鉛鋅尾礦庫閉礦治理工程措施及對地下水環(huán)境影響預(yù)測分析

王 浩，王韜翔

(1.臺州市環(huán)科監(jiān)理有限公司，浙江 臺州 318000；2.臺州市環(huán)科環(huán)保設(shè)備運(yùn)營維護(hù)有限公司，浙江 臺州 318000)

1 鉛鋅尾礦庫概況

浙江某鉛鋅礦始建于20世紀(jì)50年代，設(shè)計(jì)服務(wù)年限15年，至20世紀(jì)末，該礦因遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出服務(wù)年限，礦石品位低、開采難度大、成本高，加上經(jīng)營管理不善，虧損嚴(yán)重，不得不實(shí)行全面停產(chǎn)。經(jīng)調(diào)查，該尾礦庫遺留下采礦區(qū)、選礦區(qū)、生活區(qū)和尾礦庫等四處房地產(chǎn)和部分設(shè)備未處置，且該尾礦庫堆積壩經(jīng)違法盜采，致使原有的閉庫層破壞，原土石覆蓋層及植被綠化已被破壞，容易造成揚(yáng)塵，對周邊居民、動(dòng)植物生長造成危害。另外，庫尾沉積干灘面坡度偏小，不利于干灘面排水，在庫區(qū)形成了較大的積水坑。堆積壩經(jīng)非法開挖后外坡面無人字溝或網(wǎng)狀排水溝，未見排滲工程及設(shè)計(jì)；排水斜槽下段與排水管相連，排水斜槽上部進(jìn)口已被山溝坡洪積物堵塞；排水管貫通性不好，有部分淤塞，出口處水流較小，運(yùn)行不正常；堆積壩兩側(cè)山坡壩肩排水溝已損壞，喪失基本泄洪能力，具有潰壩風(fēng)險(xiǎn)。因此，亟需對該鉛鋅尾礦庫實(shí)施閉礦治理工程。

2 閉庫治理工程措施

2.1 初期壩清理

尾礦庫初期壩現(xiàn)狀情況基本良好，初期壩體穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)向外滑移和不均勻沉降等不良現(xiàn)象，壩坡面上雜草發(fā)育。治理內(nèi)容包括對初期壩壩面上的雜草進(jìn)行清理；對初期壩壩面進(jìn)行修整，對壩面有掉塊的區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)修；對壩面多余的塊石進(jìn)行清理。初期壩及堆積壩坡面采用在周邊種植爬山虎和吊藤類等藤類植物進(jìn)行綠化。

2.2 堆積壩修坡加固

(1)采用挖掘機(jī)械對堆積壩按照1∶2的坡比進(jìn)行修坡加固，修坡加固后采用挖掘機(jī)進(jìn)行來回、上下反復(fù)碾壓，然后在坡面漿砌塊石進(jìn)行堆積壩護(hù)坡。

(2)在初期壩壩頂以及初期壩馬道平臺內(nèi)側(cè)設(shè)置橫向截水溝，截水溝坡度為1%，分別由中間向兩側(cè)壩肩截洪溝傾斜，并分別與兩側(cè)壩肩截洪溝相連。

(3)橫向排水溝斷面為矩形，采用漿砌塊石砌筑，溝內(nèi)側(cè)和底面采用M7.5水泥砂漿抹面，厚20 mm。

(4)漿砌塊石。①漿砌塊石壩石材必須采用新鮮的、無風(fēng)化的巖石塊石，抗壓強(qiáng)度不小于40 MPa，石材中部厚度不小于15 cm，單塊重量不小于30 kg，規(guī)格小于要求的石材只能用于塞縫，但其總用量不得超過該處砌體重量的10%。用于砌筑的砂漿應(yīng)飽滿密實(shí)，并隨拌隨用保持適宜的和易性和流動(dòng)性。勾縫應(yīng)嵌入縫內(nèi)，勾縫前先清理縫槽，并用水清洗后在勾縫，勾縫應(yīng)平順，無脫落現(xiàn)象，勾縫完成后要按規(guī)定進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。②漿砌塊石砌體采用鋪漿法砌筑，砂漿稠度應(yīng)為30～50 mm，當(dāng)氣溫變化時(shí)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整。砌筑時(shí)，應(yīng)先鋪砂漿后砌筑，塊石應(yīng)分層臥砌，上、下錯(cuò)縫，內(nèi)外搭砌，砌立穩(wěn)定。相鄰工作段的砌筑高差應(yīng)不大于1.2 m，每層應(yīng)大體找平，分段位置應(yīng)盡量設(shè)在沉降縫或伸縮縫處[1]。③在鋪砂漿前，石材應(yīng)灑水濕潤，使其表面充分吸水，但不得有殘留積水。灰縫厚度一般為20～35 mm，較大的空隙應(yīng)用碎石填塞，但不得在底座上或石塊的下面用高于砂漿層的小石塊支墊。④砌體基礎(chǔ)的第一層石塊應(yīng)將大面向下，砌體的第一層及其轉(zhuǎn)交、交叉與洞穴、孔口等處，均應(yīng)選用較大的平整毛石。砌石體轉(zhuǎn)角處和交接處應(yīng)同時(shí)砌筑。⑤所有的石塊均放在新拌的砂漿上，砂漿縫必須飽滿，石縫間不得直接緊靠，不允許采用外面?zhèn)攘⑹瘔K、中間填心的方法砌石。⑥砌縫要求做到飽滿，勾縫自然，勻稱美觀，塊石形態(tài)突出，表面平整。砌體的每日砌筑高度不得超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。⑦砌體外露面宜在砌筑后12～18 h之內(nèi)及時(shí)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14 d，并經(jīng)常保持外露面的濕潤，氣溫低于要求時(shí)應(yīng)采取保溫措施。

2.3 灘面整治工程

(1)將坡面漿砌塊石護(hù)坡延長至干灘內(nèi)1.5 m，高度即厚度同樣為0.5 m左右，以提高尾礦庫堆積壩的穩(wěn)定性和防雨水沖擊能力，同時(shí)在洪水季節(jié)特殊情況下可以起到一定的緩沖作用，以減緩尾礦庫庫內(nèi)洪水產(chǎn)生漫壩現(xiàn)象。

(2)由于灘面不平整，有數(shù)個(gè)沙坑，在灘面治理前首先用機(jī)械將灘面整平；然后按照縱向?yàn)┟鎺烨?、庫?后)高，坡度為2%，橫向南側(cè)高、北側(cè)低，坡度為2%的標(biāo)準(zhǔn)和要求，對沉積灘面進(jìn)行平整和壓實(shí)，即按2%的反坡(上坡)向上逐步上升進(jìn)行平整，直至庫尾；平整時(shí)應(yīng)進(jìn)行反復(fù)測量和調(diào)整，直至符合設(shè)計(jì)要求；平整后應(yīng)該采用機(jī)械進(jìn)行反復(fù)碾壓，以提高其密實(shí)度。

(3)由于南側(cè)通往竹墩村的鄉(xiāng)村道路需要保護(hù)，在靠近鄉(xiāng)村道路一側(cè)灘面預(yù)留寬約5 m的尾砂不進(jìn)行平整，未經(jīng)平整的尾砂與平整后的尾砂形成約3 m落差，為保障未經(jīng)平整的尾砂南側(cè)邊坡不坍塌，對南側(cè)坡面進(jìn)行干砌塊石護(hù)坡，坡比1∶2。

(4)考慮到尾砂為鉛鋅礦尾砂，在灘面平整、碾壓后立即在其表層鋪設(shè)一層1 mm HDPE防滲膜，避免暴雨時(shí)，雨水滲入尾礦庫內(nèi)部造成浸潤線升高。

(5)然后進(jìn)行表層覆土：覆土分為兩層，底層為0.2 m粘土(充當(dāng)隔水層)，表層為0.6 m地表土或耕植土。覆土后要求其表層縱向、橫向坡度仍然與平整灘面的坡度保存一致。

(6)灘面覆土和整平后立即修筑排水系統(tǒng)。

(7)平整和覆土完畢進(jìn)行復(fù)綠恢復(fù)植被。復(fù)綠原則上為種植多根草本植物如草地、蘆葦和荊刺，或者種植花草等[2]。

2.4 截洪、排洪系統(tǒng)整治

該尾礦庫原有排洪設(shè)施為排水斜槽+排水管，但排水斜槽上部進(jìn)口已被山溝坡洪積物堵塞，排水管有部分淤塞。庫區(qū)周邊截洪溝，均已被損壞。洪水季節(jié)庫內(nèi)排水大部分按照灘面地形自然排泄和排水斜槽+排水管排泄，部分通過堆積壩壩頂和堆積壩坡面溢出和排泄，嚴(yán)重地威脅到尾礦庫的安全。針對存在的上述問題，設(shè)計(jì)重新設(shè)置南、北側(cè)兩條截洪溝，滿足200年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)和要求[1～3]。設(shè)計(jì)治理內(nèi)容如下。

(1)在尾礦庫西南側(cè)設(shè)置西南側(cè)截洪溝，截洪溝從原尾礦庫西側(cè)中尾部截洪溝開始，按照2%坡度向尾礦庫下游方向延伸，最后與尾礦庫壩前橫向排水溝相連。西南側(cè)截洪溝內(nèi)側(cè)溝頂面與灘面覆土標(biāo)高持平(即水平)，在溝體外側(cè)0.5 m以外修筑擋土墻，以防止尾礦庫西南岸山體滑坡或者塌方，擋土墻采用漿砌塊石，高1.5 m，厚0.5 m，墻頂部采用M7.5水泥砂漿壓頂，厚50 mm；西南側(cè)截洪溝采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，凈斷面為1.0 m×1.0 m。

(2)在尾礦庫西北側(cè)修筑北側(cè)截洪溝，截洪溝從庫尾西開始，按照1%坡度向尾礦庫下游方向延伸，最后與尾礦庫堆積壩北側(cè)壩肩截洪溝相連。北側(cè)截洪溝內(nèi)側(cè)溝頂面與灘面覆土標(biāo)高持平(即水平)，在溝體外側(cè)0.5 m以外修筑擋土墻，以防止尾礦庫南岸山體滑坡或者塌方，擋土墻采用漿砌塊石，高1.5 m，厚0.5 m，墻頂部采用M7.5水泥砂漿壓頂，厚50 mm；北側(cè)截洪溝采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，凈斷面為1.5 m×1.5 m；

(3)在擋土墻上按照橫向每隔1.5 m的、垂向自墻底0.2 m處起每隔1 m間距(上下兩排孔錯(cuò)開，呈梅花形布置)布置長0.8 m、包扎有400 g/m2土工布的φ32 mm PE管(PE管管壁密集鉆φ5 mm的小孔)，PE管向外傾斜，坡度為5%，形成2道排滲孔。

(4)在尾礦庫灘面上縱向每隔30 m修筑一道橫向排水溝，排水溝凈斷面為0.3 m×0.3 m。排水溝由中間向尾礦庫兩側(cè)側(cè)傾斜，坡度均為1%，分別與東、西兩側(cè)截洪溝相連。

(5)修筑南、北兩側(cè)壩肩截洪溝，南側(cè)壩肩截洪溝凈斷面為0.8 m×1.2 m，北側(cè)壩肩截洪溝凈斷面為0.8 m×1.5 m。兩側(cè)壩肩截洪溝沿堆積壩和初期壩坡面設(shè)置，其坡度與坡面坡度相同，通過初期壩底部漿砌臺階式跌水平臺進(jìn)行消力后流至珠游溪。

(6)對排水斜槽上部進(jìn)口采用混凝土封閉。

2.5 閉庫期管理

尾礦庫閉庫工程結(jié)束后，尾礦庫管理部門應(yīng)做好壩體及排洪設(shè)施的維護(hù)。未經(jīng)論證和批準(zhǔn)，不得儲水蓄洪。嚴(yán)禁在尾礦壩和庫內(nèi)進(jìn)行亂采、濫挖、違章建筑和違章作業(yè)。尾礦庫管理部門應(yīng)制定尾礦庫安全管理制度，定期、不定期的對尾礦庫進(jìn)行安全檢查，尤其在雨季應(yīng)加大巡查密度，發(fā)現(xiàn)安全隱患及時(shí)處理，并做好檢查記錄。上述治理工程實(shí)施后，尾礦庫壩體可保持長期穩(wěn)定，尾礦庫排洪系統(tǒng)排洪能力能夠滿足排洪要求。閉庫驗(yàn)收后，達(dá)到銷庫標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)該及時(shí)銷庫[4～6]。

3 廢水污染源強(qiáng)分析

3.1 施工期廢水污染源強(qiáng)

施工廢水主要來源于混凝土養(yǎng)護(hù)、機(jī)械和車輛沖洗廢水及雨后的地表徑流泥漿水。該部分廢水中的主要污染物為pH、SS、COD、石油類。其中主要廢水為雨后的地表徑流泥漿水。

3.1.1 混凝土養(yǎng)護(hù)廢水

混凝土養(yǎng)護(hù)可以直接用薄膜或塑料溶液噴刷在混凝土表面，待溶液揮發(fā)后，與混凝土表面結(jié)合成一層塑料薄膜，使混凝土與空氣隔離，封閉混凝土中水分不再蒸發(fā)外逸，水泥依靠混凝土中水分完成水化作用。其多余廢水經(jīng)沉淀處理后，上清液可回用。

3.1.2 機(jī)械和車輛沖洗廢水

主要為含油廢水，要求施工機(jī)械和車輛在項(xiàng)目施工區(qū)內(nèi)出口處設(shè)置清洗設(shè)施及沖洗池，清洗和修理的施工機(jī)械、車輛所產(chǎn)生的含油廢水或廢棄物，不得隨意棄置和傾流，機(jī)械保養(yǎng)沖洗水、含油污水不得隨意排放，要建排水溝和小型隔油沉淀池，經(jīng)相應(yīng)隔油處理后循環(huán)使用，不得隨意排放。

3.1.3 地表徑流泥漿水

W=A×h×10-3

(1)

式(1)中：W為單位長度路面徑流量(m3/d)；A為路面積水面積(m2)；h為降雨強(qiáng)度(mm/d)。徑流系數(shù)按0.7，則估算得項(xiàng)目最大徑流產(chǎn)生量為0.017 m3/s。則徑流污染物產(chǎn)生情況見表1。

表1 徑流污染物產(chǎn)生情況

3.1.4 生活廢水

項(xiàng)目施工管理人員和施工人員近20人，用水量50 L/d人，則生活污水產(chǎn)生量約0.8 m3/d，也會增加受納水體的有機(jī)物含量。項(xiàng)目不設(shè)施工營地，利用附近村莊已有設(shè)施。

3.1.5 滲流水

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，一般情況下無滲流水滲出。但雨季時(shí)可能存在滲流水滲出，滲流水的產(chǎn)生量及濃度受雨量影響較大。根據(jù)現(xiàn)狀監(jiān)測資料，滲流水的主要影響因子為鋅，最大監(jiān)測值為3.6 mg/L，根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，最大滲流量為28.4 m3/d。其他因子可達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中的Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2 閉庫期廢水污染源強(qiáng)

工程治理過程中，灘面整治時(shí)需用機(jī)械將灘面整平，考慮到尾砂為鉛鋅礦尾砂，在灘面平整、碾壓后立即在其表層鋪設(shè)一層1 mm HDPE防滲膜(水氣滲透試驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)在0.5×10-13～0.5×10-10cm/s之間)，避免暴雨時(shí)，雨水滲入尾礦庫內(nèi)部造成浸潤線升高。然后在進(jìn)行表層覆土。

表層覆土覆土分為兩層，底層為0.2 m粘土，表層為0.6 m地表土或耕植土。底層粘土為隔離層，主要起到隔離重金屬和阻止表層土壤保水的作用，以防止和減少雨水滲透到庫內(nèi)。庫區(qū)內(nèi)覆土底層為0.2 m粘土，表層為0.6 m地表土或耕植土。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，粘土滲透系數(shù)小于1.2×10-6cm/s，而尾砂細(xì)砂的滲透系數(shù)為6.77×10-4cm/s。

HDPE防滲膜和底層粘土為隔離層，同時(shí)庫區(qū)內(nèi)設(shè)置橫向?qū)畔到y(tǒng)，將雨水引出庫區(qū)，庫區(qū)外雨水通過南北截排水溝流出，故沒有滲流水產(chǎn)生。

4 環(huán)境水文地質(zhì)特征

4.1 區(qū)域水文地質(zhì)概況

4.1.1 水文

場區(qū)溝谷水系較發(fā)育。河(溪)流均為山溪性河流，河流季節(jié)性影響較大，臺風(fēng)、訊期水位猛漲，水流湍急，枯水期水流小?？辈靺^(qū)域?qū)僦橛蜗饔?，尾礦庫位于珠游溪上游一側(cè)的溝谷中，溝谷上游為小型水庫，溝谷小溪向北匯入珠游溪。

4.1.2 場地地形、地貌

勘察場地所屬區(qū)域?yàn)榈蜕角鹆甑孛?，周圍山體植被較為發(fā)育，山頂多為原頂型，海拔標(biāo)高在70～250 m之間。鉛鋅礦尾礦庫所在山谷為山間盆地，三面環(huán)山，僅在東面有一較窄出口，現(xiàn)有尾礦壩建在東面溝口上。庫區(qū)南面有一埡口，截洪壩建在南面埡口上，將尾礦庫與上游水庫及溝谷隔開。尾礦庫庫區(qū)為侏羅系火山碎屑巖組成的構(gòu)造侵蝕低山地形， 庫區(qū)兩岸山體坡度角一般為40°～55°，山坡植被發(fā)育較好。尾礦庫占地面積約1.8萬m2，匯水面積約0.15 km2，庫區(qū)溝谷長度388 m，溝谷平均坡度6%。尾礦庫庫區(qū)所在溝谷往北匯入東西流向的珠游溪，溝谷上游為竹墩山塘(小型水庫)，溝谷下游常住4戶村民。

4.1.3 地質(zhì)構(gòu)造

浙江省大地構(gòu)造單元以江山—紹興斷裂為界，基本分為兩個(gè)部分：斷裂帶東南為華南褶皺系(Ⅰ2)浙東南隆起區(qū)(Ⅱ4)，斷裂帶西北為揚(yáng)子準(zhǔn)地臺，在這2個(gè)Ⅰ級構(gòu)造單元基礎(chǔ)上，劃分Ⅱ級構(gòu)造單元4個(gè)，Ⅲ級構(gòu)造單元9個(gè)，Ⅳ級構(gòu)造單元10個(gè)。工程場地位于華南褶皺系的浙東南隆起區(qū)之黃巖—象山拗?jǐn)嗍?Ⅳ9)，見圖1。

以斷裂構(gòu)造為主，多呈北北東向、北東向展布?；诪檩p變質(zhì)巖的晚古生代地層，上部為巨厚的中生代火山巖。無區(qū)域性大斷裂通過，褶皺構(gòu)造不發(fā)育，北東向的泰順—黃巖大斷裂和溫州—鎮(zhèn)海大斷裂從場區(qū)西外側(cè)通過。

(1)泰順—黃巖大斷裂(① 斷裂)。 該斷裂位于浙江東南沿海，呈北東向展布，由泰順往北東經(jīng)永嘉、黃巖直抵三門灣，浙江省內(nèi)長約260 km。地表為斷續(xù)出露的北東向斷裂，一般長達(dá)20～30 km。斷裂多發(fā)育在上侏羅統(tǒng)和白堊系中，燕山晚期的巖體常被其切割。場區(qū)距離該斷裂20 km以上。

(2)溫州—鎮(zhèn)海大斷裂(② 斷裂)。 它是浙東南最醒目的斷裂構(gòu)造，總體走向?yàn)楸睎|25°，該斷裂自黃巖長潭水庫往北經(jīng)臨海、寧海、鎮(zhèn)海而潛沒于灰鱉洋水域之下，這一地段地表斷裂十分醒目，南段地表顯示較差，長潭水庫以南經(jīng)溫州、礬山并伸入福建境內(nèi)，全長約320 km，它由一系列北東、北北東向斷裂組成寬5～10 km的斷裂帶，斷面多向北西傾，傾角陡立。該斷裂可能形成于燕山中晚期。歷史上溫州、臨海、鎮(zhèn)海曾多次發(fā)生地震及南溪附近的溫泉及深圳一帶的陡崖深谷，表明該斷裂近時(shí)期尚在活動(dòng)。場區(qū)距離該斷裂5 km以上。區(qū)域斷裂對本工程無影響或基本無影響。

4.2 區(qū)域水文地質(zhì)特征

勘察區(qū)地下水類型主要為賦存于淺部的孔隙潛水及深部的基巖裂隙水兩種。

(1)淺層孔隙潛水。主要分布于尾礦細(xì)砂層、坡洪積碎石層中，以潛水為主，由于其巖性以細(xì)砂、碎石為主，富水性好，水量較大。水位埋深一般5～13 m。主要接受大氣降水的垂直補(bǔ)給，以滲流的形式排泄于下游溪溝。

(2)基巖裂隙水。廣泛分布于勘察區(qū)內(nèi)，含水巖組主要為侏羅系西山頭組熔結(jié)凝灰?guī)r，地下水主要賦存于淺部風(fēng)化裂隙中，由于基巖裂隙張開和密集發(fā)育程度、連通及充填情況很不均勻，所以基巖裂隙水的埋藏、分布及水動(dòng)力特征都非常不均勻，水量較貧乏。主要接受上部孔隙潛水的入滲補(bǔ)給。

圖1 區(qū)域構(gòu)造位置

上述各巖土層含水層(帶)之間，存在著直接或間接的水力聯(lián)系。尾礦細(xì)砂層直接接受大氣降水補(bǔ)給，在上游或高處滲透轉(zhuǎn)為補(bǔ)給基巖裂隙水；庫區(qū)周邊山坡近地表的強(qiáng)風(fēng)化帶，巖石較破碎，裂隙較發(fā)育，利于地下水的流通，風(fēng)化裂隙含水層(帶)地下水也可滲透轉(zhuǎn)補(bǔ)給庫區(qū)尾礦細(xì)砂層，形成互補(bǔ)關(guān)系。整個(gè)勘察區(qū)在區(qū)域上為一個(gè)完整的水文地質(zhì)單元，周邊分水嶺范圍內(nèi)為補(bǔ)給區(qū)，通過尾礦壩排向東面的溝谷下游[7,8]。

5 地下水環(huán)境影響分析

5.1 水環(huán)境影響預(yù)測與評價(jià)

工程治理過程中，灘面整治時(shí)需用機(jī)械將灘面整平，考慮到尾砂為鉛鋅礦尾砂，在灘面平整、碾壓后立即在其表層鋪設(shè)一層1 mm HDPE防滲膜(水氣滲透試驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)在0.5×10-13～0.5×10-10cm/s之間)，避免暴雨時(shí)，雨水滲入尾礦庫內(nèi)部造成浸潤線升高。然后在進(jìn)行表層覆土。表層覆土覆土分為兩層，底層為0.2 m粘土，表層為0.6 m地表土或耕植土。底層黏土為隔離層，主要起到隔離重金屬和阻止表層土壤保水的作用，以防止和減少雨水滲透到庫內(nèi)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，粘土滲透系數(shù)小于1.2×10-6cm/s，而尾砂細(xì)砂的滲透系數(shù)為6.77×10-4cm/s。

HDPE防滲膜和底層黏土為隔離層，同時(shí)庫區(qū)內(nèi)設(shè)置橫向?qū)畔到y(tǒng)，將雨水引出庫區(qū)，庫區(qū)外雨水通過南北截排水溝流出，故幾乎沒有滲流水產(chǎn)生[7,8]。

5.2 地下水影響預(yù)測與評價(jià)

該工程在尾礦庫周圍設(shè)截洪溝渠排水，庫區(qū)內(nèi)設(shè)置橫向排水溝，防滲層為1 mm HDPE防滲膜+底層覆土層為20 cm黏土層，雨水幾乎無法進(jìn)入尾砂層當(dāng)庫區(qū)發(fā)生強(qiáng)降雨時(shí)可有效排出庫區(qū)雨水，同時(shí)可大大減少庫積水和下滲量，符合地下水保護(hù)要求。

地下水環(huán)境影響評價(jià)應(yīng)對建設(shè)項(xiàng)目在建設(shè)期、運(yùn)營期和服務(wù)期滿后對地下水水質(zhì)可能造成的直接影響進(jìn)行分析、預(yù)測和評估，提出預(yù)防、保護(hù)或者減輕不良影響的對策和措施，制定地下水環(huán)境影響跟蹤監(jiān)測計(jì)劃，為建設(shè)項(xiàng)目地下水環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)[10]。

5.2.1 地下水環(huán)境水質(zhì)影響預(yù)測分析

5.2.1.1 預(yù)測范圍

地下水環(huán)境調(diào)查評價(jià)范圍應(yīng)包括與建設(shè)項(xiàng)目相關(guān)的地下水環(huán)境保護(hù)目標(biāo)，以能說明地下水環(huán)境的現(xiàn)狀，反映調(diào)查評價(jià)區(qū)地下水基本流場特征，滿足地下水環(huán)境影響預(yù)測和評價(jià)為基本原則(表2)。

表2 地下水環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查評價(jià)范圍參照

根據(jù)查表法，結(jié)合項(xiàng)目地下水水文單元分布，本項(xiàng)目地下水影響調(diào)查評價(jià)范圍為礦區(qū)所處水文地質(zhì)單元。地下水影響預(yù)測范圍一般與調(diào)查評價(jià)范圍一致，因此，根據(jù)查表法，二級評價(jià)調(diào)查評價(jià)范圍為6～20 km2，根據(jù)地質(zhì)勘查資料，項(xiàng)目所在區(qū)域?yàn)楠?dú)立的地質(zhì)水文單元，根據(jù)《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 地下水環(huán)境》(HJ610-2016)“8.2.2.1……當(dāng)計(jì)算或查表范圍超出所處水文地質(zhì)單位邊界時(shí)，應(yīng)以所處水文地質(zhì)單元邊界為宜”，故本項(xiàng)目地下水影響預(yù)測范圍為礦區(qū)所處水文地質(zhì)單元；預(yù)測層位以污染物直接進(jìn)入的含水層為主，本次預(yù)測不考慮包氣帶的阻滯作用(表3、圖2)。

表3 本項(xiàng)目地下水評價(jià)范圍邊界經(jīng)緯度坐標(biāo)

5.2.1.2 預(yù)測時(shí)段

因項(xiàng)目為閉庫治理項(xiàng)目，已無廢水及尾砂排放。故本項(xiàng)目預(yù)測時(shí)段為污染發(fā)生后100d及365d。

5.2.1.3 情景設(shè)置

本項(xiàng)目預(yù)測情景設(shè)置：運(yùn)營期非正常情況下(HDPE防滲膜破裂)， 污染物在含水層中的遷移變化規(guī)律。

圖2 本項(xiàng)目地下水評價(jià)范圍示意

5.2.1.4 預(yù)測因子及源強(qiáng)

(1)預(yù)測因子。按尾礦庫庫區(qū)內(nèi)地下水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果，主要污染因子為鋅。

(2)源強(qiáng)。項(xiàng)目實(shí)施后，雨水幾乎無法到達(dá)尾砂層形成滲流水，但可能存在尾礦庫導(dǎo)排系統(tǒng)及HDPE防滲膜破裂破損后壩基滲漏，尾礦庫的滲流量按最大滲流量28.4 m3/d計(jì)算 ，根據(jù)尾砂滲流水監(jiān)測結(jié)果，預(yù)測源強(qiáng)按鋅最大監(jiān)測值3.60 mg/L計(jì)。

5.2.2 預(yù)測模型選取及條件概化

5.2.2.1 預(yù)測模型選取

本項(xiàng)目地下水影響預(yù)測評價(jià)等級為二級評價(jià)，擬采取地下水溶質(zhì)運(yùn)移解析法進(jìn)行預(yù)測。本項(xiàng)目預(yù)測情景為非正常情況下壩基泄露對地下水造成的影響，為點(diǎn)源持續(xù)排放；本項(xiàng)目地下水遷移過程中，垂向分量極小以至于可以忽略，本項(xiàng)目預(yù)測采取“連續(xù)注入示蹤劑—平面連續(xù)點(diǎn)源”模型：

(2)

5.2.2.2 水文地質(zhì)參數(shù)選取

(1)滲透系數(shù)K。評價(jià)區(qū)域含水層為：主要為賦存于淺部的孔隙潛水及深部的基巖裂隙水兩種， 根據(jù)該項(xiàng)目工程地質(zhì)勘察報(bào)告，堆積壩采用尾礦上游法堆積而成，壩基主要為第四系坡洪積碎石層及強(qiáng)風(fēng)化熔結(jié)凝灰?guī)r層，滲透等級為弱透水性。初期壩為透水堆石壩，壩基主要為熔結(jié)凝灰?guī)r層，滲透性等級為弱透水性。尾礦初期壩為透水堆石壩，壩頂寬2.5 m，壩高16 m。壩基主要為強(qiáng)風(fēng)化熔結(jié)凝灰?guī)r層，滲透性等級為弱透水性。壩基滲漏途徑主要為壩體人工填筑碎塊石、強(qiáng)風(fēng)化熔結(jié)凝灰?guī)r層。

尾礦壩滲漏主要通過初期壩，現(xiàn)按單層透水壩基進(jìn)行近似估算：

q=K×T×(H/(2b+T))

(3)

Q=q×B

(4)

式(3)、(4)中q為單寬壩基的滲漏量(m3/dm)；Q為壩基滲漏量(m3/d)；K為壩基滲透系數(shù)(m/d)；H為壩上下游水位差(m)；2b為壩底寬度(m)；B為壩長(m)；T為透水層厚度(m)，一般≤2b。

初期壩長約為60 m，壩底寬度取值35 m，透水層厚度計(jì)算到③2中風(fēng)化熔結(jié)凝灰?guī)r巖層面考慮，按滿水位上下游水位差取值為15 m，滲透系數(shù)?、?層尾礦細(xì)砂、壩體和到③1強(qiáng)風(fēng)化熔結(jié)凝灰?guī)r平均值3.5×10-4cm/s(換算為0.3 m/d)，代入(1)及(2)式可得(見表4)。

由表4可知，在上下游水位差不同時(shí)壩基每日滲漏量最大為28.4 m3。

(2)有效孔隙度ne。巖石和土壤孔隙度的大小與顆粒的排列方式、顆粒大小、分選性、顆粒形狀以及膠結(jié)程度有關(guān)，不同巖性孔隙度大小見下表。根據(jù)該項(xiàng)目工程地質(zhì)勘察報(bào)告，本次孔隙度取值為ne=0.38。

表4 壩基滲漏估算

(3)水力梯度I。水力梯度，又稱水力坡降或者水力坡度。指沿滲透途徑水頭損失與滲透途徑長度的比值；可以理解為水流通過單位長度滲透途徑為克服摩擦阻力所耗失的機(jī)械能；或?yàn)榭朔Σ亮Χ顾砸欢魉倭鲃?dòng)的驅(qū)動(dòng)力；或?yàn)樵诤畬又醒厮鞣较蛎繂挝痪嚯x的水頭下降值(任意兩點(diǎn)的水位差與該兩點(diǎn)間的距離之比)(表5)。

綜上所述，本項(xiàng)目所在地水力梯度取值0.048811。

(4)水流速度u。根據(jù)達(dá)西定律，本項(xiàng)目區(qū)域地下水滲流速V=KI=0.3 m/d×0.048811=1.46×10-2m/d，則地下水水流速度u=V/ne=1.146×10-2/0.38=3.84×10-2m/d。

(5)彌散系數(shù)DL、DT。彌散度是研究污染物在土壤及地下水中遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的最重要參數(shù)之一，彌散系數(shù)D是反映滲流系統(tǒng)彌散特征的一個(gè)綜合參數(shù)，忽略分子擴(kuò)散時(shí)，它是介質(zhì)彌散度僅和孔隙流速V的函數(shù)。在地下水溶質(zhì)運(yùn)移方程中，表征含水層介質(zhì)彌散特征的參數(shù)是水動(dòng)力彌散系數(shù)，它可表示為：

(5)

式(5)中：αL，αT分別為縱向和橫向孔隙尺度彌散度，僅與介質(zhì)特性有關(guān)。

表5 水力梯度計(jì)算

水動(dòng)力彌散尺度效應(yīng)的存在為模擬和預(yù)測地下水中溶質(zhì)在介質(zhì)中的運(yùn)移規(guī)律帶來了困難。本次溶質(zhì)運(yùn)移模型中彌散度的確定主要依據(jù)是Geihar等對世界范圍內(nèi)所收集的59個(gè)大區(qū)域彌散資料進(jìn)行的整理分析。按照偏保守原則，根據(jù)本次污染場地的研究尺度，模型計(jì)算中縱向彌散度αL選用5 m、橫向彌散度αT選用0.5 m(圖3)。

由此計(jì)算評估區(qū)含水層中的彌散系數(shù)：

DL=αL×u=5 m×3.84×10-2m/d=0.192 m2/d

DT=αT×u=0.5 m×3.84×10-2m/d=0.0192 m2/d。

水文地質(zhì)參數(shù)如表6。

圖3 松散沉積物的彌散度確定

表6 本項(xiàng)目水文地質(zhì)參數(shù)

5.2.3 預(yù)測結(jié)果分析

選取預(yù)測方案，預(yù)測特定時(shí)間不同位置的濃度情況。

(1)尾礦防滲層破損后壩基滲漏的滲流水中鋅對敏感點(diǎn)承壓水層的影響。由圖4可知，尾礦庫壩基泄露后，尾礦庫壩基泄露后，100 d及365 d，在50 m范圍內(nèi)均可達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限值，對地下水承壓層水質(zhì)影響較小。

(2)尾礦庫泄露的滲流水中鋅對潛水層的影響。由圖5可知，尾礦庫壩基泄露后，100 d及365 d，鋅在50 m范圍內(nèi)可達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限值，對地下水潛水層水質(zhì)影響較小。綜上所述，在閉庫期排滲系統(tǒng)不正常的情況下，尾礦庫壩基泄露的滲流水廢水中鋅在不同時(shí)段對地下水水質(zhì)有一定影響，但均在50 m范圍內(nèi)即可達(dá)標(biāo)。但因涉及重金屬，因此，該項(xiàng)目應(yīng)做好防滲工作，加強(qiáng)對地下水水質(zhì)的跟蹤監(jiān)測，加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)管理，完善應(yīng)急方案，避免對地下水產(chǎn)生污染。

6 閉庫后續(xù)工作

該鉛鋅礦尾礦庫閉庫治理完成后，基本無三廢產(chǎn)生，鑒于該項(xiàng)目為鉛鋅礦尾礦閉庫治理項(xiàng)目，防滲層滲漏時(shí)可能導(dǎo)致鉛、鋅等重金屬污染地下水，故應(yīng)制定地下水監(jiān)測計(jì)劃與信息公開計(jì)劃。

6.1 監(jiān)測計(jì)劃

為了及時(shí)準(zhǔn)確的掌握尾礦庫區(qū)及下游地下水環(huán)境質(zhì)量狀況和地下水水體中污染物的動(dòng)態(tài)變化，本項(xiàng)目應(yīng)建立地下水長期監(jiān)控系統(tǒng)，包括科學(xué)、合理的設(shè)置地下水污染監(jiān)控井，并監(jiān)理完善的監(jiān)測制度，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)并及時(shí)控制。

6.2 監(jiān)測井布置

根據(jù)HJ610-2016中地下水監(jiān)測點(diǎn)布置要求“一、二級評價(jià)的建設(shè)項(xiàng)目，一般不少于3個(gè)，應(yīng)至少在建設(shè)項(xiàng)目場地上、下游各布設(shè)1個(gè)……明確跟蹤監(jiān)測點(diǎn)的基本功能，如背景值監(jiān)測點(diǎn)、地下水環(huán)境影響監(jiān)測點(diǎn)、污染物擴(kuò)散監(jiān)測點(diǎn)等”，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)水文地質(zhì)條件，為監(jiān)測尾礦庫防滲系統(tǒng)的完整及對地下水的污染情況，本項(xiàng)目共布置監(jiān)控井3眼，分別布設(shè)在尾礦庫上游100 m處(背景監(jiān)控點(diǎn))、尾礦庫庫區(qū)及后畈村，定期監(jiān)測地下水水質(zhì)。

6.3 監(jiān)測數(shù)據(jù)管理

上述監(jiān)測結(jié)果應(yīng)按相關(guān)規(guī)定及時(shí)建立檔案，對與常規(guī)監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)該進(jìn)行公開，如發(fā)生異常或發(fā)生事故，應(yīng)加密監(jiān)測頻次，改為每周監(jiān)測一次，并分析污染原因，確定泄露污染源，及時(shí)采取應(yīng)急措施[9]。

圖4 100 d、365 d尾礦庫壩基泄漏廢水中鋅

圖5 100 d、365 d尾礦庫壩基泄漏廢水中鋅

6.4 信息公開計(jì)劃

主要包括污染源名稱、所在地、監(jiān)測點(diǎn)名稱、監(jiān)測日期、監(jiān)測指標(biāo)名稱、監(jiān)測指標(biāo)濃度、排放標(biāo)準(zhǔn)限值、按監(jiān)測指標(biāo)評價(jià)結(jié)論及時(shí)向相關(guān)環(huán)保部門和社會公開。