工業(yè)項(xiàng)目地下水污染監(jiān)測(cè)井布設(shè)方案的定量化研究

張正鑫，趙 江，曾 斌，李書(shū)濤

(1．中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)環(huán)境學(xué)院，湖北武漢430074; 2．中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院，湖北武漢430074)

工業(yè)項(xiàng)目地下水污染監(jiān)測(cè)井布設(shè)方案的定量化研究

張正鑫1，趙 江1，曾 斌1，李書(shū)濤2

(1．中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)環(huán)境學(xué)院，湖北武漢430074; 2．中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院，湖北武漢430074)

工業(yè)成品生產(chǎn)過(guò)程中各類裝置所產(chǎn)生的污染源嚴(yán)重威脅著工業(yè)建設(shè)項(xiàng)目廠區(qū)及其周邊地下水環(huán)境安全，對(duì)工業(yè)項(xiàng)目廠區(qū)及其周邊地下水水質(zhì)進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)則成為防控地下水污染風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵。以某石化項(xiàng)目為例，基于對(duì)研究區(qū)水文地質(zhì)條件的剖析和概化，通過(guò)野外水文地質(zhì)調(diào)查及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)獲取水文地質(zhì)參數(shù)，利用FEFLOW數(shù)值模擬軟件建立研究區(qū)地下水三維非穩(wěn)定滲流模型和溶質(zhì)運(yùn)移模型，分析預(yù)測(cè)設(shè)定工況下污染物隨地下水的遷移規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了地下水污染監(jiān)測(cè)井布設(shè)方案在時(shí)間和空間尺度上的定量化分析，并提出了合理且有效的監(jiān)控管理措施，可為工業(yè)項(xiàng)目地下水監(jiān)測(cè)井的精細(xì)化布設(shè)提供參考。

工業(yè)項(xiàng)目;地下水污染;監(jiān)測(cè)井布設(shè);FEFLOW;數(shù)值模擬

工業(yè)建設(shè)項(xiàng)目容易對(duì)地下水環(huán)境造成污染，而地下水污染監(jiān)測(cè)井的布設(shè)則可有效地監(jiān)測(cè)污染趨勢(shì)，從而保護(hù)地下水環(huán)境。在工業(yè)建設(shè)項(xiàng)目地下水污染監(jiān)測(cè)井布設(shè)時(shí)，傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)是基于水文地質(zhì)調(diào)查的目標(biāo)區(qū)地下水類型和水文地質(zhì)單元的分區(qū)情況布設(shè)監(jiān)測(cè)井，這種按經(jīng)驗(yàn)布設(shè)的地下水監(jiān)測(cè)井多為定性布井，對(duì)于井位及井深設(shè)計(jì)沒(méi)有定量依據(jù)，其控制性和代表性仍有待進(jìn)一步提高。目前相關(guān)研究主要集中在對(duì)已有地下水監(jiān)測(cè)井網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用的方法主要包括水文地質(zhì)分析法［1］、克立格法［2-3］、聚類分析法［4-5］、信息熵法［6-7］、統(tǒng)計(jì)學(xué)法［8］、數(shù)學(xué)規(guī)劃模型法［9-10］等，基本上是針對(duì)大區(qū)域監(jiān)測(cè)網(wǎng)的優(yōu)化，且以定性和半定量?jī)?yōu)化為主，缺少針對(duì)小區(qū)域工業(yè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)井網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

實(shí)踐共同體自1991年由美國(guó)伯克利大學(xué)的人類學(xué)家萊夫和溫格在《情境學(xué)習(xí)：合法的邊緣性參與》這一著作中首次提出以來(lái)，已應(yīng)用于包括教育在內(nèi)的很多領(lǐng)域，且收效顯著。實(shí)踐共同體是指一群有著共同關(guān)注點(diǎn)且對(duì)同一個(gè)問(wèn)題感興趣的人，在同一個(gè)實(shí)踐活動(dòng)中能相互影響，以提升自己在該領(lǐng)域中的專業(yè)知識(shí)和技能的組織形態(tài)。實(shí)踐共同體強(qiáng)調(diào)的是在實(shí)踐情境中通過(guò)有效互動(dòng)來(lái)提升個(gè)人的知識(shí)和技能，強(qiáng)調(diào)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性，這正好彌補(bǔ)了青年教師在提高自身教學(xué)水平時(shí)僅靠個(gè)人努力的缺點(diǎn)。

2011年我國(guó)《地下水環(huán)境評(píng)價(jià)導(dǎo)則》的發(fā)布，對(duì)工業(yè)項(xiàng)目地下水監(jiān)測(cè)提出了更高的要求，并促使研究人員開(kāi)始對(duì)地下水監(jiān)測(cè)井定量化布設(shè)進(jìn)行探索研究。如劉桂環(huán)［11］認(rèn)為污染源的分布與污染物在地下水中的擴(kuò)散形式是地下水污染監(jiān)測(cè)井布設(shè)的主要原則;李媛媛等［12］考慮污染場(chǎng)地的規(guī)模較小和其特殊性，認(rèn)為很多區(qū)域地下水污染普查的方法并不完全適用于污染場(chǎng)地，并結(jié)合地下水的分布及運(yùn)動(dòng)特征，從全面性、系統(tǒng)性、代表性、可行性、經(jīng)濟(jì)性五個(gè)方面闡述了污染場(chǎng)地地下水監(jiān)測(cè)布點(diǎn)應(yīng)遵循的基本原則;石磊等［13］分析了監(jiān)測(cè)井在化工廠區(qū)土壤和地下水污染監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，并定性布設(shè)了本底監(jiān)測(cè)井和污染源監(jiān)測(cè)井;夏大金等［14］以地下水系統(tǒng)比較脆弱的低丘區(qū)某工業(yè)場(chǎng)地項(xiàng)目為例，利用水質(zhì)模型模擬出該項(xiàng)目在非正常工況下可能污染物下滲到地下水系統(tǒng)中的運(yùn)移擴(kuò)散規(guī)律，并根據(jù)模擬結(jié)果制定出合理的觀測(cè)井布設(shè)方案和監(jiān)測(cè)頻率;譚承軍等［15］結(jié)合某核電廠址的水文地質(zhì)條件，闡述了水文地質(zhì)概念模型的建立以及地下水放射性監(jiān)測(cè)井井位的布設(shè)原則和具體方案;王寧濤等［16］運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了馬坑鐵礦地下水監(jiān)測(cè)井的布設(shè)，并實(shí)現(xiàn)了地下水水位突變預(yù)警功能。綜上研究可見(jiàn)，現(xiàn)有工業(yè)項(xiàng)目的地下水監(jiān)測(cè)井布設(shè)基本上依據(jù)水文地質(zhì)條件直接布設(shè)，或者結(jié)合數(shù)學(xué)模型加以輔助說(shuō)明和內(nèi)插結(jié)果，如今數(shù)值模擬技術(shù)廣泛應(yīng)用于地下水水量預(yù)測(cè)、溶質(zhì)運(yùn)移分析等領(lǐng)域，為地下水水量和水質(zhì)的定量化分析評(píng)價(jià)提供了理論依據(jù)，因此結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果指導(dǎo)地下水監(jiān)測(cè)井的布設(shè)，對(duì)于更加有效地監(jiān)控地下水污染有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本文以某石化項(xiàng)目為例，在調(diào)查分析研究區(qū)水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，建立了與之對(duì)應(yīng)的水文地質(zhì)概念模型，通過(guò)野外水文地質(zhì)調(diào)查及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)獲取水文地質(zhì)參數(shù)，利用地下水?dāng)?shù)值模擬軟件FEFLOW建立了研究區(qū)地下水三維非穩(wěn)定滲流模型和溶質(zhì)運(yùn)移模型，研究了石化廠區(qū)污染物在設(shè)定工況下的時(shí)空遷移規(guī)律，并據(jù)此布設(shè)地下水監(jiān)測(cè)井，以為工業(yè)項(xiàng)目地下水監(jiān)測(cè)井的精細(xì)化布設(shè)提供參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于湖北省某市丘陵地帶，地勢(shì)總體上西高東低，區(qū)內(nèi)最高海拔為228．50 m，最低海拔為53 m。研究區(qū)所在區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，四季分明，冬冷夏熱，年平均降水量為972．20 mm。

3．2 模擬結(jié)果及分析

石化類項(xiàng)目對(duì)地下水造成污染的情景一般有兩種:第一種情景為正常工況下埋入式裝置區(qū)的跑冒滴漏;第二種情景為事故工況下罐區(qū)爆炸泄漏?？紤]到第二種情景事故發(fā)生概率較小，且發(fā)生后能迅速被發(fā)現(xiàn)，并采取應(yīng)急措施，能快速地控制污染風(fēng)險(xiǎn)，而裝置區(qū)的跑冒滴漏很難察覺(jué)，因此在對(duì)地下水監(jiān)測(cè)時(shí)主要考慮第一種情景，即正常工況下埋入式裝置區(qū)的跑冒滴漏。

研究區(qū)內(nèi)斷裂不發(fā)育，無(wú)構(gòu)造影響，出露的地層主要為下第三系(E)及白堊系(K)泥質(zhì)粉砂巖和第四系(Q)全新統(tǒng)沖洪積物。第四系全新統(tǒng)沖洪積層和下第三系及白堊系強(qiáng)、中風(fēng)化的泥質(zhì)粉砂巖為研究區(qū)內(nèi)最主要的含水層，自上至下分別為:第四系全新統(tǒng)沖洪積層主要分布在研究區(qū)內(nèi)三條溝谷內(nèi)，為含黏性土粉砂或含粉砂質(zhì)黏土，粉砂含量較高，厚度為1～10 m;第四系以下基巖主要由下第三系和白堊系跑馬崗組地層構(gòu)成，這兩套地層巖性、風(fēng)化程度相似，均為泥質(zhì)粉砂巖，按巖石風(fēng)化程度從上往下依次細(xì)分為強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化、微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，這套碎屑巖上部強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖構(gòu)成裂隙含水層，強(qiáng)風(fēng)化層厚為3～15 m，中風(fēng)化層厚為25～32 m，隨著深度的增加，到微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層后，風(fēng)化裂隙發(fā)育降低，裂隙閉合，含水性和導(dǎo)水性也隨裂隙性質(zhì)的變化而逐漸減弱，成為研究區(qū)內(nèi)的相對(duì)隔水層。研究區(qū)內(nèi)第四系孔隙含水層和基巖裂隙含水層之間并無(wú)隔水層，兩者之間水力聯(lián)系緊密，具有統(tǒng)一的潛水面，屬于同一個(gè)潛水含水系統(tǒng)。

“汽車電子與仿真測(cè)試”是一門(mén)理論與實(shí)踐并重的研究生課程,教學(xué)需要注重技巧,才能夠提高教學(xué)效率,獲得更好的教學(xué)效果。活動(dòng)引導(dǎo)式教學(xué)方法作為“知行合一”教育理念的體現(xiàn),強(qiáng)調(diào)教師引導(dǎo),學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí),積極參與到教學(xué)環(huán)節(jié),適合于本課程的教學(xué),也獲得了比較好的效果。本課程已經(jīng)開(kāi)設(shè)了5輪,教學(xué)效果良好。學(xué)生、同行以及德方專家共同的評(píng)價(jià)是:課程設(shè)置合理實(shí)用,教授方法靈活,互動(dòng)頻繁,實(shí)踐環(huán)節(jié)所占比例重。

研究區(qū)主要接受大氣降水的補(bǔ)給，地下水徑流主要受地形控制，研究區(qū)北部的地下水主要向1、2號(hào)溝匯集，并順地勢(shì)沿溝谷總體向北東側(cè)徑流，最終排向地表水體竹皮河;研究區(qū)南部的地下水主要向3號(hào)溝匯集，并順地勢(shì)沿溝的走向向東南側(cè)徑流，最終排入地表水體東寶水庫(kù)，見(jiàn)圖1。受地形控制，三條溝谷是研究區(qū)內(nèi)地下水匯集與徑流的主要優(yōu)勢(shì)通道。

2 地下水?dāng)?shù)值模型的建立

2．1 模型概化

根據(jù)研究區(qū)水文地質(zhì)條件，可將研究區(qū)的水文地質(zhì)概念模型概化為具有非均質(zhì)、各向異性的地下水非穩(wěn)定滲流系統(tǒng)，其三維水文地質(zhì)概念模型見(jiàn)圖2。模型范圍基于ArcGIS平臺(tái)流域分析并結(jié)合水文地質(zhì)條件圈定。模型北部以地表河流為界，概化為定水頭邊界;模型西部以地下水分水嶺為界，地下水分水嶺邊界概化為零通量邊界，全長(zhǎng)約7．01 km;模型東部、南部大部分以地下水分水嶺為界，地下水分水嶺邊界概化為零通量邊界，全長(zhǎng)約3．54 km，模型東南端以地表水庫(kù)為界，概化為定水頭邊界，全長(zhǎng)約0．77 km。本次模擬區(qū)總面積約6．65 km2，基本構(gòu)成一個(gè)相對(duì)完整的水文地質(zhì)單元，模型具體邊界見(jiàn)圖3。模型頂面接受降雨補(bǔ)給，地表水體為排泄邊界，底面與下伏地層無(wú)水量交換。

圖1 研究區(qū)地下水徑流方向示意圖Fig．1 Schematic view of the groundwater flow direction of the study area

圖2 研究區(qū)三維水文地質(zhì)概念模型Fig．2 Three-dimensional hydrogeological conceptual model of the study area

模型結(jié)構(gòu)通過(guò)勘察資料及水文地質(zhì)條件確定。模型垂向自上往下依次分為三層:第一層為模擬區(qū)三條溝周圍分布的第四系孔隙含水層，層厚為1～10 m;第二層為強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖裂隙含水層，層厚為3～15 m;第三層為中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖裂隙含水層，層厚為25～32 m。第四系地層自溝谷向基巖山區(qū)逐漸尖滅，山區(qū)基巖裸露，模型空間結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。

圖3 概念模型邊界示意圖Fig．3 Boundary of the conceptual model

圖4 概念模型空間結(jié)構(gòu)圖Fig．4 Spatial structure of the conceptual model

根據(jù)上述概化的水文地質(zhì)概念模型，可以用以下地下水滲流偏微分方程及其定解條件來(lái)表示:

我國(guó)基坑在施工過(guò)程中已發(fā)生較多事故，大部分原因?yàn)榛又苓吅偷叵滤恢g沒(méi)有做好處理，導(dǎo)致傾覆危險(xiǎn)，本文通過(guò)介紹使用三軸攪拌樁應(yīng)用于止水帷幕中的優(yōu)點(diǎn)，今后在實(shí)際施工過(guò)程中應(yīng)更多的使用此類安全、快捷的方法，最大程度的保護(hù)施工人員的安全，為我國(guó)建筑行業(yè)樹(shù)立更加優(yōu)秀的形象。

式中:Ω為地下水滲流區(qū)域，根據(jù)概化模型，Ω為6．65 km2;H0為初始地下水位(m)，其取值將在后文給出;H1為指定水位(m);S1為第一類邊界水頭邊界;S2為第二類邊界流量邊界;μs為單位儲(chǔ)水系數(shù);Kxx、Kyy、Kzz分別為x、y、z主方向的滲透系數(shù)(m/ d);w為源匯項(xiàng)，包括蒸發(fā)、降雨入滲補(bǔ)給;q(x，y，z，t)為在邊界不同位置上不同時(shí)間的流量為水力梯度在邊界法線上的分量。

2．2 模型網(wǎng)格剖分

3.代謝障礙性肝硬變。由于代謝障礙引起肝細(xì)胞變性、壞死，繼而發(fā)生肝細(xì)胞再生和組織的增生，使肝小葉的正常結(jié)構(gòu)破壞，發(fā)生肝萎縮，變硬。肝表面散在黃豆、櫻桃大小硬實(shí)的小結(jié)節(jié)顯得高低不平。因膽汁沉著，肝可呈黃綠色。肝門(mén)淋巴結(jié)充血腫脹。

研究區(qū)污染物CODMn隨時(shí)間遷移的數(shù)值模擬結(jié)果見(jiàn)圖9和圖10。由圖9和圖10可見(jiàn)，在模擬初期，污染物CODMn下滲后直接進(jìn)入地下水中，污染暈向四周擴(kuò)散模擬;在模擬中后期，隨著時(shí)間的推移，污染暈在地下水徑流控制作用下逐步向東北部遷移擴(kuò)散，且污染物遷移擴(kuò)散方向與地表溝谷延伸方向同步，污染暈面積呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)，污染暈面積在第30年時(shí)達(dá)到最大。

模擬區(qū)地面高程數(shù)據(jù)采用研究區(qū)1∶1萬(wàn)矢量化數(shù)據(jù)，并利用ArcGIS軟件插值得到。即根據(jù)50個(gè)較均勻分布鉆孔鉆探資料并結(jié)合研究區(qū)地層資料，利用插值法獲取第四系地層、強(qiáng)風(fēng)化地層和中風(fēng)化地層的厚度值分布;再利用地表高程相應(yīng)減去每一層的厚度值，獲取每一層的高程數(shù)據(jù);最后將每一層的高程數(shù)據(jù)輸入FEFLOW數(shù)值模擬軟件后建立模擬區(qū)三維地質(zhì)模型，其中結(jié)點(diǎn)數(shù)為32 720個(gè)，有限單元數(shù)為47 856個(gè)。

將劃定的模擬區(qū)離散為不規(guī)則三角網(wǎng)格，三角網(wǎng)絡(luò)剖分則采用TMesh剖分方法，剖分過(guò)程嚴(yán)格遵循Delaunay法則，使三角網(wǎng)格內(nèi)的三角形內(nèi)角角度為銳角，三邊長(zhǎng)度盡量相等，三角網(wǎng)格中任一個(gè)三角形的外接圓范圍內(nèi)不會(huì)有其他點(diǎn)存在，在散點(diǎn)集可能形成的三角剖分中，Delaunay三角剖分所形成的三角形的最小角最大。模型平面上共剖分為8 180個(gè)節(jié)點(diǎn)，模型總共分為15 952個(gè)單元。

建立了以市長(zhǎng)為組長(zhǎng)、副市長(zhǎng)為副組長(zhǎng)，市委辦、市府辦以及21個(gè)職能部門(mén)主要領(lǐng)導(dǎo)為成員的試點(diǎn)工作領(lǐng)導(dǎo)小組。在水務(wù)局設(shè)立了日常事務(wù)工作辦公室，抽調(diào)了5名專職人員負(fù)責(zé)水資源管理制度試點(diǎn)工作。

2．3 模型參數(shù)選取及識(shí)別驗(yàn)證

根據(jù)抽水試驗(yàn)、滲水試驗(yàn)等水文地質(zhì)試驗(yàn)獲取本次模擬的水文地質(zhì)參數(shù)，模型校驗(yàn)需對(duì)模型進(jìn)行上百次運(yùn)算，參數(shù)校驗(yàn)除基于勘察資料外，主要采用“試錯(cuò)法”調(diào)整，最終擬合結(jié)果的合理性依據(jù)為研究區(qū)流場(chǎng)形態(tài)、模型收斂性、水位觀測(cè)孔擬合數(shù)量。根據(jù)模型識(shí)別驗(yàn)證，第一層滲透系數(shù)分區(qū)見(jiàn)圖5，第一層滲透系數(shù)分區(qū)及取值見(jiàn)表1，第二層和第三層滲透系數(shù)取值見(jiàn)表2。

圖5 第一層滲透系數(shù)分區(qū)圖Fig．5 Zoning map of the first layer coefficient of permeability

表1 第一層滲透系數(shù)分區(qū)及取值(m/d)Table 1 Zoning and values of the first layer coefficient of permeability(m/d)

表2 第二層和第三層滲透系數(shù)取值(m/d)Table 2 Second and third layer coefficient of permeability(m/d)

為了確定溶質(zhì)運(yùn)移所需要的核心參數(shù)彌散度，對(duì)研究區(qū)進(jìn)行了彌散試驗(yàn)。試驗(yàn)場(chǎng)選于地下水徑流帶，采用以試驗(yàn)孔為中心的同心圓布設(shè)方法，一個(gè)試驗(yàn)孔、兩個(gè)觀測(cè)孔，利用食鹽5 kg作為試劑一次性投放，試劑投放前對(duì)兩個(gè)觀測(cè)孔地下水中的Cl－、Na+含量進(jìn)行水樣采集檢測(cè)，作為初始數(shù)據(jù)，歷時(shí)11天32次取樣對(duì)Cl－含量進(jìn)行檢測(cè)，然后計(jì)算彌散度。

在考慮時(shí)間效應(yīng)的非穩(wěn)定流狀態(tài)下，模型選取2012年7月至2013年3月作為模擬區(qū)間，利用穩(wěn)定流狀態(tài)下模擬計(jì)算出的地下水流場(chǎng)作為初始流場(chǎng)，模擬計(jì)算非穩(wěn)定流狀態(tài)下地下水位的動(dòng)態(tài)變化情況，非穩(wěn)定流條件下研究區(qū)觀測(cè)孔(ZK11和ZK12)地下水月平均水位模擬值與實(shí)測(cè)值的對(duì)比見(jiàn)圖7和圖8。由圖7和圖8可見(jiàn)，觀測(cè)孔ZK11和ZK12的地下水位的模型模擬值與實(shí)測(cè)值擬合較好，說(shuō)明本次建立的數(shù)值模型客觀反映了研究區(qū)實(shí)際的水文地質(zhì)條件。

圖6 研究區(qū)地下水初始流場(chǎng)擬合圖Fig．6 Fitting figure of the initial groundwater flow field of the study area

圖7 觀測(cè)孔ZK11地下水月平均水位模擬值與實(shí)測(cè)值對(duì)比Fig．7 Comparison of the simulated and measured mean monthly groundwater level at the observation hole ZK11

圖8 觀測(cè)孔ZK12地下水月平均水位模擬值與實(shí)測(cè)值對(duì)比Fig．8 Comparison of the simulated and measured mean monthly groundwater level at the observation hole ZK12

2．4 溶質(zhì)運(yùn)移模型

地下水溶質(zhì)運(yùn)移的三維水動(dòng)力彌散方程的數(shù)學(xué)模型如下:

式中:右端前三項(xiàng)為彌散項(xiàng)，后三項(xiàng)為對(duì)流項(xiàng)，最后一項(xiàng)f為由于化學(xué)反應(yīng)或吸附解析所產(chǎn)生的溶質(zhì)的增量;Dxx、Dyy、Dzz分別為x、y、z三個(gè)主方向的彌散系數(shù);μx、μy、μz分別為x、y、z方向的實(shí)際水流速度(m/ s);c為溶質(zhì)濃度，Ω為溶質(zhì)滲流的區(qū)域(km2);c0為溶質(zhì)初始濃度。

根據(jù)模擬區(qū)厘定的水文地質(zhì)參數(shù)運(yùn)行模型，并通過(guò)各觀測(cè)水位點(diǎn)的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，校正構(gòu)建的地下水滲流數(shù)值模型。研究區(qū)地下水初始流場(chǎng)擬合結(jié)果見(jiàn)圖6。由圖6可見(jiàn)，模型模擬計(jì)算出的地下水初始流場(chǎng)與實(shí)測(cè)地下水初始流場(chǎng)擬合較好。

由于水動(dòng)力彌散尺度效應(yīng)的存在為模擬和預(yù)測(cè)地下水中溶質(zhì)在介質(zhì)中的運(yùn)移規(guī)律帶來(lái)了困難，因此本次彌散度的選取在彌散試驗(yàn)的基礎(chǔ)上結(jié)合Geihar等［17］對(duì)世界范圍內(nèi)所收集的59個(gè)大區(qū)域彌散資料進(jìn)行整理分析并綜合確定，最終確定的溶質(zhì)運(yùn)移模型參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 溶質(zhì)運(yùn)移模型參數(shù)Table 3 Parameters of the solute transport model

3 污染源強(qiáng)設(shè)定及模擬結(jié)果分析

3．1 污染源強(qiáng)設(shè)定

指分布式發(fā)電、儲(chǔ)能及負(fù)荷等在不同地點(diǎn)的分布情況。不同的分布情況將會(huì)對(duì)系統(tǒng)的電壓、潮流產(chǎn)生不同的影響。以空間分布為基礎(chǔ)，便于展開(kāi)潮流優(yōu)化與無(wú)功補(bǔ)償，是下一維度各類約束條件的基礎(chǔ)。

大學(xué)生就業(yè)能力的提升其實(shí)都是為了滿足企業(yè)對(duì)人才的需求。只有滿足了企業(yè)的需求，才能得到用人單位的認(rèn)可，從而使自己的價(jià)值得到企業(yè)的認(rèn)同和賞識(shí)。為了大學(xué)生就業(yè)能力的提升，學(xué)?？梢院鸵恍┳栽概囵B(yǎng)沒(méi)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的大學(xué)生的企業(yè)進(jìn)行合作，安排學(xué)生進(jìn)入企業(yè)實(shí)習(xí)，提高學(xué)生的應(yīng)變能力，使其將理論和實(shí)踐相結(jié)合，企業(yè)也可通過(guò)這樣的合作為本公司儲(chǔ)備一批人才。經(jīng)實(shí)踐證明，經(jīng)過(guò)實(shí)習(xí)的學(xué)生在畢業(yè)之后能更好的適應(yīng)社會(huì)、適應(yīng)工作、適應(yīng)新環(huán)境。因此，校企合作可以更好地提高大學(xué)生的就業(yè)能力。

本次選取的某石化項(xiàng)目產(chǎn)生污染的裝置主要有柴油加氫、渣油加氫、重整抽提、硫磺聯(lián)合裝置等裝置區(qū)，產(chǎn)生的特征污染物主要是苯、石油類、CODMn等。結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際情況，本文選取發(fā)生跑冒滴漏的裝置區(qū)為污染源地，并選取高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)為預(yù)測(cè)因子，根據(jù)工況分析設(shè)定CODMn滲漏量為841．259 kg/a，CODMn濃度為500 mg/L，持續(xù)滲漏，持續(xù)時(shí)間為項(xiàng)目30年運(yùn)營(yíng)期。

2.1.2高品質(zhì)天麻基地按道真烏天麻生長(zhǎng)的最佳效果選擇條件要求在1 500～2 000米的高寒山層，溫度適宜，森林資源豐富，水源充足，水質(zhì)清澈，達(dá)食用水的山泉水。常年空氣相對(duì)濕度保持在70%～90%。土壤要求酸堿度為中性壤土。高品麻基地周圍無(wú)污染源，冬季低溫不低于-5攝氏度。夏季高溫不高于28攝氏度的自然環(huán)境條件。

為了研究污染物隨時(shí)間遷移的規(guī)律，本次預(yù)測(cè)年限設(shè)定為發(fā)生泄漏1年、5年、10年、20年、30年后，評(píng)價(jià)的特征污染物參照我國(guó)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB /T14848—93)中相應(yīng)的 CODMn濃度限值(3 mg/L)，預(yù)測(cè)過(guò)程中CODMn濃度超過(guò)上述標(biāo)準(zhǔn)值的區(qū)域即為超標(biāo)區(qū)域。

人際情緒管理包括反應(yīng)依賴和反應(yīng)獨(dú)立兩種機(jī)制[6].反應(yīng)依賴過(guò)程有賴于他人反饋的質(zhì)量.只有對(duì)方給予支持性反應(yīng)時(shí)，有情緒困擾的個(gè)體傾訴完后才會(huì)感覺(jué)好些.反應(yīng)獨(dú)立過(guò)程也發(fā)生在社會(huì)交往情境下，但并不需要他人做出特定的反應(yīng)，傾訴本身就可以達(dá)到管理情緒的目的.

近年來(lái)，中國(guó)銀行云南省分行堅(jiān)持科技引領(lǐng)，大力發(fā)展金融科技，借助大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)、新手段，開(kāi)展產(chǎn)品與服務(wù)模式創(chuàng)新，研發(fā)推廣中銀E貸、中銀慧投、移動(dòng)柜臺(tái)等金融科技產(chǎn)品和終端，使傳統(tǒng)銀行服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化、智能化，為客戶提供更加便捷和人性化的服務(wù)。同時(shí)，創(chuàng)新應(yīng)用區(qū)塊鏈、人臉識(shí)別、指紋識(shí)別等生物識(shí)別技術(shù)，為客戶打造更加安全、快捷、方便的使用體驗(yàn)。

圖9 污染物CODMn遷移平面圖Fig．9 Plane of migration of the pollutant CODMn

圖10 污染物CODMn遷移剖面圖Fig．10 Profile of migration of the pollutant CODMn

根據(jù)設(shè)定的預(yù)測(cè)時(shí)間年限，該污染物超標(biāo)面積在第1年、5年、10年、20年、30年時(shí)分別為0．31 km2、0．42 km2、0．51 km2、0．64 km2、0．75 km2，平面遷移距離分別為55 m、135 m、205 m、325 m、450 m (見(jiàn)圖9);從剖面圖上看，污染暈在垂向上遷移距離分別為4．9 m、8．2 m、14．3 m、18．6 m、23．1 m (見(jiàn)圖10)，該污染物不僅污染第四系孔隙含水層，而且已經(jīng)污染下層裂隙水含水層。

根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果，實(shí)際運(yùn)行條件下裝置區(qū)的跑冒滴漏滲漏的污染物的確進(jìn)入了地下水環(huán)境，并且污染物主要沿地下水徑流優(yōu)勢(shì)通道遷移，在30年的運(yùn)行期內(nèi)最大的污染面積為0．75 km2，最大的水平遷移距離為532 m，最大垂向遷移距離為23．1 m，將對(duì)研究區(qū)地下水造成污染，并且威脅下游地表水體及民用水井的水質(zhì)安全。因此，有必要基于模擬結(jié)果，設(shè)計(jì)合理可靠的監(jiān)測(cè)井布設(shè)方案，從而防止污染物隨地下水徑流造成不可逆的地下水環(huán)境破壞。

4 監(jiān)測(cè)井布設(shè)方案定量化分析

地下水監(jiān)測(cè)是水文地質(zhì)條件與數(shù)值模型相結(jié)合，以污染物的空間遷移規(guī)律為導(dǎo)向，根據(jù)污染物遷移距離與時(shí)間的關(guān)系，合理設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)井的具體位置、數(shù)量、井深及布井時(shí)間等。

在共建這一年多來(lái)，作為西江廣東段的“西大門(mén)”，肇慶市政府積極作為，發(fā)動(dòng)了全市各方力量積極參與，各相關(guān)涉水部門(mén)全方位、多角度、立體化配合，為肇慶這一江水域的安全生產(chǎn)繃緊弦、卯足勁、動(dòng)真格，反響熱烈，效果顯著。

從研究區(qū)的水文地質(zhì)條件來(lái)看，該污染源地處于研究區(qū)中部北東走向U型溝谷內(nèi)，地勢(shì)由西南向北東傾斜，地下水賦存于第四系孔隙介質(zhì)和第三系及白堊系裂隙介質(zhì)，兩種含水介質(zhì)沒(méi)有隔水介質(zhì)，為統(tǒng)一的潛水含水層，地下水補(bǔ)給來(lái)源主要為西南方向上游地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給，地下水徑流主要受地形控制，由地勢(shì)較高的西南向北東向徑流和排泄，且該溝谷為研究區(qū)地下水徑流的優(yōu)勢(shì)通道，因此若污染物進(jìn)入地下水環(huán)境，污染物遷移除因?qū)α骱蛷浬⑾蛩闹苓w移外，主要將沿地下水的優(yōu)勢(shì)徑流方向即東北向遷移，并可能對(duì)下游地下水造成污染。通過(guò)研究區(qū)水文地質(zhì)條件的分析，若對(duì)該污染源地進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以初步確定監(jiān)測(cè)井應(yīng)在該區(qū)地下水徑流方向沿線以及污染源上游及其周邊布設(shè)。但為了有效地控制監(jiān)測(cè)成本，監(jiān)測(cè)井的具體空間分布位置和有效監(jiān)測(cè)時(shí)段需要基于數(shù)值模型計(jì)算出污染物在平面和剖面上隨時(shí)間遷移的距離及擴(kuò)散情況進(jìn)行確定?；诖?，本文將水文地質(zhì)條件分析與數(shù)值模擬相結(jié)合，對(duì)本次研究的監(jiān)測(cè)井布設(shè)方案給出定量分析結(jié)論。

數(shù)值模擬結(jié)果顯示，污染物在30年的遷移過(guò)程擴(kuò)散中，主要遷移擴(kuò)散方向與地表溝谷走向一致，隨著地下水沿污染源地東部徑流，污染物在第10年時(shí)遷移方向明顯向北轉(zhuǎn)折，污染物的平面遷移距離在第1年、5年、10年、20年、30年時(shí)分別為55 m、135 m、205 m、325 m、450 m，污染物的垂向遷移距離分別為4．9 m、8．2 m、14．3 m、18．6 m、23．1 m，該方向污染物遷移距離和擴(kuò)散面積最大，需要作為監(jiān)測(cè)井主要布設(shè)區(qū)域，據(jù)此布設(shè)監(jiān)測(cè)井 ZK4、ZK5、ZK6、ZK7、ZK8。研究區(qū)地質(zhì)資料顯示，含水層厚度大于20 m，為了滿足分層監(jiān)測(cè)的要求，根據(jù)污染物在前20年最大垂向遷移距離為18．6 m，ZK4、ZK5、ZK6、ZK7監(jiān)測(cè)井的井深設(shè)定為20 m，根據(jù)污染物在第30年時(shí)垂向遷移距離為23．1 m，ZK8監(jiān)測(cè)井的井深設(shè)定為25 m。

此外，污染物在30年的遷移過(guò)程中，污染物向周圍遷移情況為:上游和北部污染物遷移距離小，南部遷移距離大。其中，上游最遠(yuǎn)水平遷移距離為20 m，垂向遷移距離為10 m;北部最遠(yuǎn)水平遷移距離為30 m，垂向遷移距離為10 m;南部最遠(yuǎn)水平遷移距離為50 m，垂向遷移距離為10 m。因此，為了降低地下水污染風(fēng)險(xiǎn)，需要在西部、北部和南部布設(shè)監(jiān)測(cè)井ZK1、ZK2、ZK3進(jìn)行意外風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)。

為了最大程度地提高監(jiān)測(cè)效率，上述監(jiān)測(cè)井不需要同時(shí)布設(shè)，可以分級(jí)別進(jìn)行布設(shè)。對(duì)于監(jiān)測(cè)污染物是否進(jìn)入地下水環(huán)境的監(jiān)測(cè)井劃分為第一級(jí)監(jiān)測(cè)井，對(duì)于監(jiān)測(cè)污染物隨時(shí)間運(yùn)移規(guī)律的監(jiān)測(cè)井劃分為第二級(jí)監(jiān)測(cè)井。第一級(jí)監(jiān)測(cè)井需要在污染源存在時(shí)即項(xiàng)目裝置啟用時(shí)即第0年時(shí)就進(jìn)行布設(shè)，例如對(duì)地下水背景值進(jìn)行監(jiān)測(cè)(ZK1)、監(jiān)測(cè)污染源是否進(jìn)入了地下水環(huán)境(ZK2、ZK3);第二級(jí)監(jiān)測(cè)井的布設(shè)是基于污染物隨時(shí)間遷移規(guī)律的數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行布設(shè)，根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果，監(jiān)測(cè)井ZK4、ZK5、ZK6、ZK7、ZK8是為了監(jiān)測(cè)污染物在項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)1年、5年、10年、20年、30年后最有可能到達(dá)的位置，但監(jiān)測(cè)井ZK4還有監(jiān)測(cè)污染源是否進(jìn)入了地下水環(huán)境的功能，所以布設(shè)時(shí)間依次為第0年、第5年、第10年、第20年、第30年，考慮模擬結(jié)果可能與實(shí)際時(shí)間有些許誤差，布設(shè)時(shí)間可適當(dāng)提前。

據(jù)此，監(jiān)測(cè)井布設(shè)方案為布設(shè)8個(gè)監(jiān)測(cè)井，地下水監(jiān)測(cè)井平面分布位置見(jiàn)圖11，地下水監(jiān)測(cè)井布設(shè)的定量化參數(shù)見(jiàn)表4。

圖11 地下水監(jiān)測(cè)井分布位置圖Fig．11 Location distribution of groundwater monitoring wells

表4 地下水監(jiān)測(cè)井布設(shè)的定量化參數(shù)Table 4 Quantitative parameters of layout of groundwater monitoring wells

5 結(jié) 論

本文以某石化項(xiàng)目為例，基于研究區(qū)水文地質(zhì)條件，合理概化水文地質(zhì)概念模型，采用FEFLOW軟件進(jìn)行數(shù)值建模，基于設(shè)定工況下得到研究區(qū)地下水中污染物的遷移規(guī)律，并進(jìn)行地下水監(jiān)測(cè)井布設(shè)方案的定量分析，得出如下結(jié)論:

(1)地下水污染監(jiān)測(cè)井定量分析布設(shè)是水文地質(zhì)條件與數(shù)值模型相結(jié)合，以污染物的空間遷移規(guī)律為導(dǎo)向，根據(jù)污染物遷移距離與時(shí)間的關(guān)系，從而設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)井的具體位置、井深、數(shù)量及布設(shè)時(shí)間。

(2)對(duì)于工業(yè)建設(shè)項(xiàng)目的地下水監(jiān)測(cè)井布設(shè)方案，應(yīng)首先從水文地質(zhì)條件分析出發(fā)，初步確定監(jiān)測(cè)井應(yīng)布設(shè)于地下水集中徑流方向沿線以及污染源上游及其周邊;然后基于地下水三維非穩(wěn)定滲流模型和溶質(zhì)運(yùn)移模型得到污染物在地下水中的時(shí)空遷移規(guī)律;最后根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果，實(shí)現(xiàn)工業(yè)建設(shè)項(xiàng)目地下水污染監(jiān)測(cè)井布設(shè)方案在時(shí)間和空間尺度上的定量化分析布設(shè)。

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Quantitative Research of the Layout Scheme of Groundwater Pollution Monitoring Wells in Industrial Projects

ZHANG Zhengxin1，ZHAO Jiang1，ZENG Bin1，LI Shutao2
(1．School of Environmental Studies，China University of Geosciences，Wuhan430074，China; 2．Faculty of Engineering，China University of Geosciences，Wuhan430074，China)

With the rapid development of the national economy，the demand for industrial products is further intensified，but the complexity of the pollution generated by the various types of device of production process is a serious threat to groundwater in the project area and the safety of surrounding environment．Therefore，how to monitor the surrounding groundwater quality of the industrial projects more effectively is the key issue to prevent and control the risk of groundwater contamination．Taking a petrochemical project as an example，based on the analysis and generalization of the hydrogeological conditions of the study area，through the hydrogeologic field survey and the field test to obtain hydrogeological parameters，this paper uses the FEFLOW software to establish a three-dimensional numerical simulation of unsteady groundwater seepage model of the study area and solute transport models，analyzes and forecasts the migration of contamination in the groundwater of the setting conditions．The paper conducts quantitative analysis of the layout scheme of groundwater pollution monitoring wells in time and space scales，and also puts forward reasonable and effective monitoring and management measures，and thus provides a useful reference for refinement of the layout of groundwater monitoring wells in industrial projects．

industrial project;groundwater pollution;layout of monitoring well;FEFLOW;numerical simulation

X832

ADOI:10．13578/j．cnki．issn．1671-1556．2016．05．017

1671-1556(2016)05-0102-07

曾 斌(1980—)，男，博士，講師，主要從事工程水文地質(zhì)方面的研究。E-mail:8279299@qq．com

2016-03-08

2015-04-01

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(41572344)

張正鑫(1989—)，男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)楣こ趟牡刭|(zhì)。E-mail:1163134508@qq．com