山西臨興區(qū)塊煤層氣先導(dǎo)試驗(yàn)項(xiàng)目地下水環(huán)境影響分析

閆冬梅

（山西省地質(zhì)工程勘察院，山西太原030024）

1 地理位置與交通

臨興區(qū)塊煤層氣先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)位于臨興中區(qū)東北部，行政區(qū)劃屬于山西省呂梁市興縣趙家坪鄉(xiāng)，面積為20.53km2。

2 工程概況

臨興區(qū)塊先導(dǎo)性試驗(yàn)項(xiàng)目地面建設(shè)工程共包括6個(gè)井場(chǎng)（分別為L(zhǎng)X-101、LX-102、LX-103、LX-104、LX-105、LX-4）、一座集氣站（1#集氣站）、井場(chǎng)至集氣站以及集氣站至康寧中心處理廠的集輸管線、污水處理設(shè)施以及其他所屬配套輔助系統(tǒng)。

井場(chǎng)內(nèi)設(shè)置高、中壓2條集氣管線，1條用于不壓裂時(shí)直/定向井，1條用于水平井和壓裂時(shí)直/定向井，由2條管線分別集輸。在每座井場(chǎng)設(shè)置1條計(jì)量管匯，并通過1條計(jì)量管線輸送至臨興1#集氣站，對(duì)井場(chǎng)產(chǎn)出的致密氣和水進(jìn)行計(jì)量。1#集氣站內(nèi)的致密氣經(jīng)中壓生產(chǎn)/計(jì)量分離器進(jìn)入三甘醇脫水裝置，或者經(jīng)高壓生產(chǎn)/計(jì)量分離器進(jìn)入節(jié)流制冷脫水裝置，脫水后的天然氣進(jìn)入集輸干線輸送到康寧中心處理廠附近的交接計(jì)量處。各裝置脫出污水進(jìn)入污水處理裝置（閉排罐），天然氣凝液量比較少，同樣進(jìn)入閉排罐，工藝流程見圖1。

圖1 煤層氣采集工藝流程圖

3 地下水調(diào)查評(píng)價(jià)范圍

項(xiàng)目所在地區(qū)淺層地下水類型主要為砂巖裂隙水及河谷松散孔隙水，確定目的含水層為淺層孔隙—裂隙含水層。考慮到該目的含水層補(bǔ)給來源單一，徑流途徑短，地表水與地下水水力聯(lián)系密切，盡可能將評(píng)價(jià)場(chǎng)地所在溝谷的地表分水嶺范圍內(nèi)的區(qū)域作為一個(gè)完整的水文地質(zhì)單元，據(jù)此確定出項(xiàng)目地下水的評(píng)價(jià)范圍面積約39.8km2，如圖2所示。

4 地下水環(huán)境保護(hù)目標(biāo)

地下水環(huán)境保護(hù)目標(biāo)主要有兩類：其一為評(píng)價(jià)范圍內(nèi)趙家坪鄉(xiāng)鎮(zhèn)水源地水井及其保護(hù)區(qū)，該水源地共兩眼水源井，一眼潛水井（#3），一眼泉水井（Q29）；其二為分散的農(nóng)村居民飲用水源。具體保護(hù)目標(biāo)情況詳見表1和圖2。

表1 環(huán)境保護(hù)目標(biāo)表

5 地下水環(huán)境影響預(yù)測(cè)

5.1 預(yù)測(cè)對(duì)象及污染源強(qiáng)

5.1.1 預(yù)測(cè)對(duì)象

臨興先導(dǎo)區(qū)各建設(shè)項(xiàng)目均位于趙家坪鄉(xiāng)鎮(zhèn)水源地保護(hù)區(qū)的補(bǔ)給徑流區(qū)，通過分析，確定地下水預(yù)測(cè)對(duì)象為：

（1）建設(shè)期各井場(chǎng)泥漿池、沉砂池中的鉆井廢水，非連續(xù)恒定排放點(diǎn)源；

（2）建設(shè)期各井場(chǎng)壓裂液儲(chǔ)存池中的壓裂液返排液，非連續(xù)恒定排放點(diǎn)源；

（3）運(yùn)營(yíng)期1#集氣站工業(yè)場(chǎng)地化糞池中的生活污水，連續(xù)恒定排放點(diǎn)源；

（4）運(yùn)營(yíng)期LX-104井場(chǎng)污水處理站集水池中的生產(chǎn)廢水，連續(xù)恒定排放點(diǎn)源。

5.1.2 污染源強(qiáng)的確定

（1）建設(shè)期各井場(chǎng)泥漿池等鉆井廢水。各井場(chǎng)建設(shè)期泥漿池特征污染因子為石油類，濃度均為1300mg/L，石油類本底值濃度選擇各監(jiān)測(cè)點(diǎn)現(xiàn)狀平均值，為檢出限值0.01mg/L。廢水產(chǎn)生量除LX-4井場(chǎng)的1.2m3/d外，其余井場(chǎng)均為1.5m3/d。

由于各井場(chǎng)鉆井周期不同，事故狀態(tài)下廢污水下滲的時(shí)間也不同，考慮到廢水蒸發(fā)需要一定的時(shí)間，故在各井場(chǎng)鉆井周期的基礎(chǔ)上，增加100d的時(shí)間為廢水下滲時(shí)間。綜合以上各因素確定鉆井廢水污染源強(qiáng)統(tǒng)計(jì)表見表2。

表2 各井場(chǎng)泥漿池等鉆井廢水污染源強(qiáng)統(tǒng)計(jì)表

（2）各井場(chǎng)建設(shè)期壓裂液儲(chǔ)存池中壓裂液返排液特征污染因子為氯化物，各井場(chǎng)濃度不一；氯化物本底值濃度選擇各監(jiān)測(cè)點(diǎn)現(xiàn)狀平均值，為88mg/L。考慮到壓裂液返排液定期拉運(yùn)的特點(diǎn)，假設(shè)各井場(chǎng)在整個(gè)建設(shè)期都存放有壓裂液返排液，且在井場(chǎng)建設(shè)活動(dòng)結(jié)束后的100d壓裂液返排液被完全運(yùn)走，那么據(jù)此可以確定各井場(chǎng)壓裂液返排液的下滲時(shí)段。綜合各因素，確定壓裂液返排液污染源強(qiáng)統(tǒng)計(jì)表見表3。

表3 井場(chǎng)壓裂液返排液污染源強(qiáng)統(tǒng)計(jì)表

（3）運(yùn)營(yíng)期1#集氣站工業(yè)場(chǎng)地化糞池污水產(chǎn)生量為18m3/d，特征污染物為氨氮，濃度80mg/L。氨氮本底值濃度選擇各監(jiān)測(cè)點(diǎn)現(xiàn)狀平均值，為0.08mg/L。污染源投放時(shí)間設(shè)定為整個(gè)服務(wù)期（7300d），連續(xù)污染。綜合各因素，確定生活污水污染源強(qiáng)統(tǒng)計(jì)表見表4。

表4 生活污水污染源強(qiáng)統(tǒng)計(jì)表

（4）運(yùn)營(yíng)期LX-104井場(chǎng)污水處理站集水池生產(chǎn)廢水產(chǎn)生量為20m3/d，特征污染物為石油類，濃度400mg/L。石油類本底值濃度選擇各監(jiān)測(cè)點(diǎn)現(xiàn)狀平均值，為檢出限值0.01mg/L。污染源投放時(shí)間設(shè)定為整個(gè)服務(wù)期（7300d），連續(xù)污染。綜合各因素，確定生產(chǎn)廢水污染源強(qiáng)統(tǒng)計(jì)表見表5。

表5 生產(chǎn)廢水滲漏量計(jì)算表

5.1.3 預(yù)測(cè)時(shí)段的確定

各預(yù)測(cè)對(duì)象的模擬預(yù)測(cè)時(shí)間均為100d、1000d、5000d及7300d。

5.2 地下水環(huán)境影響分析

建設(shè)期對(duì)地下水影響主要由各井場(chǎng)泥漿池等事故狀態(tài)滲漏以及各井場(chǎng)壓裂液儲(chǔ)存池事故狀態(tài)滲漏這兩個(gè)污染源組成，運(yùn)營(yíng)期對(duì)地下水的影響主要體現(xiàn)在污廢水的處理過程。項(xiàng)目選取Visual Modflow軟件，進(jìn)行了地下水?dāng)?shù)值模擬研究，通過運(yùn)用數(shù)值法來模擬預(yù)測(cè)污染源事故狀態(tài)對(duì)地下水及環(huán)境保護(hù)目標(biāo)的影響。

5.2.1 建設(shè)期對(duì)地下水、水源地等的影響

由模擬預(yù)測(cè)結(jié)果可知：在不考慮包氣帶垂向運(yùn)動(dòng)以及化學(xué)反應(yīng)和吸附的作用下，各井場(chǎng)污染暈的范圍在逐步擴(kuò)大，順著地下水流向的距離也在不斷增大，但是污染暈的最大濃度在逐步降低，并且隨著時(shí)間的推移，整體向下游移動(dòng)。

（1）建設(shè)期各井場(chǎng)泥漿池等底板破裂對(duì)地下水的影響。在整個(gè)服務(wù)年限的運(yùn)移時(shí)間內(nèi)，各井場(chǎng)污染暈范圍始終沒有波及到各村分散居民用水水源以及趙家坪水源地潛水井二級(jí)保護(hù)區(qū)，建設(shè)期各井場(chǎng)泥漿池等事故狀態(tài)下池底破裂對(duì)地下水及水源地影響較小，且影響時(shí)間有限。

（2）建設(shè)期各井場(chǎng)壓裂液儲(chǔ)存池底板破裂對(duì)地下水的影響。在整個(gè)服務(wù)年限的運(yùn)移時(shí)間內(nèi)，各井場(chǎng)污染暈范圍始終沒有波及到各村分散居民用水水源以及趙家坪水源地潛水井二級(jí)保護(hù)區(qū)，建設(shè)期各井場(chǎng)壓裂液儲(chǔ)存池事故狀態(tài)下池底破裂對(duì)地下水及水源地影響較小，且影響時(shí)間有限。

5.2.2 運(yùn)營(yíng)期對(duì)地下水、水源地等的影響

由模擬預(yù)測(cè)結(jié)果可知：在不考慮包氣帶垂向運(yùn)動(dòng)以及化學(xué)反應(yīng)和吸附的作用下，污染暈的范圍在逐步擴(kuò)大，順著地下水流向的距離也在不斷增大，由于設(shè)定為連續(xù)污染，污染暈最大濃度在不斷擴(kuò)大。

（1）運(yùn)營(yíng)期1#集氣站工業(yè)場(chǎng)地化糞池底板破裂對(duì)地下水的影響。在污染物進(jìn)入地下水后的100d、1000d以及5000d三個(gè)時(shí)間段，污染暈范圍始終沒有波及到各村分散居民用水水源以及趙家坪水源地潛水井二級(jí)保護(hù)區(qū)；但在污染后的7300d，污染暈的邊緣可能會(huì)影響到企業(yè)自備井（#1），由于模擬沒有考慮化學(xué)反應(yīng)、吸附等地下水凈化作用，實(shí)際情況要好于模擬結(jié)果。

（2）運(yùn)營(yíng)期LX-104井場(chǎng)污水處理站集水池底板破裂對(duì)地下水的影響。在污染物進(jìn)入地下水后的各個(gè)時(shí)間段，污染暈范圍始終沒有波及到各村分散居民用水水源以及趙家坪水源地潛水井二級(jí)保護(hù)區(qū)。

（3）采氣管線、閉排罐等設(shè)施對(duì)地下水的影響。在水氣輸送過程中，采氣管線、污水管線等局部破裂會(huì)導(dǎo)致廢水泄漏或者局部腐蝕，出現(xiàn)跑、冒、漏、滴的現(xiàn)象，從而可能污染地下水。但是，由于各井場(chǎng)以及集氣站都設(shè)有計(jì)量閥，能夠在24h內(nèi)發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)補(bǔ)救，所以對(duì)地下水的污染是短暫的、局部的、有限的，對(duì)地下水環(huán)境影響輕微。

閉排罐為撬裝式，倘若罐體意外破裂，石油將會(huì)流向地面。但是，罐體泄漏會(huì)被工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并采取相應(yīng)補(bǔ)救措施，而且罐體布置場(chǎng)地地面做了防滲硬化處理，對(duì)地下水污染的可能性很小，對(duì)地下水環(huán)境影響輕微。

6 結(jié)論

綜上所述，從地下水環(huán)境影響角度分析，在采取了嚴(yán)格的地下水環(huán)保措施后，建設(shè)項(xiàng)目是可行的。