定邊縣城北防洪排澇工程對(duì)地下水環(huán)境的影響及對(duì)策

王 岑，吳廣濤

1 工程概況

定邊縣城北防洪排澇工程位于陜西定邊縣城東北方向，主要建筑物為蓄滯洪區(qū)調(diào)蓄池1590萬(wàn)m3，排澇渠5.5 km，退水渠4.7 km。工程為Ⅲ等中型水利工程，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇設(shè)計(jì)，300年一遇校核。工程南起定邊縣污水處理廠出水口，排澇渠將城區(qū)雨澇洪水和污水處理廠達(dá)標(biāo)出水引排至調(diào)蓄池進(jìn)行蓄滯利用，退水渠將調(diào)蓄池出水引排至北部茍池進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水，確?？h城防洪安全。

工程調(diào)蓄池西北方向4.2 km為茍池重要濕地，西側(cè)3.5 km為花麻池重要濕地[1]，東南方向1.2 km為定邊縣馬蓮灘水源保護(hù)區(qū)[2]。工程建成后長(zhǎng)期存蓄雨洪水及再生水，會(huì)導(dǎo)致局部地區(qū)地表水量增加，使該區(qū)域地下水入滲量增大，影響區(qū)域地下水水位、水量及水質(zhì)。

地下水環(huán)境影響預(yù)測(cè)及評(píng)價(jià)的范圍是以蓄水工程軸線為中心線，呈西北-東南向展布的矩形區(qū)域，縱向長(zhǎng)度30 km，橫向?qū)挾?5 km，面積450 km2。評(píng)價(jià)范圍主要包括定邊縣城、定邊鎮(zhèn)、鹽場(chǎng)堡鄉(xiāng)、賀圈鎮(zhèn)和磚井鎮(zhèn)，西北方向包含茍池及花麻池兩處陜西省重要濕地，東南方向包含定邊縣馬蓮灘水源保護(hù)區(qū)部分區(qū)域。

2 水環(huán)境現(xiàn)狀

2.1 地表水環(huán)境現(xiàn)狀

歷史上定邊縣的雨水洪澇及生活污水由天然溝道排至縣城北部灘地，基本通過(guò)自然蒸發(fā)和下滲消耗。調(diào)查期間，定邊縣污水處理廠二期擴(kuò)建工程尚未完工，一期工程超負(fù)荷運(yùn)行，每天有1萬(wàn)t處理達(dá)標(biāo)污水與0.3萬(wàn)t～0.5萬(wàn)t無(wú)法處理的污水排向北部灘地。2015年4月及9月，分別對(duì)地表水18個(gè)斷面的25項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中氟化物、氨氮、總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)、COD、BOD5、陰離子表面活性劑、六價(jià)鉻、硫化物、石油類(lèi)、溶解氧、糞大腸菌群等14項(xiàng)指標(biāo)不能達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，地表水水質(zhì)較差。

2.2 地下水環(huán)境現(xiàn)狀

（1）地下水水位。地下水井點(diǎn)共監(jiān)測(cè)168個(gè)，主要為民井、機(jī)井。2015年2月枯水期監(jiān)測(cè)地下水位86井點(diǎn)，地下水埋深0.72 m～60.0 m，水位標(biāo)高 1305.74 m～1387.26 m；2015年 4月平水期監(jiān)測(cè)地下水位155井點(diǎn)，地下水埋深0.45 m～45.98 m，水位標(biāo)高1302.31 m～1403.92 m；2015年7月豐水期監(jiān)測(cè)81點(diǎn)，地下水埋深1.17 m～44.80m，水位標(biāo)高1300.79 m～1403.64 m。

（2）地下水水質(zhì)。2015年4月、9月及11月，分別對(duì)地下水38個(gè)點(diǎn)位的32項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中氟化物、氯化物、高錳酸鹽指數(shù)、溶解性總固體、總硬度、總大腸菌群、氨氮、鉛、鎳、錳、鐵、六價(jià)鉻、硫酸鹽等13項(xiàng)指標(biāo)不能達(dá)到《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB14848-93）Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，除馬蓮灘水源保護(hù)區(qū)以外，地下水水質(zhì)較差。地下水水化學(xué)類(lèi)型主要為HCO3、HCO3·SO4和HCO3·Cl型，其次為 Cl·SO4和 SO4·Cl型等。

3 地下水環(huán)境的影響預(yù)測(cè)

預(yù)測(cè)方法采用地下水?dāng)?shù)值模擬法，預(yù)測(cè)模型采用地下水流動(dòng)模擬軟件Modflow，預(yù)測(cè)現(xiàn)狀年為2015年，預(yù)測(cè)水平年為2045年，預(yù)測(cè)時(shí)段為30年。預(yù)測(cè)模型區(qū)為評(píng)價(jià)區(qū)四周外擴(kuò)5 km～6 km的區(qū)域，水平面積1055.3 km2，垂向第一層為第四系，第二層為白堊系。

模型區(qū)含水層水文地質(zhì)參數(shù)為：第四系含水層滲透系數(shù)k＝0.96m/d，給水度 μ＝0.143；白堊系含水層滲透系數(shù) k＝0.108m/d，彈性釋水率Ss＝4.98 E-05 m-1；大氣降水入滲系數(shù)取值為：低緩梁崗區(qū)0.28，沖洪積平原區(qū)0.3，灘地區(qū)0.33，沙漠區(qū)0.4，黃土斜坡區(qū)0.05；地下水極限蒸發(fā)埋深4 m。

3.1 對(duì)地下水水量及水位的影響預(yù)測(cè)

采用三維地下水流數(shù)值模型預(yù)測(cè)分析工程建成后對(duì)地下水水量及水位的影響。

工程建設(shè)前，模型區(qū)內(nèi)地下水總補(bǔ)給量為32.091×104m3/d，總排泄量為 32.845×104m3/d，均衡差為-0.753×104m3/d，地下水處于均衡狀態(tài)。工程運(yùn)行后，由于調(diào)蓄池區(qū)域接納地表水量由現(xiàn)狀的2.6×104m3/d增加到5.7×104m3/d，引起地表水入滲量和潛水蒸發(fā)量增加，增量分別為0.890×104m3/d和0.118×104m3/d，詳見(jiàn)表1。地下水補(bǔ)排量增加值相對(duì)較小，地下水補(bǔ)排仍可近似為均衡狀態(tài)。

表1 模型區(qū)地下水水量均衡表

由于地表水入滲量增加，地下水水位將抬升0 m～0.9 m，調(diào)蓄池及周邊水位抬升最大，向外側(cè)逐漸減小，影響范圍為58.11 km2。其中，水位升幅0.9 m～0.6 m的區(qū)域?yàn)?.01 km2，占影響面積的5.2%，影響范圍主要為調(diào)蓄池周邊；水位升幅0.5 m～0.1 m的區(qū)域?yàn)?4.75 km2，占影響面積的19.4%；水位升幅0.1 m以?xún)?nèi)的區(qū)域?yàn)?8.09 km2，占影響面積的76.5%，影響范圍涉及茍池東部及馬蓮灘水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)西部一定區(qū)域。

3.2 對(duì)地下水水質(zhì)的影響預(yù)測(cè)

采用三維地下水溶質(zhì)運(yùn)移數(shù)值模型預(yù)測(cè)分析工程建成后對(duì)地下水水質(zhì)的影響。

根據(jù)環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)結(jié)果，選取地表水超標(biāo)嚴(yán)重，且地下水中含量較高的總氮、氨氮、總磷、氟化物、高錳酸鹽指數(shù)、六價(jià)鉻共6項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)與分析。按照最不利情況考慮，環(huán)境現(xiàn)狀水質(zhì)指標(biāo)采用監(jiān)測(cè)結(jié)果最大值。本工程蓄水時(shí)，定邊縣污水處理廠二期工程將建成運(yùn)行，因此調(diào)蓄池水質(zhì)指標(biāo)采用景觀環(huán)境用水標(biāo)準(zhǔn)值[3]。

經(jīng)預(yù)測(cè)，在現(xiàn)狀開(kāi)采條件不變的情況下，工程運(yùn)行后地下水中總氮、高錳酸鹽指數(shù)濃度增量小于1 mg/L，氨氮、總磷、氟化物、六價(jià)鉻濃度增量小于0.1 mg/L。各預(yù)測(cè)指標(biāo)在排洪渠、調(diào)蓄池及茍池區(qū)域形成高值區(qū)，并以高值區(qū)為中心向周?chē)鷱浬⑶覞舛戎饾u變小。6項(xiàng)水質(zhì)預(yù)測(cè)指標(biāo)的影響范圍涉及茍池及馬蓮灘水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)西部一定區(qū)域，除六價(jià)鉻外的其它5項(xiàng)水質(zhì)預(yù)測(cè)指標(biāo)的影響范圍到達(dá)花麻池邊緣。因此，在預(yù)測(cè)時(shí)間段內(nèi)，工程對(duì)上述環(huán)境敏感目標(biāo)會(huì)造成一定程度的影響，但影響面積較小，且未到達(dá)地下水分水嶺。預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 水質(zhì)指標(biāo)彌散分布面積預(yù)測(cè)成果表

4 保護(hù)措施

（1）嚴(yán)格控制污水處理廠出水水質(zhì)。調(diào)查評(píng)價(jià)期間，定邊縣污水處理廠二期擴(kuò)建工程已實(shí)施，建成后總處理能力達(dá)3萬(wàn)t/d，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，將極大改善進(jìn)入調(diào)蓄池中的水質(zhì)。預(yù)計(jì)到本工程設(shè)計(jì)水平年2030年，定邊縣城污水產(chǎn)生量約4萬(wàn)t/d，當(dāng)污水處理廠處理能力不能滿(mǎn)足需求時(shí)，應(yīng)及時(shí)擴(kuò)容改建，并使出水達(dá)標(biāo)。

（2）工程防滲措施。建議對(duì)調(diào)蓄池及圍壩鋪設(shè)土工膜防滲材料。2021年～2030年馬蓮灘水源保護(hù)區(qū)的供水規(guī)模將由1.0萬(wàn)m3/d擴(kuò)大至1.5萬(wàn)m3/d[4]，引起地下水漏斗擴(kuò)大，工程防滲措施可降低水質(zhì)污染風(fēng)險(xiǎn)。

（3）蓄水區(qū)水質(zhì)保護(hù)措施。在調(diào)蓄池增加人工濕地處理系統(tǒng)，通過(guò)水生植物吸收水體中的污染物，改善蓄水區(qū)水質(zhì)，防止水體富營(yíng)養(yǎng)化。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，現(xiàn)狀污水區(qū)域有成片蘆葦，且在冬季長(zhǎng)勢(shì)良好，可考慮工程施工時(shí)保護(hù)及引種，工程蓄水時(shí)定期收割移出濕地。

（4）生活用水保護(hù)措施。工程蓄水對(duì)地下水水質(zhì)的影響范圍涉及楊鳳渠子、王圈村、二樓村、東梁村、東畔村、西畔村6個(gè)村莊的民井，考慮到現(xiàn)狀地下水水質(zhì)較差，建議按照農(nóng)村人均用水定額[5]計(jì)算，從影響區(qū)域外調(diào)水260m3/d，解決村民生活用水問(wèn)題。

（5）加強(qiáng)水環(huán)境監(jiān)測(cè)，進(jìn)行環(huán)境影響后評(píng)價(jià)。對(duì)影響區(qū)域地表水和地下水環(huán)境定期監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握馬蓮灘水源地、茍池、花麻池、蓄水區(qū)周邊民井等水質(zhì)和水位動(dòng)態(tài)變化。工程建成運(yùn)行一定時(shí)期后，建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)及時(shí)組織環(huán)境影響后評(píng)價(jià)，并將評(píng)價(jià)結(jié)果報(bào)告審批單位。發(fā)現(xiàn)有明顯不良環(huán)境影響時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)提出改進(jìn)措施。

5 結(jié)論

蓄水工程的建設(shè)造成區(qū)域地下水量增加、地下水位上升，以及地表水入滲污染地下水水質(zhì)，影響范圍涉及茍池、花麻池及馬蓮灘水源地西部，影響面積較小，影響程度輕微。建議采取控制污水處理廠出水水質(zhì)、調(diào)蓄池及圍壩防滲、修建人工濕地、區(qū)域外調(diào)水、加強(qiáng)水環(huán)境監(jiān)測(cè)、進(jìn)行環(huán)境影響后評(píng)價(jià)等防治措施，減輕工程建設(shè)對(duì)地下水環(huán)境的影響。

[1]周靈國(guó).陜西濕地[M].西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2015.3:142.

[2]定邊縣水利局.定邊縣城市飲用水水源地保護(hù)區(qū)劃分說(shuō)明書(shū)[Z].2009.6.

[3]GB/T 18921-2002，城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)[S].北京：中國(guó)質(zhì)檢出版社，2002.

[4]定邊縣人民政府.定邊縣城市總體規(guī)劃（2014-2030）[Z].2015.5.

[5]DB 61/T 943-2014，陜西省行業(yè)用水定額[S].陜西：陜西省質(zhì)量監(jiān)督局，2014.