山西河坡发电公司发电工程贮灰场对娘子关泉域地下水环境影响分析

安晓峰

（阳泉市水资源管理委员会办公室 阳泉 045000）

1 项目概况

娘子关泉域总面积为7 217 km2，是我国北方最大的岩溶泉，泉域范围涉及太原、晋中、阳泉三个地市，其中阳泉市泉域面积2 430 km2，占总面积的34%。

山西河坡发电有限责任公司位于阳泉市区东侧，该公司现拟建设2×300MW超临界燃煤空冷供热机组，为此需相应建设贮灰场。

2 贮灰场地质状况及建设内容

电厂灰场区位于黄土高原东缘中段，太行山西麓。其中：东梁沟灰场位于白泉岭厂址北偏东约3.7km沟谷处，沟谷左岸上部开阔，地势较为平缓，呈阶梯状，约20°～30°，且左岸大部分上覆黄土，厚度约2～5 m，下部为奥陶系灰岩；沟谷右岸上部相对较陡，约40°～50°，且大部分地段基岩裸露，主要为奥陶系灰岩。

山头沟灰场位于白泉岭厂址以东偏北约5.6 km处，该冲沟基本为SN走向，主沟谷较长，长约1 km，该冲沟为基岩山谷，两岸见灰岩出露，产状近水平，沟岸上部山顶见黄土分布，厚约 2～5 m。

根据现有资料，近场区无全新世活动断裂分布，距离灰场最近的非全新世活动断裂主要有三条，由近及远（由西向东）分别为：F6巨城西断裂、F5岔口－岩会断裂、F2-5西郊断裂。场地所在的太行山断块隆起区是区域新构造运动较弱的地区。周边断层距离贮灰场的距离均大于3.0 km，处于相对稳定地带，区域稳定性满足建贮灰场要求。

贮灰场建设项目有：挡灰坝、竖井－卧管式排洪涵管、隔离墙、库底防渗层、灰场管理站、灰场运灰道路等。

3 贮灰场入渗影响分析

3.1 天然条件下入渗影响分析

东梁沟、山头沟贮灰场地处娘子关泉域岩溶地下水补给、汇流区，灰场位于灰岩裸露区，不具备天然防渗能力，在不采取任何防渗措施条件下，拟建初期坝址以上产生的淋、浸溶灰水将全部下渗补给奥陶系岩溶裂隙水，东梁沟贮灰场灰水下渗量为84.7 m3/d（3.09万m3/a），山头沟贮灰场为135.6 m3/d（4.95万m3/a），将对贮灰场区域岩溶地下水水质产生明显的不利影响。

3.2 防渗条件下入渗影响分析

在防渗条件下，根据《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB18599－2001）的有关要求：

1)按黏土、土工膜复合防渗层渗透系数达到1×10-7cm/s（8.64×10-5m/d）量级计算，东梁沟贮灰场场区所产生的淋、浸溶灰水的下渗总量为8.64 m3/d（0.315万m3/a），山头沟贮灰场为13.82 m3/d（0.504万m3/a），仅相当于不防渗状态下的10.2%；

2)按渗透系数达到 1×10-10cm/s（8.64×10-8m/d）量级计算，东梁沟贮灰场场区所产生的淋、浸溶灰水的下渗总量为0.008 64 m3/d（3.15 m3/a），山头沟贮灰场为0.013 8 m3/d（5.04 m3/a），仅相当于不防渗状态下的0.01%。

由此可见，通过采取防渗工程措施，使渗透系数达到1×10-10cm/s，即使灰场排水竖井或排水涵管等出现事故，贮灰场灰水也不会对娘子关泉域岩溶地下水水质产生明显影响。因此，贮灰场在采取严格的工程防渗措施并投入运行后，将不会对灰场一带岩溶地下水水质产生不良影响。

同时东梁沟、山头沟贮灰场为干贮灰、山谷型灰场，在一般情况下灰场不会形成积水和径流，在降雨强度比较大的情况下，灰场形成的积水和径流可迅速通过排水竖井和排水涵管排出灰场外，其中绝大部分为自然降水，极少部分为淋浸溶灰水，总体水质较好，不会对灰场一带地下水和灰场下游地表水环境造成明显影响。

在对东梁沟、山头沟贮灰场底部和边坡采取严格的工程防渗措施情况下，使渗透系数K≤1×10-10cm/s；灰场拦灰坝下修建灰水排水回收系统，应满足贮灰场排水系统出现事故而达3天以上灰水集蓄要求，在做好工程系统配套建设的基础上，开展综合利用，从而实现灰场灰水零排放。将不会对当地地下水产生影响。

4 对策措施

4.1 灰渣综合利用

粉煤灰是燃煤火力发电厂发电的同时伴随产生的固体废料之一，通过多种灰渣综合利用途径“变废为宝”，最大限度地实现灰渣综合利用，实现废物的资源化，尽可能减少灰渣对娘子关泉域地下水的污染，实现经济效益和环境效益的双赢。

4.2 灰场工程防渗措施

库底：灰场底部防渗工程，需对场区范围作统一清挖，平整地形，以满足防渗材料的铺设要求。应清除地基表面的耕土及植物覆盖层。清基深度一般为500 mm，以除尽植物根或其他有机物为原则，对虫兽洞穴，岩石洞隙中的松散土石杂物也应清除干净，同时应去除突起岩石，保证底面平整。根据规范要求，灰场底部先铺150 mm厚的黏土垫层，上覆HDPE土工膜（厚1.5 mm）防渗层一层，土工膜上铺设150 mm厚的黏土保护层，以满足最小渗透性（K≤1×10-10cm/s）要求。对灰场灰层应推平并碾压使其充分密实，提高灰场底部的防渗性能。

边坡：对于沟谷边坡基岩裸露部分，应采取挂网喷浆处理，使其溶洞、裂隙彻底封闭，然后铺设黏土和土工膜，使其同样满足最小渗透性（K≤1×10-10cm/s）要求。

初期坝：灰场初期坝由堆石、反滤层及干砌石保护层组成，坝体由外到内依次为300 mm厚干砌块石、300 mm厚中粗砂垫层、400 g/m2土工膜一层及分层碾压灰渣坝体，防止坝体渗漏。

4.3 贮灰场排水系统与灰水回收利用系统建设

贮灰场应设置灰水回收复用系统，并布设有效的防渗、截渗设施，使灰水得到全部回收处理复用。灰场坝下灰水回收系统工程建设主要包括坝下集水工程、水处理工程及综合利用工程，坝下收集灰水综合利用包括灰场堆灰洒水、区域生态环境建设用水及农业灌溉用水等，配套建设坝下灰水回收系统工程，以便于开展综合利用，保护娘子关泉域地下水环境，实现贮灰场灰水零排放和灰水资源化利用。

4.4 灰场运行管理

灰渣的堆放拟由初期坝前向库区分层碾压堆放。卸下的灰渣应及时摊铺，及时碾压，如有松散状态的干灰且遇5级以上风时，应适当增加灰面洒水次数。当灰渣填筑高于初期坝时，将灰渣形成1：3.5的外边坡，坡面用干砌块石护坡。如灰场不再加高，其顶面应及时覆耕土以还田或绿化。

灰渣填筑，采用分层碾压，使其具有一定的密实度，以达到堆筑体稳定和防止飞灰污染的目的；碾压质量要求：对灰场下游碾压灰渣筑坝区及边坡压实区，压实系数不小于0.95，且在该区域内只能堆筑灰渣；对灰场内大范围的碾压灰渣贮灰区，压实系数不小于0.90。

贮灰场洒水，是抑制飞灰的重要工程措施。对灰场暂不堆灰的灰渣表面，要定时洒水。洒水周期和水量应根据季节和天气，适时洒水，避免因风吹而扬灰。例如干燥多风季节应勤洒多洒，阴雨天气可以少洒或不洒。一般情况下，建议每天洒一遍水，每遍洒水深度7 mm。在贮灰运行过程中应经常了解天气预报，避免飞灰污染。贮灰场周边应设防水林带。

4.5 区域水环境监测管理

在东梁沟、山头沟贮灰场下游分别布设一眼岩溶观测井，进行水质、水位动态监测。在灰场投入运行之前应对监测点进行一次本底值水平监测；在灰场运行期间每年应隔两月监测1次，一年共监测6次，监测项目要符合《地下水质量标准》（GB/T14848-93）的规定。项目单位应设置专职人员开展监测，严格执行水资源保护和环境保护的有关法律、法规及规定、制度，制定监测实施细则和有关规章制度，由娘子关泉域水行政主管部门负责监督，灰场区域地下水监测资料应及时上报水行政主管部门，从而最终形成一套完善的贮灰场区地下水环境质量预警机制。

综上所述，通过采取上述措施，东梁沟、山头沟贮灰场投入运行后不会对娘子关岩溶地下水环境产生明显的影响。