層空隙水，為Ⅲ類水。

（2）根據(jù)預(yù)測(cè)模型及相關(guān)參數(shù)，在采取嚴(yán)格防滲及監(jiān)測(cè)措施的條件下，廢水排放對(duì)地下水環(huán)境影響微弱。

（3）根據(jù)化工工業(yè)園區(qū)特點(diǎn)，有針對(duì)性的提出了地下水環(huán)境保護(hù)措施。

[1]許志峰,張志祥,劉曉霞.曲堤煤礦開(kāi)采對(duì)地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)研究[J].地下水,2014,36(1):4-5.

[2]山東省菏澤市地下水及地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)告（2011年度）[R].山東省魯南地質(zhì)工程勘察院,2012.

[3]HJ 6l0-2011環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則——地下水環(huán)境[S].

F470

A

1004-5716(2015)08-0102-04

2014-09-05

葉進(jìn)霞（1977-），男（漢族），山東東平人，工程師，現(xiàn)從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)工作。