甘肅某冶金廢渣回收項(xiàng)目地下水資源及環(huán)境影響評價(jià)

劉 海, 勵(lì) 麗

(1.甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，甘肅 蘭州 730050；2.甘肅省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730020)

1 地質(zhì)概況

調(diào)查區(qū)區(qū)域在大地構(gòu)造上處于秦嶺東西緯向構(gòu)造體系與武都山字型構(gòu)造體系前弧東翼的復(fù)合部位，調(diào)查區(qū)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，在山坡及其下游溝谷地段第四系厚度一般5～15 m。布置于坡頂及河、溝內(nèi)的鉆孔在鉆探過程中也未遇到構(gòu)造破碎帶。由本次野外調(diào)查和鉆孔顯示，項(xiàng)目建設(shè)場地所在的柳林鎮(zhèn)主要出露有三疊系、新近系及第四系地層，表層披覆黃土[1]。項(xiàng)目建設(shè)場地地下水位埋深6.6～10.36 m。尾礦庫沖溝和西溝河河(溝)谷區(qū)酸浸渣回收車間包氣帶巖性上部由第四系粉質(zhì)粘土組成，厚度4.9～8.6 m；下部為含泥質(zhì)砂碎石、砂礫石。

2 水文地質(zhì)特征

2.1 地下水含水巖組及富水性

建設(shè)場地內(nèi)第四系松散巖類孔隙水主要分布在永寧河支流的西溝河河溝中部，呈條帶狀分布，靠近河溝地表水流的地段具有一定的富水性，遠(yuǎn)離河溝的兩側(cè)山體坡腳地帶富水性差或不富水。地下水位埋深大于6.6 m，在平面上變化較大，含水層以砂礫石層為主，泥沙含量大，厚度2～4 m。根據(jù)本次Z1、Z2、Z3號鉆孔成井后抽水情況，該層地下水在用6 m3/h潛水泵抽水時(shí)僅10～15 min即疏干，出現(xiàn)“掉泵”，恢復(fù)0.5～1 h后才能繼續(xù)抽水，判斷建設(shè)場地內(nèi)第四系地下水富水性極差，單井涌水量約為10～20 m3/d。第四系下覆的碎屑巖類孔隙裂隙水主要賦存于新近系表部風(fēng)化殼中，由于該含水層為新近系泥巖、砂質(zhì)泥巖，表部風(fēng)化帶裂隙不發(fā)育，并受自身巖性約束和泥質(zhì)含量影響較大，實(shí)際上為不透水層，構(gòu)成了整個(gè)上覆第四系孔隙水的隔水底板。遠(yuǎn)離河溝或靠近山邊的地帶第四系極貧水，同時(shí)也不存在含基巖裂隙水的基底。項(xiàng)目建設(shè)場地?zé)o碳酸鹽巖分布，故不存在巖溶水。

2.2 地下水補(bǔ)徑排條件

建設(shè)場地內(nèi)第四系地下水主要接受降水、上游地下徑流和地表水側(cè)向入滲的補(bǔ)給。兩側(cè)谷坡第四系地下水由高處向低處緩慢徑流進(jìn)入河溝谷，但補(bǔ)給量極小，水力坡度隨地形變化；河溝谷地下水自上游向下游即總體由西向東徑流，水力坡度一般為30‰～40‰?，F(xiàn)狀第四系地下水排泄方式主要有地下徑流、人工開采等。

3 地下水資源評價(jià)

3.1 地下水補(bǔ)給量

地下水天然補(bǔ)給量主要為上游地下徑流流入、河流側(cè)向入滲、溝谷潛流和大氣降水滲入垂向補(bǔ)給量，基巖山區(qū)由于新近系泥巖、砂質(zhì)泥巖裂隙發(fā)育少，泥質(zhì)充填物多，風(fēng)化帶潛流補(bǔ)給量可忽略不計(jì)。

(1)河流側(cè)向入滲補(bǔ)給量。河流側(cè)向入滲補(bǔ)給按照岸邊公式計(jì)算，兩側(cè)地下水埋深可用本次施工的鉆孔水位，河流與鉆孔距離在1∶10000地形圖上直接量算，孔口高程以本次工程測量數(shù)值為準(zhǔn)[2]。

計(jì)算公式：Q河補(bǔ)=KB△H2t/2L

(1)

式(1)中：K為含水層滲透系數(shù)(m/d)，取本次抽水試驗(yàn)計(jì)算平均值0.93 m/d；t為地表水對地下水補(bǔ)給時(shí)間(d)，據(jù)調(diào)查扣除枯水期后按200 d計(jì)算；B為補(bǔ)給帶寬度(m)，地形圖上量取為2 200 m；△H為河水位與地下水位相對高差(m)，取三個(gè)鉆孔平均值1.8 m；L為地下水位觀測井至河距離(m)，平均值30 m。

經(jīng)計(jì)算，項(xiàng)目區(qū)河流側(cè)向入滲補(bǔ)給量為2.21萬立方米/年。

(2)溝谷潛流側(cè)向補(bǔ)給量。溝谷地下潛流主要分布在馬蹄溝和苜蓿溝內(nèi)，為垂直于河流方向由北向南徑流。溝谷第四系地下潛流補(bǔ)給按照達(dá)西公式計(jì)算，斷面厚度和寬度按本次野外調(diào)查時(shí)實(shí)際測量值代入。

計(jì)算公式：Q谷側(cè)=K·I·H·B

(2)

式(2)中：Q谷側(cè)為谷坡側(cè)向補(bǔ)給量(m3/d)；K為滲透系數(shù)，按試驗(yàn)最小值取得0.54 m/d；I為水力坡度，馬蹄溝取20%，苜蓿溝為25%；H為含水層厚度，取第四系坡積含水層平均厚度，為2.0 m；B為斷面寬度，為實(shí)測谷底段寬度。馬蹄溝取80 m，苜蓿溝取50 m。

經(jīng)計(jì)算，項(xiàng)目區(qū)溝谷側(cè)向補(bǔ)給量為30.78 m3/d，年側(cè)向補(bǔ)給量1.12萬立方米。

(3)地下水徑流流入量。主要由計(jì)算區(qū)內(nèi)西溝河河谷西側(cè)向東側(cè)徑流，地下水徑流補(bǔ)給選擇達(dá)西公式計(jì)算，上游斷面滲透系數(shù)取抽水試驗(yàn)計(jì)算值0.54 m/d；實(shí)測水力坡度值55‰；含水層厚度為鉆孔揭露,取平均厚度3.7 m；斷面寬度實(shí)測并垂直地下水流向，為140 m。

計(jì)算公式：Q徑流=K·I·H·B

(3)

式(3)中：Q徑流為側(cè)向補(bǔ)給量(m3/d)；K為滲透系數(shù)；I為水力坡度；H為含水層厚度；B為斷面寬度。

經(jīng)計(jì)算，項(xiàng)目區(qū)地下徑流補(bǔ)給量為15.38 m3/d，年徑流補(bǔ)給量0.56萬立方米。

(4)大氣降水垂向滲入補(bǔ)給量

計(jì)算公式：Q雨滲=Hm·M·α·1 000

(4)

式(4)中：Q雨滲為大氣降雨垂向補(bǔ)給量(m3/a)；Hm為大氣降水量(mm)，采用徽縣氣象站多年平均值746 mm；M為入滲區(qū)面積(km2)，取值0.34 km2；α為降水入滲系數(shù)(無量綱)，采用徽縣地區(qū)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)0.09。

經(jīng)計(jì)算，大氣降水垂向年補(bǔ)給量為0.83萬立方米；

綜合上述，區(qū)內(nèi)地下水總補(bǔ)給量為4.72萬立方米/年。

3.2 地下水排泄量

前已述及，地下水排泄方式主要地下徑流流出、地面蒸發(fā)和少量人工開采。

(1)地下徑流流出量。根據(jù)前述達(dá)西公式，選擇柳林鎮(zhèn)橋頭以東西溝河地表水與永寧河干流交匯處斷面為流出斷面。滲透系數(shù)取值1.27 m/d；實(shí)測水力坡度值30‰；含水層厚度根據(jù)調(diào)查該斷面處柳林鎮(zhèn)生活用水井成井資料取平均厚度5.8 m；斷面寬度實(shí)測并垂直地下水流向，為400 m。

經(jīng)計(jì)算，調(diào)查區(qū)地下水徑流排泄量為3.23萬立方米/年。

(2)蒸發(fā)排泄量。參考《甘肅省徽縣城區(qū)供水水源地勘查報(bào)告》資料，計(jì)算公式為：

Q蒸=εF

(5)

式中：F為蒸發(fā)區(qū)面積(水位埋深<4 m的區(qū)域集中在永寧河支流與干流交匯處河漫灘及一級階地前緣一帶)，1∶1萬地貌圖上量取水位埋深小于4 m的面積為0.06 km2。

ε為蒸發(fā)強(qiáng)度，采用柯達(dá)夫—阿維揚(yáng)諾夫潛水蒸發(fā)公式ε=ε0(1-h/hmax)n計(jì)算潛水蒸發(fā)強(qiáng)度ε(式中：ε0水面蒸發(fā)強(qiáng)度，徽縣為1 161.6 mm；hmax潛水蒸發(fā)極限埋深，一般取4 m；n為待定系數(shù)，與包氣帶巖性有關(guān)，取2)；H為水位埋深(m)。

經(jīng)計(jì)算，蒸發(fā)強(qiáng)度72.6 mm，蒸發(fā)量為0.44萬立方米/年。

(3)人工開采。據(jù)調(diào)查，區(qū)內(nèi)Z1鉆孔上游有3眼村民家中自挖大口井，總開采量為5 m3/d，即0.18萬立方米/年。

綜合以上各項(xiàng)，全區(qū)地下水總排泄量3.85萬立方米/年。

3.3 地下水均衡

根據(jù)上述計(jì)算，均衡區(qū)內(nèi)地下水補(bǔ)給量為4.72萬立方米/年，排泄量為3.85萬立方米/年，地下水補(bǔ)給補(bǔ)量大于排泄量，均衡差為+0.87萬立方米/年，呈正均衡狀態(tài)。

3.4 地下水資源利用現(xiàn)狀

項(xiàng)目區(qū)及周邊柳林鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)地下水資源開發(fā)利用量小，僅在鎮(zhèn)區(qū)東北部有一眼生活用水井，日開采量為150 m3/d左右，項(xiàng)目區(qū)西側(cè)葫蘆壩村中有少量大口井，單井開采量均小于2 m3/d。

4 地下水環(huán)境影響評價(jià)

項(xiàng)目建設(shè)場地與柳林鎮(zhèn)柳林村集中供水水源地之間相距約900 m，雖然處于同一流域內(nèi)，因距離遙遠(yuǎn)，補(bǔ)給來源也不同，實(shí)際無水力聯(lián)系。廠區(qū)與該水源井之間再無分散式生活飲用水井，下游沿途鄉(xiāng)村居住點(diǎn)分布零散，多依山坡而居，人畜生活飲用水源為山泉或鄉(xiāng)鎮(zhèn)集中供水，不存在低處河谷地下水補(bǔ)給山邊泉水的條件。項(xiàng)目區(qū)河谷與相鄰兩側(cè)河溝谷地下水之間不存在水力聯(lián)系，各自處于獨(dú)立的水文地質(zhì)單元單元。而下游永寧鎮(zhèn)泰伯村、唐莊趙峽集中式供水水源地位于項(xiàng)目區(qū)南側(cè)約5 km外的溝谷中，亦無水力聯(lián)系。據(jù)此，該項(xiàng)目不會(huì)對現(xiàn)狀下游柳林鎮(zhèn)、永寧鎮(zhèn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)及農(nóng)村人畜生活飲用水源地的地下水質(zhì)安全造成威脅[3]。

通過對項(xiàng)目建設(shè)場地環(huán)境影響評價(jià)區(qū)地下水在事故狀態(tài)下的污染預(yù)測，在生產(chǎn)循環(huán)用水發(fā)生泄漏時(shí)，假設(shè)在最不利的條件下Zn、Hg、Cu、Pd隨污水全部下滲至包氣帶及含水層后，受地下水徑流方向和地形影響，污染物濃度會(huì)逐漸擴(kuò)散并向泄露點(diǎn)東側(cè)下游運(yùn)移，中心點(diǎn)濃度也逐漸減少，其中Cu、Pd離子的中心點(diǎn)濃度在泄漏后的4天和2天后分別達(dá)到了地下水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)要求，而Zn、Hg在運(yùn)移14年(項(xiàng)目運(yùn)行期滿)后仍未達(dá)標(biāo)，直到第23年和第30年后，Zn、Hg離子中心點(diǎn)濃度最終達(dá)標(biāo)，分別為0.98 mg/L(≤1.0 mg/L)和0.00096 mg/L(≤0.001 mg/L)，濃度中心向下游運(yùn)移距離分別為36.2 m和46.7 m。假設(shè)尾礦庫在運(yùn)行期間發(fā)生潰壩事故時(shí)庫內(nèi)廢水全部瀉出并滲入地下，廢水中的Zn、Cd是影響地下水質(zhì)的主要污染源，在經(jīng)過14年的運(yùn)移和擴(kuò)散后，濃度中心點(diǎn)自泄露處向下游運(yùn)移了22.1 m，中心點(diǎn)Zn、Cd的濃度均未達(dá)到地下水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)要求，但此時(shí)上述影響因子含量在中心點(diǎn)下游一定距離后符合地下水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，即在污染源泄露點(diǎn)下游64 m處Zn濃度為0.99 mg/L(≤1.0 mg/L)、泄露點(diǎn)下游84 m處Cd濃度為0.0097 mg/L(≤0.001 mg/L)。

本項(xiàng)目屬于Ⅰ類建設(shè)項(xiàng)目，可能造成地下水水質(zhì)污染的事故包括生產(chǎn)用水泄露和尾礦庫潰壩。經(jīng)過本次地下水環(huán)境影響預(yù)測，在項(xiàng)目建成后運(yùn)行的各個(gè)生產(chǎn)階段，直至運(yùn)行期滿(14年)后，以上事故造成的地下水污染除污染源附近小范圍以外的區(qū)域均能達(dá)到地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。本項(xiàng)目的建設(shè)對下游柳林鎮(zhèn)、永寧鎮(zhèn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)集中供水水源地?zé)o影響，因此，評價(jià)認(rèn)為本項(xiàng)目建設(shè)可以滿足地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。