濱海地區(qū)某鋼鐵項(xiàng)目環(huán)境水文地質(zhì)勘查與分析

文福利,彭 娟,葉榮華

(1. 寧波冶金勘察設(shè)計(jì)研究股份有限公司,浙江 寧波 315041；2. 寧波市軌道交通集團(tuán)有限公司,浙江 寧波 315101)

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濱海地區(qū)某鋼鐵項(xiàng)目環(huán)境水文地質(zhì)勘查與分析

文福利1,彭 娟1,葉榮華2

(1. 寧波冶金勘察設(shè)計(jì)研究股份有限公司,浙江 寧波 315041；2. 寧波市軌道交通集團(tuán)有限公司,浙江 寧波 315101)

結(jié)合濱海地區(qū)某鋼鐵項(xiàng)目,采用水文地質(zhì)調(diào)查、抽水試驗(yàn)、滲水試驗(yàn)、現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)等多種水文地質(zhì)勘查方法,查明了評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)的環(huán)境水文地質(zhì)條件與特征,獲得了預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)所需的水文地質(zhì)參數(shù),從而為項(xiàng)目下階段的地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)提供了基礎(chǔ)資料,也可作為類似工程的場(chǎng)地環(huán)境水文地質(zhì)勘查工作的參考。

水文地質(zhì)；抽水試驗(yàn)；滲水試驗(yàn)；現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)；鋼鐵項(xiàng)目

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的快速推進(jìn),目前地下水正普遍受到因大規(guī)模開發(fā)建設(shè)活動(dòng)引起的污染威脅,由此產(chǎn)生的環(huán)境水文地質(zhì)問題日益嚴(yán)重[1-3]。地下水一旦受到污染,就會(huì)造成影響范圍廣,治理難度大,修復(fù)所需時(shí)間長(zhǎng)。鋼鐵工業(yè)是工業(yè)化國(guó)家最重要的基礎(chǔ)工業(yè),是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),然而鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過程中往往會(huì)產(chǎn)生大量環(huán)境污染物,廢水、廢渣均可能對(duì)地下水造成污染影響[4-5]。因此，在鋼鐵項(xiàng)目建設(shè)前期,必須對(duì)場(chǎng)地周邊一定區(qū)域內(nèi)的環(huán)境水文地質(zhì)條件進(jìn)行勘查與分析。

擬建鋼鐵項(xiàng)目位于浙江省寧波市北侖區(qū),由主廠區(qū)、焦化廠區(qū)和配套項(xiàng)目渣處理廠區(qū)三部分組成,總占地面積2.93 km2,其中主廠區(qū)距寧波市區(qū)約38 km。為滿足建設(shè)項(xiàng)目地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)的需要,根據(jù)項(xiàng)目的工程布局和周邊水文地質(zhì)條件,確定評(píng)價(jià)范圍為包含主廠區(qū)、焦化廠區(qū)、渣處理廠區(qū)的多邊形,面積約53 km2,其中東西長(zhǎng)約10 km,南北寬約6 km。

1 工程地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦,河流池塘交錯(cuò)密布,地勢(shì)向海岸方向略傾斜,坡度小于0.1%,地面標(biāo)高1.9～3.8 m,地貌類型主要包括堆積地貌、侵蝕剝蝕地貌和海積地貌。

1.2 地基土特征

評(píng)價(jià)區(qū)地層由第四紀(jì)沉積地層和侏羅系上統(tǒng)基巖組成。全新世Q4地層主要為淤泥黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土,平均厚度約28 m；晚更新世Q3地層主要為粉質(zhì)黏土,平均厚度約21 m；中更新世Q2地層主要為粉質(zhì)黏土、含礫粉質(zhì)黏土、含黏性土碎礫石,平均厚度約25 m；侏羅系上統(tǒng)基巖為高塢組晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r。典型地質(zhì)剖見圖1。

圖1 評(píng)價(jià)區(qū)典型地質(zhì)剖面

2 水文地質(zhì)條件

2.1 含水層特征

評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)含水層可劃分為兩種類型：分布于平原表層的松散巖類孔隙潛水和條帶狀分布于平原深部的松散巖類孔隙承壓水,具體見表1。評(píng)價(jià)區(qū)含水層分布見圖2。

表1 評(píng)價(jià)區(qū)含水層劃分

圖2 評(píng)價(jià)區(qū)含水層分布

潛水主要為海積黏性土和淤泥質(zhì)土孔隙潛水,廣泛分布于評(píng)價(jià)區(qū)平原表部,巖性為黃褐色黏性土和灰色淤泥質(zhì)土,淤泥質(zhì)土局部含粉細(xì)砂透鏡體,含水量小,靜止水位埋深0.4～2.0 m。

承壓水包括第Ⅰ孔隙承壓含水層和第Ⅱ孔隙承壓含水層,評(píng)價(jià)區(qū)外上游溝谷地區(qū),兩承壓含水層間沒有明顯的隔水層,受大氣降水補(bǔ)給,屬潛水性質(zhì),延伸到評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)則埋于平原深部,兩承壓含水層間隔一層黏性土。第Ⅰ孔隙承壓含水層巖性為黃褐色砂礫石含少量黏性土,頂板埋深45～65 m,厚度2.0～15.2 m,靜止水位埋深0.7～1.5 m。第Ⅱ孔隙承壓含水層巖性為灰黃色、褐黃色的含黏性土砂礫石,頂板埋深57～76 m,厚度5.4～14.1 m,靜止水位埋深0.5～2.0 m。

2.2 隔水層特征

第Ⅰ隔水層主要為全新統(tǒng)下組海積層、全新統(tǒng)中組海積層和上更新統(tǒng)上組海積層。全新統(tǒng)下組海積層主要為灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土,平均層厚15.9 m,分布穩(wěn)定。全新統(tǒng)中組海積層以灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土為主,流塑,薄層狀構(gòu)造,平均層厚9.3 m,分布穩(wěn)定。上更新統(tǒng)上組海積層主要為灰色、灰褐色粉質(zhì)黏土,軟—可塑,含較多植物碎屑,平均層厚8.9 m,分布穩(wěn)定。

第Ⅱ隔水層主要為中更新統(tǒng)上組沖湖積層。普遍分布于平原深部,灰色、灰綠色粉質(zhì)黏土,可塑—硬塑,平均層厚8.4 m,分布穩(wěn)定。

2.3 地下水補(bǔ)給、徑流與排泄特征

孔隙潛水含水層主要受大氣降水補(bǔ)給,徑流微弱,主要通過蒸發(fā)排泄。第Ⅰ、Ⅱ承壓含水層自然條件下不接受地表水補(bǔ)給和大氣降水。

由于承壓含水層由北向南(表現(xiàn)為由平原向山區(qū))埋藏逐漸變淺,評(píng)價(jià)區(qū)南部溝谷中、上部直接出露地表,接受大氣和地表水的滲入補(bǔ)給,形成淡水；溝谷下部至平原地區(qū),補(bǔ)給條件差,多為咸水。另外,由于近年工程勘察項(xiàng)目劇增,勘探孔在評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)星羅棋布,其中大批鉆孔往往穿透第Ⅰ、Ⅱ承壓含水層,由于鉆探施工基本未采取有效封孔措施,可能導(dǎo)致地表污水、淺層孔隙潛水補(bǔ)給深層地下水,加速了承壓水體的污染。

平原區(qū)承壓含水層埋藏深,現(xiàn)有水道未切割到含水層,故與天然狀態(tài)下的地下水無水力聯(lián)系。含水層?xùn)|、西、南三側(cè)均為基巖區(qū),巖石透水性極差,組成了較好的隔水邊界,阻止了深部孔隙水的側(cè)向排泄。含水層向北延伸至海域,因地下水水位與海平面接近,使得水平徑流緩慢,即使局部存在天然通道,地下水向海域的排泄量也有限,加之評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)多年前已禁止開采地下水,故承壓水的排泄主要為含水層之間的互排。

2.4 地下水資源狀況

評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)自來水覆蓋區(qū)域的地下水資源已施行禁止開采管理,僅個(gè)別農(nóng)戶家保留有水井,水源為上部潛水,平時(shí)僅用于洗滌。評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)飲用水水源主要來自周邊兩個(gè)水庫(kù),工業(yè)用水主要來自周邊兩個(gè)水庫(kù),還包括再生水和河道取水,農(nóng)業(yè)用水主要為河道取水。評(píng)價(jià)區(qū)南部外側(cè)山區(qū)分布有六個(gè)備用集中式飲用水水源地,主要用于工業(yè)用水、河網(wǎng)供水、備用自來水供水和少量居民供水。

3 水文地質(zhì)試驗(yàn)

3.1 鉆探與成井

成孔采用XY-1型鉆機(jī),清水回轉(zhuǎn)鉆進(jìn),潛水井的井深統(tǒng)一取10 m,承壓水井的井深為測(cè)試含水層以下2 m。成孔前先進(jìn)行鉆孔取芯,準(zhǔn)確查明含水層巖性和位置后,采用直徑500 mm的鉆具進(jìn)行擴(kuò)孔。過濾管和井管為直徑130 mm的PVC管,擴(kuò)孔完成后,在含水層位置下濾管,濾管長(zhǎng)度略大于含水層厚度,濾管外包濾網(wǎng),濾管上部井管高出地面約200 mm,確定濾管連接穩(wěn)固后,填入礫料。對(duì)于承壓水層,礫料填至含水層頂板上部2～3 m時(shí),進(jìn)行簡(jiǎn)單洗孔,要求達(dá)到孔內(nèi)出水基本清凈,然后再測(cè)量礫料位置,確保礫料填至含水層頂板以上2～3 m,礫料上部采用泥球止水。

3.2 抽水試驗(yàn)

評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)共布置4組抽水試驗(yàn),分別對(duì)松散地層潛水(13#、14#)和承壓水(16#、18#)進(jìn)行單孔抽水試驗(yàn),其中潛水完整井采用非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn),承壓水完整井采用穩(wěn)定流抽水試驗(yàn),抽水試驗(yàn)曲線見圖3～6,抽水試驗(yàn)成果見表2。

表2 抽水試驗(yàn)成果

圖3 潛水抽水試驗(yàn)曲線(13#井)

圖4 潛水抽水試驗(yàn)曲線(14#井)

圖5 承壓水抽水試驗(yàn)曲線(16#井)

圖6 承壓水抽水試驗(yàn)曲線(18#井)

3.3 滲水試驗(yàn)

評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)包氣帶巖土層有兩層：第一層為全新世晚期海相粉質(zhì)黏土,廣泛分布于評(píng)價(jià)區(qū)表層,由南至北(山前到海邊)厚度逐漸減小,山前厚度為1.5～2.5 m,海岸線厚度一般僅0.5 m,甚至缺失；第二層為填土,主要為塘渣、山皮土(含礫砂粉質(zhì)黏土),分布于廠區(qū)、道路和居民區(qū)等,厚度一般為0.5～1.5 m,局部大于1.5 m。

包氣帶是降水入滲補(bǔ)給地下水的通道,也是防止廢污水對(duì)地下水造成污染的保護(hù)層[6]。利用滲水試驗(yàn)測(cè)定包氣帶非飽和松散巖層的滲透系數(shù)是地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)中十分重要的一步。本次采用精度較高的雙環(huán)法滲水試驗(yàn),共布置4個(gè)滲水試驗(yàn)點(diǎn)(S1～S4),試驗(yàn)點(diǎn)土層均為山皮土,滲水試驗(yàn)曲線見圖7～10,滲水試驗(yàn)成果見表3。第一層全新世晚期海相粉質(zhì)黏土的滲透系數(shù)參考鄰近場(chǎng)地的勘察資料,垂直滲透系數(shù)取1.06×10-6cm/s,水平滲透系數(shù)取4.03×10-7cm/s。

表3 滲水試驗(yàn)成果

圖7 滲水試驗(yàn)曲線(S1點(diǎn))

圖8 滲水試驗(yàn)曲線(S2點(diǎn))

圖9 滲水試驗(yàn)曲線(S3點(diǎn))

圖10 滲水試驗(yàn)曲線(S4點(diǎn))

4 地下水環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)

4.1 地下水環(huán)境問題

由于評(píng)價(jià)區(qū)緊鄰海域,地理位置特殊,漲潮時(shí)海水倒灌,造成臨海區(qū)域土質(zhì)和地下水水質(zhì)污染。地下水環(huán)境問題主要是由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及生活污水排放滲入地下從而對(duì)淺層地下潛水造成污染而形成水質(zhì)惡化的問題。

4.2 污染源調(diào)查

評(píng)價(jià)區(qū)地下水污染源主要為工業(yè)污染源、農(nóng)業(yè)污染源和生活污染源。

1) 工業(yè)污染源:主要為工業(yè)廢水污染源和固廢污染源,污染因子為重金屬、酚、氰、COD、氨氮和石油類。工業(yè)廢水主要來自于石化產(chǎn)業(yè)和鋼鐵產(chǎn)業(yè),固廢主要為粉煤灰、脫硫石膏、冶金廢渣和爐渣,其中粉煤灰和脫硫石膏主要來自各企業(yè)的自備電廠,冶煉廢渣主要來自鋼鐵企業(yè),爐渣主要來自燃煤發(fā)電鍋爐和各企業(yè)加熱鍋爐。

2) 農(nóng)業(yè)污染源:評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)以蔬菜生產(chǎn)、花卉苗木種植、養(yǎng)殖業(yè)作為農(nóng)業(yè)發(fā)展的三大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。蔬菜生產(chǎn)中使用的農(nóng)藥有殺蟲劑、殺菌劑、調(diào)節(jié)劑、除草劑等,施用的化肥主要有氮、磷、鉀肥及復(fù)合肥、二銨等。農(nóng)田施肥和畜禽養(yǎng)殖對(duì)地下水的污染因子主要為農(nóng)藥、氨氮。

3) 生活污染源:評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)部分農(nóng)村生活垃圾分散堆放,部分生活污水隨意排放。城鎮(zhèn)小區(qū)生活垃圾均集中堆放,統(tǒng)一運(yùn)送并定點(diǎn)處理,生活污水通過污水管道進(jìn)入定點(diǎn)水處理公司進(jìn)行處理,主要污染因子為COD、BOD、SS、氨氮。

4.3 水位監(jiān)測(cè)

水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要為潛水和可能受鋼鐵項(xiàng)目影響的承壓水,共對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)19個(gè)水文井和1個(gè)民用井進(jìn)行了水位監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)井編號(hào)為1#～20#,其中16#、17#、18#井為承壓水監(jiān)測(cè)井,其余均為潛水監(jiān)測(cè)井。針對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)的水文地質(zhì)特征,分平水期、豐水期、枯水期三次對(duì)地下水位進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測(cè),各監(jiān)測(cè)井的地下水水位標(biāo)高見表4。

由表4可以看出,評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)潛水水位隨季節(jié)有一定變化,水交替作用較強(qiáng)烈,豐水期較枯水期高0.2～0.8 m；承壓水水位較穩(wěn)定,水交替作用弱,監(jiān)測(cè)期內(nèi)水位變化幅度均小于0.1 m。

4.4 水質(zhì)監(jiān)測(cè)

共對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)9個(gè)潛水水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和2個(gè)承壓水水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行取樣分析,分平水期、豐水期、枯水期三次取樣,共采集水樣33組。為了節(jié)省篇幅,本文只給出了枯水期的水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果，見表5、表6,其中枯水期采樣時(shí)間為2015年10月6日。根據(jù)枯水期水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出,氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、氯化物、錳、總?cè)芙庑怨腆w和亞硝酸鹽氮出現(xiàn)不同程度的超標(biāo),其余20項(xiàng)監(jiān)測(cè)值均滿足《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 14848—1993)》Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

表4 平、豐、枯水期地下水水位標(biāo)高

注：水位數(shù)據(jù)均為實(shí)測(cè)靜水位；平、豐、枯水期水位監(jiān)測(cè)時(shí)間分別為2015年3月20日、6月20日和10月6日。

表5 評(píng)價(jià)區(qū)水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果(枯水期)

表6 評(píng)價(jià)區(qū)水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果(枯水期)

注：表中苯的計(jì)量單位為μg/L,菌落總數(shù)的計(jì)量單位為CFU/mL,總大腸菌群的計(jì)量單位為MPN/L,其余因子的計(jì)量單位均為mg/L。

表7 評(píng)價(jià)區(qū)土壤檢測(cè)結(jié)果(2015年3月20日)

注：①表中的pH沒有計(jì)量單位,苯的計(jì)量單位為μg/kg,其余因子的計(jì)量單位均為mg/kg；②土樣點(diǎn)T1位于主廠區(qū),土樣點(diǎn)T2位于焦化廠區(qū)。

4.5 土壤監(jiān)測(cè)

在主廠區(qū)、焦化廠區(qū)各取1組土樣,取樣點(diǎn)位于事故池、儲(chǔ)罐區(qū)等潛在污染部位,取樣深度為地面下250～800 mm,土樣送檢時(shí)間為2015年3月20日,土樣分析檢測(cè)結(jié)果見表7,評(píng)價(jià)區(qū)包氣帶土壤未受污染。

5 結(jié) 語(yǔ)

查明評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)的環(huán)境水文地質(zhì)條件與特征,對(duì)正確評(píng)價(jià)擬建鋼鐵項(xiàng)目的建設(shè)運(yùn)行對(duì)場(chǎng)地地下水環(huán)境的影響具有非常重要的意義。以濱海地區(qū)某鋼鐵項(xiàng)目為例,通過水文地質(zhì)調(diào)查、抽水試驗(yàn)、滲水試驗(yàn)、現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)等多種水文地質(zhì)勘查方法的綜合運(yùn)用,掌握了評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)相關(guān)的水文地質(zhì)資料, 達(dá)到了為地下

水環(huán)境影響評(píng)價(jià)提供依據(jù)的目的;同時(shí),本次的地質(zhì)勘查資料也可作為類似工程的場(chǎng)地環(huán)境水文地質(zhì)勘查工作的參考。

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Prospecting and Analysis on Environmental Hydrogeology of an Iron and Steel Project in Coastal Area

WENFuli1,PENGJuan1,YERonghua2

2016-07-12

文福利(1977—),男,甘肅白銀人,工程師,從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)方面的工作。

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1008-3707(2016)11-0032-06