地下水封油庫(kù)地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)探析

孫琪

摘要：分析了地下水環(huán)境的影響評(píng)價(jià)，介紹了地下水封油庫(kù)區(qū)的地質(zhì)水文條件和地下水導(dǎo)則相關(guān)評(píng)價(jià)原則和評(píng)價(jià)任務(wù)，并在地下水導(dǎo)則2016的指導(dǎo)下進(jìn)行了具體的研究工作，針對(duì)庫(kù)區(qū)內(nèi)的水文條件進(jìn)行了詳細(xì)地評(píng)價(jià)探討，希望能給相關(guān)人士提供有效參考。

關(guān)鍵詞：地下水;封油庫(kù);水環(huán)境影響

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2019）18-0098-03

1引言

在社會(huì)發(fā)展新時(shí)期，越來(lái)越多的國(guó)家開始對(duì)地下洞庫(kù)中的儲(chǔ)油進(jìn)行開采，不少發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)進(jìn)入研究階段，并開始投入運(yùn)營(yíng)。我國(guó)也開始逐漸發(fā)展原油儲(chǔ)備計(jì)劃，計(jì)劃于沿海區(qū)域創(chuàng)建地下石油儲(chǔ)備的大型洞庫(kù)，與地上的油罐相比，地下洞庫(kù)儲(chǔ)備污染小、安全性高、損耗低、投資少、占地面積小、裝卸速度快，擁有突出的儲(chǔ)備優(yōu)勢(shì)，但是在使用過程中需要注意其對(duì)地下水環(huán)境的影響。

2地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)

在發(fā)布了《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則地下水環(huán)境》之后，地下水環(huán)境的影響評(píng)價(jià)逐漸受到人們的廣泛關(guān)注，并成為環(huán)境影響評(píng)價(jià)核心。在這一背景下，數(shù)據(jù)模擬技術(shù)也逐漸推廣開來(lái)，并廣泛應(yīng)用到地下水環(huán)境的影響評(píng)價(jià)操作當(dāng)中。我國(guó)學(xué)者針對(duì)地下水封油庫(kù)還進(jìn)行了相關(guān)研究，尤其是液化石油氣的滲流場(chǎng)相關(guān)模擬數(shù)值。在建設(shè)地下儲(chǔ)油洞庫(kù)的過程中，對(duì)于該區(qū)域的水文條件和地質(zhì)條件擁有較高的要求，特別是要對(duì)地下水滲流場(chǎng)有所了解，并對(duì)地下水洞庫(kù)封水效果和水環(huán)境影響評(píng)價(jià)具有重要作用。此次研究過程中需要對(duì)水文模型進(jìn)行準(zhǔn)確刻畫，從而真實(shí)反應(yīng)出儲(chǔ)油洞庫(kù)在運(yùn)營(yíng)期間和施工期間的地下水滲流場(chǎng)具體變化，并為洞庫(kù)設(shè)計(jì)和涌水量預(yù)測(cè)提供可靠參考，對(duì)儲(chǔ)油庫(kù)封水效果進(jìn)行詳細(xì)了解，為洞庫(kù)的施工管理提供可靠的技術(shù)支撐。

3地下水封油庫(kù)區(qū)的地質(zhì)水文狀態(tài)

研究區(qū)域主要在山東某地下水水封石洞油庫(kù)，研究區(qū)域中的含水介質(zhì)主要是花崗巖，地下水主要是以深層脈狀裂隙水、淺層基巖網(wǎng)狀水、松散巖孔隙水等幾部分存在，在研究區(qū)域內(nèi)大概25km²的范圍內(nèi)，通過鉆孔方式或水井對(duì)居民用水進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，并充分結(jié)合水文條件的調(diào)查結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)氐牡叵滤辉谟昙酒陂g整體偏高，而在旱季則整體偏低，研究區(qū)域中的地下水位在一定程度上會(huì)被降雨所影響，整體變化幅度大概在0.5～4m之間。研究區(qū)域中的含水層大都是底層基巖裂隙水層和上覆松散巖孔隙水層，對(duì)于基巖裂隙水層，可以通過單栓分段塞壓水試驗(yàn)方法充分掌握其中的滲透參數(shù)。

4評(píng)價(jià)任務(wù)和評(píng)價(jià)原則

4.1評(píng)價(jià)原則

地下水環(huán)境的影響評(píng)價(jià)需要針對(duì)建設(shè)過程、運(yùn)營(yíng)期間和應(yīng)用期限后對(duì)于地下水水質(zhì)所產(chǎn)生的影響進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估、預(yù)測(cè)和分析，并制定有效的預(yù)防措施，制定跟蹤監(jiān)測(cè)地下水的科學(xué)計(jì)劃，為地下水環(huán)境保護(hù)提供合理依據(jù)。

4.2評(píng)價(jià)任務(wù)

地下水環(huán)境的影響評(píng)價(jià)，需要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)劃分的工作等級(jí)實(shí)施相應(yīng)的評(píng)價(jià)處理，基礎(chǔ)性任務(wù)主要包括對(duì)地下水環(huán)境進(jìn)行調(diào)查、監(jiān)測(cè)并評(píng)價(jià)地下水環(huán)境、實(shí)施地下水環(huán)境調(diào)查、對(duì)建設(shè)相比造成的地下水環(huán)境影響進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，并提出有效的防控措施。

5模擬研究

5.1水文條件的概念模型

對(duì)象區(qū)域中的含水介質(zhì)大都是深層基巖裂隙水以及淺層松散孔隙水，滲透性相對(duì)較低，大都在10^-5～10^-2m/d之間，此外在空間分布上，其滲透性也存在較大差異，不同參數(shù)層中的異性特征十分突出，把裂隙含水層進(jìn)行充分概括，轉(zhuǎn)變成非均質(zhì)異性含水層，結(jié)合地下水流動(dòng)規(guī)律特點(diǎn)，從而有效處理地下水的運(yùn)動(dòng)問題，按照非穩(wěn)定三維滲流方法進(jìn)行有效處理。地下水封油庫(kù)區(qū)域的西、南和東面均具有河流，是一種自然邊界，北邊存在一種區(qū)域性斷裂帶，結(jié)合水文試驗(yàn)結(jié)果能夠判定該斷層是定水頭邊界，東邊、南邊、西邊的河流因?yàn)槠淝懈钌疃日w較淺，因此在對(duì)邊界條件進(jìn)行刻畫的過程中，上邊界需要畫定成水頭邊界，剩余的層面可以形成流量邊界。對(duì)研究模型中的便捷進(jìn)行概括，形成蒸發(fā)排泄邊界和降雨滲透邊界，因?yàn)檫吔鐓^(qū)域風(fēng)化程度較輕，整個(gè)巖石相對(duì)完整，滲透性低，因此將下邊界概化成隔水邊界。

5.2評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

此次模擬的標(biāo)準(zhǔn)限值可以充分和三類水地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制定，在預(yù)測(cè)污染物整體濃度超出界限值的情況下，證明地下水的污染程度超出三類水，并對(duì)超標(biāo)距離進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，在預(yù)測(cè)污染物的整體濃度超出檢出限值，卻低于標(biāo)準(zhǔn)限值的情況下，證明地下水被污染物質(zhì)所影響，但是卻沒有超標(biāo)，并對(duì)污染距離進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，在預(yù)測(cè)污染物低于檢出限值時(shí)，證明地下水基本沒有受到任何影響。

5.3網(wǎng)格剖析

為了針對(duì)地下水環(huán)境影響進(jìn)行合理分析，創(chuàng)建數(shù)值系統(tǒng)模型，該模型主要是通過三角網(wǎng)格的形式對(duì)滲流區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)剖析。三角剖析法主要是通過FEFLOW軟件中的TMESH剖析方法，模型垂向分層過程中需要對(duì)地下水封油庫(kù)的鉆孔壓水試驗(yàn)、鉆孔柱狀圖結(jié)果以及地下水封油庫(kù)的相應(yīng)功能進(jìn)行分析。于高程為-55m的水幕位置剖分0.1m的微層，并在地下水封油庫(kù)洞室中挖掘一110～一80m的剖分二層，隨后選擇洞室下方的0.2m位置剖分出0.2m的控制層，剩余部分均按照相應(yīng)的壓水試驗(yàn)結(jié)果以及鉆孔柱狀圖實(shí)施分層。鉆孔柱狀圖能夠得到垂向巖石的風(fēng)化程度，通過壓水試驗(yàn)所測(cè)得的水文參數(shù)在垂直方向的變化特點(diǎn)。而模型垂直方向的分布內(nèi)容，從上到下分別是尚未進(jìn)行風(fēng)化的裂隙含水層、中度風(fēng)化的裂隙含水層、第四系沉積物質(zhì)。具體模型如圖1所示。

5.4邊界條件和初始條件

結(jié)合研究區(qū)域內(nèi)的地下水分布規(guī)律和儲(chǔ)存條件，選擇2016年9月的地下水位充當(dāng)初始水位進(jìn)行系統(tǒng)研究，對(duì)東南西北四個(gè)方向的邊界變成水頭邊界，把下邊界轉(zhuǎn)化成隔水邊界，將水幕和洞室概化成水頭邊界。研究區(qū)域內(nèi)數(shù)年平均降水量是1700mm，其蒸發(fā)量是1200mm，降雨主要發(fā)生在夏季，在一年當(dāng)中大概占據(jù)76%，可以根據(jù)區(qū)域內(nèi)的鉆孔水位波動(dòng)變化和相關(guān)的降雨資料計(jì)算降雨系數(shù)，最終獲得平均值是0.033。

5.5含水層參數(shù)

區(qū)域內(nèi)的表層是第四系的松散巖孔隙含水層，該層的滲透系數(shù)主要可以通過相應(yīng)的提水試驗(yàn)計(jì)算得到，深層是基巖裂隙水層，大都通過分段單栓塞壓方法獲得相應(yīng)的滲透系數(shù)。通過模型刻畫區(qū)域內(nèi)的裂隙介質(zhì)在各個(gè)方向的異性刻畫，大都體現(xiàn)于對(duì)研究區(qū)域中各種含水層滲透系數(shù)的異性刻畫，水平方向上可以充分結(jié)合區(qū)域中的鉆孔壓水試驗(yàn)獲得含水層滲透系數(shù)，了解其水平方向的分布差異，并進(jìn)行合理分區(qū)。通過對(duì)垂直方向?qū)嵤核囼?yàn)、計(jì)算滲透張量、統(tǒng)計(jì)鉆孔孔隙數(shù)量等方法得到滲透方向、滲透核心數(shù)值。并將研究出來(lái)的滲透最大主值投影于X、Y、Z坐標(biāo)當(dāng)中，最終計(jì)算出來(lái)的數(shù)值便是此次模型創(chuàng)建過程中含水層滲透系數(shù)，因?yàn)榍捌谥饕窃诙磶?kù)區(qū)域進(jìn)行勘察工作，通過相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)為滲透系數(shù)進(jìn)行合理分區(qū)。在洞庫(kù)外面進(jìn)行水文試驗(yàn)，結(jié)合同層中的洞庫(kù)內(nèi)滲透系數(shù)平均值進(jìn)行賦值。覆層的給水度設(shè)置成0.0l，剩下各層的儲(chǔ)水系數(shù)是1E-4。

6分析結(jié)果

6.1無(wú)水幕地下水環(huán)境的影響

在運(yùn)行剛開始時(shí)間段中，洞室附近的水頭波動(dòng)狀態(tài)最大，同時(shí)隨著時(shí)間的不斷發(fā)展，洞室附近變化也相繼縮短，洞室附近的影響程度最大，逐漸向兩側(cè)遞減。洞庫(kù)上方覆層的地下水位最低變化如下：5年是-22m，10年是-27.1m，20年是-30m，30年是-31m，由此能夠看出，在初期發(fā)展階段地下水位的下降速度較快，但是到后期發(fā)展過程中卻逐漸穩(wěn)定下來(lái)。洞庫(kù)上方水位可以促進(jìn)地下水封油庫(kù)水封效果的全面提升。在運(yùn)營(yíng)到30年時(shí)間后，洞室上方便可以形成一種較為突出的水位下降漏斗。

6.2有水幕的地下水環(huán)境影響

在水幕環(huán)境下，洞室上方位置沒有形成地下水的降落漏斗，由此可以看出水幕擁有良好的補(bǔ)水作用，進(jìn)而避免了降落漏洞問題的發(fā)生，提高了洞室水封效果，但是在洞室上方位置，水位的變化卻不斷下降，水位最低到-3m。在初期階段。洞室附近的水頭變化依然是最大的，但是在時(shí)間持續(xù)變化的基礎(chǔ)上，其水頭變化也逐漸縮小，洞室附近影響最大，并朝著兩側(cè)縮減。和沒有水幕的環(huán)境下是相同的狀況，可以確保洞庫(kù)上方的地下水封水位。經(jīng)過20年后也在-3m處穩(wěn)定下來(lái)。因?yàn)樗黄鸬搅艘欢ǖ南拗谱饔谩Ｉ戏剿疁乜梢源_保地下水封油庫(kù)的水封效果。

6.3兩者對(duì)比分析

在沒有水幕的條件下，洞室上方零等水位線呈現(xiàn)出一種逐年朝外擴(kuò)展的趨勢(shì)，正面漏斗面積是逐年擴(kuò)大的。初期階段水幕擴(kuò)張速度十分之快，是5.6m/a，但是在后期階段卻逐漸縮減，并趨于一種穩(wěn)定狀態(tài)，是3.15m/a，漏斗在水平擴(kuò)張逐漸平穩(wěn)，因?yàn)槎词抑械挠克肯嗬^縮小，在后期逐漸達(dá)到一種穩(wěn)定狀態(tài)。盡管后期運(yùn)行階段水平方向擴(kuò)張逐漸遞減，但是依然維持固定的速度朝外擴(kuò)張，漏斗影響面積相繼增大。

在水幕條件下，洞室水平方向中的零米水位線不斷朝外擴(kuò)展，證明漏斗面積隨后不斷擴(kuò)大的，初期五到十五年期間擴(kuò)張速度變快，為3.5m/a，低于無(wú)水幕環(huán)境中的擴(kuò)展速度，而后期15～30年之間內(nèi)，水幕擴(kuò)展速度不斷降低，并趨于平緩，是0.32m/a，隨后漏斗面積基本上穩(wěn)定下來(lái)，因?yàn)樗涣己玫难a(bǔ)水效果，有效控制了洞庫(kù)漏斗影響范圍，提高了地下水位變化的穩(wěn)定性，保護(hù)好水資源。按照地下水導(dǎo)則2016的相關(guān)要求，參考地下水環(huán)境污染的防滲分區(qū)參考表，結(jié)合該區(qū)域中的污染控制難度、污染類型以及合理的防滲技術(shù)針對(duì)相關(guān)實(shí)施分區(qū)防滲操作。

7結(jié)語(yǔ)

水幕系統(tǒng)的整體效果是隨著時(shí)間的變化而改變的，其應(yīng)用效果也越來(lái)越突出，特別是對(duì)于漏斗具有良好的抑制作用，從而進(jìn)一步降低了原油泄漏風(fēng)險(xiǎn)。