基于Visual Modflow中某化工企業(yè)分區(qū)防滲措施研究

盛治喻

(河南省化工研究所有限責任公司 , 河南 鄭州 450052)

1 水文地質概況

項目區(qū)位于新鄉(xiāng)市境內,區(qū)內多年平均氣溫14.00 ℃,最高溫度42.0 ℃(1992年6月11日),最低氣溫-19.2 ℃(1971年12月27日)。多年平均降水量545.5 mm,降水主要集中在7、8、9月,占全年降水量的60.0%。項目區(qū)場地主要位于黃河沖積平原地帶,場地地形相對平坦,地勢起伏較小。地形標高為70.00～82.00 m,廠址內地質條件較好,無不良地質現(xiàn)象。

區(qū)內地下水屬第四系沖積平原孔隙水類型。區(qū)內含水層多層,其中由一層分布穩(wěn)定、厚度大的粉質黏土層,將地下水分為兩個含水組。受黃河故道影響,淺層孔隙水底板在故道兩側埋藏淺,中間埋藏深。第Ⅰ含水組為潛水及微承壓水,由上更新統(tǒng)上段及全新統(tǒng)沖積砂層組成。第Ⅱ含水組中深層地下水為承壓水,由上更新統(tǒng)下段砂層組成。地下水主要接受大氣降水滲入補給和引黃灌灌溉水的回滲補給。開采排泄是區(qū)內地下水主要排泄方式。第I含水組動態(tài)分成人為氣象型和氣象開采型兩種類型。

項目區(qū)地層在勘探深度范圍內除第①單元層素填土及第①1單元層雜填土外均為第四紀沖積生成的第四系全新統(tǒng),主要巖性為黏性土、粉土及砂土。由上至下劃分為6個工程地質單元層(不包括亞層),分別為雜填土、粉土、粉質黏土、粉土、細砂、細砂。

2 水文地質模型概化

2.1 預測模型概化

2.1.1邊界條件概化

評價區(qū)北邊界和南邊界為補給邊界;東邊界和西邊界為零流量邊界。第Ⅰ含水組底部為厚7.5～16.0 m的粉質黏土、黏土構成的弱透水層;現(xiàn)狀條件下,第Ⅱ含水組地下水通過弱透水層越流補給第Ⅰ含水組。因弱透水層厚度大,滲透系數(shù)小,越流量小,故將其概化為隔水邊界。計算區(qū)上部為透水邊界,接受大氣降水入滲補給和灌溉回滲補給;地下水排泄以人工開采為主。

2.1.2含水層概化

模擬區(qū)淺層含水層巖性為細砂,計算區(qū)目的層具多層結構,含水層之間通過弱透水層的間斷區(qū)進行溝通,并具有統(tǒng)一的自由水面,因此可概化為一個含水組。

2.1.3源匯項

評價區(qū)主要補給有大氣降水補給、河流補給、渠灌補給,排泄主要為側向徑流、開采排泄。

2.2 水文地質參數(shù)識別

根據野外水文地質實驗,結合評價區(qū)地下水變化帶的巖性分布和滲透特征,以及前人的水文地質實驗和相關成果,進行含水層水文地質參數(shù)賦值。模擬區(qū)潛水含水巖組為細砂,識別后的滲透系數(shù)及分區(qū)結果見表1。

表1 識別后的水文地質參數(shù)

2.3 識別驗證

將評價區(qū)各參數(shù)值輸入Visual Moflow進行模擬,并調整相應參數(shù),直到模擬結果和初始流場結果基本一致。所建的地下水流數(shù)值模型能夠比較真實地反映實際情況,且能夠滿足精度要求,即模型比較可靠,可以在此基礎上疊加地下水溶質遷移模擬模塊,進行地下水環(huán)境影響預測。

3 地下水環(huán)境影響預測

3.1 預測源強

根據《環(huán)境影響評價技術導則地下水環(huán)境》(HJ 610—2016)中“9.4.2”條規(guī)定,項目只對非正常工況下進行預測。選取耗氧量為預測因子,按100天、1 000天、20年3個時間點進行預測。

根據項目實際情況分析,如果收集池腐蝕磨損等原因發(fā)生泄漏,若恰好發(fā)生泄漏處的地下水防滲層斷裂或破壞,導致液體持續(xù)泄漏。根據《給水排水構筑物工程施工及驗收規(guī)范》(GB 50141—2008)的相關規(guī)定,項目污水滲漏量按鋼筋混凝土結構水池最大允許滲漏量2 L/(m2·d)計算。收集池泄漏面積為10.00 m2,非正常狀況下,取泄漏面積的5%,取滿水實驗允許滲漏量的10倍作為滲漏量,假設泄漏量全部通過包氣帶進入地下水,且持續(xù)滲漏,泄漏量為0.01 m3/d。因收集池為地下裝置,污水泄漏后,不易被發(fā)現(xiàn),泄漏時間定為30天或者180天。

3.2 預測評價標準

綜合考慮地下水流向、項目區(qū)周圍敏感點的分布有針對性地開展模擬計算。模擬結果以A表示地下水污染物超標的濃度范圍,B表示存在污染但污染不超標的濃度范圍,限值為各檢測指標的檢出限(見圖1)。當預測結果小于檢出限時,則對地下水環(huán)境幾乎沒有影響。標準限值參照《地下水質量標準》(GB/T14848—2017)Ⅲ類標準值。耗氧量檢出下限值為0.05 mg/L,標準限值3.0 mg/L。

圖1 污染物耗氧量污染暈運移圖(單位mg/L)

3.3 預測時段

地下水環(huán)境質量預測時段分別計算100天、1 000天、20年從泄漏源至交匯處范圍內,地下水中各主要特征因子指標的濃度變化情況。分別以影響范圍、超標范圍、最大影響距離表述污染狀況,其中影響范圍是指預測結果大于檢出限的范圍,超標范圍是指預測結果大于標準限值的范圍,最大影響距離是指大于檢出限范圍污染源的最大距離。

3.4 預測結果

收集池在非正常情況下發(fā)生滲漏30天后,耗氧量沿地下水流場水流方向向東北方向運移,預測結果表明,滲漏發(fā)生100天后,含水層耗氧量檢出范圍為4 433.33 m2,超標范圍為909.94 m2,最大運移距離為135.47 m;滲漏發(fā)生1 000天后,含水層耗氧量檢出范圍為42 199.09 m2,未超標,最大運移距離為515.46 m;滲漏發(fā)生20年后,含水層耗氧量未檢出,未超標。耗氧量污染暈預測結果見表2、圖1。

表2 耗氧量污染暈預測結果

預測結果表明,泄漏發(fā)生100天后污染物已超出廠區(qū),會對區(qū)域地下水造成一定影響,因此,廠區(qū)應做好分區(qū)防滲措施,以便發(fā)生泄漏后能有效制止,防止對地下水保護目標造成影響。

4 分區(qū)防控措施

4.1 污染防治分區(qū)

根據廠區(qū)污染物的泄漏途徑和生產功能單元所處在廠區(qū)中的位置,將廠區(qū)可劃為非污染防治區(qū)、一般污染防治區(qū)和重點污染防治區(qū)。①非污染防治區(qū)。沒有物料或污染物泄漏,不會對地下水環(huán)境造成污染的區(qū)域或部位。②一般污染防治區(qū)。裸露于地面的生產功能單元裝置,污染地下水環(huán)境的物料或污染物泄漏后,可及時發(fā)現(xiàn)和處理的區(qū)域或部位。③重點污染防治區(qū)。位于地下或半地下的生產功能單元,污染地下水環(huán)境的物料或污染物泄漏后,不易及時發(fā)現(xiàn)和處理的區(qū)域或部位。

4.2 防滲措施

運營期可能對地下水的影響途徑主要是:廢水下滲后污染地下水,包括地面、污水管道、調節(jié)池等設施。因此在項目建設中應充分做好排污管道、調節(jié)池等水工構筑物防滲處理,杜絕污水滲漏;運營過程中,在確保排水系統(tǒng)與污水管道對接良好的前提下,杜絕污水“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象的發(fā)生,這樣可以切斷廢水污染地下水的途徑,減少對周圍地下水的影響。

根據天然包氣帶防污性能分級參照表,確定區(qū)內天然包氣帶防污性能分級為“中”。廠區(qū)防滲分區(qū)分為重點防滲區(qū)和一般防滲區(qū)。其防滲措施如下。

重點防滲區(qū): 參照執(zhí)行《危險廢物貯存污染控制標準》(GB18597—2001)及其修改單要求?；A防滲層至少為1 m厚黏層(滲系數(shù)<×10-7cm/s),或2 mm厚高密度聚乙烯,或至少2 mm厚其他人工材料,滲透系數(shù)≤1×10-10cm/s,或者其他能達到黏土防滲層Mb≥6.0 m,K≤1×10-7cm/s同等防滲性能的防滲措施;地面與裙腳要用堅固、防滲的材料建造,建筑材料必須與危險廢物相容。必須有泄漏液體收集裝置、氣體導出口及氣體凈化裝置。設施內要有安全照明設施和觀察窗口;用以存放裝載液體、半固體危險廢物容器的地方,必須有耐腐蝕的硬化地面,且表面無裂隙;應設計堵截泄漏的裙腳,地面與裙腳所圍建的容積不低于堵截最大容器的最大儲量或總儲量的五分之一。

一般防滲區(qū):參照《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標準》(GB16889—2008)執(zhí)行,地面或池體采用水泥硬化,厚度相當于黏土防滲層Mb≥1.5 m,K≤1×10-7cm/s同等防滲性能。

5 結論

某化工企業(yè)污染物泄漏后污染物超出廠區(qū),可能會對區(qū)域地下水產生一定影響,因此制定嚴格、規(guī)范、可行的分區(qū)防滲措施至關重要。建設項目場地可劃分為重點防滲區(qū)和一般防滲區(qū),企業(yè)應嚴格按照防滲分區(qū)等級制定防滲措施。