新疆吉木萨尔县天宇华鑫热电工程项目水文地质特征与地下水评价

何志强

摘要：吉木萨尔县位于天山北麓博格达峰北东侧，准噶尔盆地东南缘。总的地势南北部高，中部低。本文在对工作区地层特征、构造特征及厂区水文地质特征进行分析基础上，进而对地下水质量进行评价，最后通过建立污染物在地下水运移数值模拟模型，对地下水环境影响预测结果进行分析与评价，同时提出了地下水环境保护措施，对以后的工作具有十分重要的指导意义。

关键词：新疆吉木萨尔县；天宇华鑫热电工程项目；水文地质特征；地下水评价

拟建的热电厂厂址为吉木萨尔县北三台循环经济工业园区，东距吉木萨尔县城35km，热电厂距$303省道140m。厂区位于山前冲洪积倾斜平原区，海拔高程728m-606m，最大相对高差122m。总体地势南高北低，地形坡降5%左右，地势平坦开阔，组成物主要为冲洪积砂卵石、漂砾。地表发育少量小冲沟，切割深度0.5m-0.8m不等。

1.地层特征

评价区从石炭系到第四系均有出露，石炭系主要分布在山区，主要岩性为火山熔岩、碎屑岩等。二叠系与中新生界分布在泉子街盆地北侧，为一套陆相一泻湖相碎屑沉积岩。上第三系泥岩夹砾岩在山麓地带出露，白垩系仅在北部卡拉麦里低山丘陵西侧及南部的沟谷中有零星出露，其他地段未见该层出露。第四系广布于山前及平原地带。

评价区侵入岩的规模和出露的面积均很小，为一些浅层中基性及次火山岩，以及少量酸性岩，它们成岩株，岩枝或脉状产出，与围岩以70°～80°的陡倾角接触。主要岩性为辉绿玢岩、花岗岩、钠长斑岩、碳斑岩及闪长岩等。

2.地质构造

评价区大地构造上位于北天山地槽褶皱带的乌鲁木齐山前拗陷东部的泉子街断陷盆地内，区内地质构造较为复杂。泉子街断陷：北以千佛洞断裂为界，南以三工河一西台子山前断层为界，平面形态为一楔形。构造线方向为北西300°～310°。其特点是断陷夹于两条主要南倾逆断层之间，其间还有一系列平行断裂，构成“叠瓦式”构造。由于逆断层性质决定了断陷内南侧基底低洼，堆积较厚，北侧基底抬高，甚至出露地表。

3.厂区水文地质条件

3.1地下水类型及特征

评价区地下水类型为多层结构承压水，本次在灰场区施工勘探孔5眼，均揭穿灰场地表以下承压水隔水顶板。勘探深度141m内，承压水水头高度为623.96m-631.03m，根据本次抽水试验成果，其承压水单井涌水量为141.55m3/d-295.92m3/d，富水性中等。其水化学类型为SO，·HC03-Na·Ca型或CL·SO₄-Na·Ca型，矿化度0.36g/L-0.671g，L，pH值7.97-8.35，水质较好，宜于生活饮用。根据抽水试验成果，综合渗透系数0.37m/d-1.429m/d，影响半径为25.68m-83.80m。

3.2包气带特性

根据本次勘察，厂址区承压水水位35.1Mm-44.08m，因此包气带厚度为35.04m-44.08m不等，包气带岩性主要为亚砂土、黏土等。包氣带岩性为亚砂土、砂砾石等，根据渗水试验，渗透系数0.0017cm/s-0.0019cm/s，平均为0.0018cm/s。参照包气带防污性能分级标准，厂址区第四系覆盖层垂向渗透系数大于10cm/s，天然防渗性能弱。

4.地下水环境质量评价

根据《地下水环境质量标准》（GB/T14848-93）监测要求，监测项目有：Fe、氨氮、氯化物、硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、F-、CODer、溶解性总固体、cu、Pb、zn、cd、Mn、c0、Hg、As、C1、石油类、酚、氰、总硬度、PH等23项。采用单项评价标准指数法评价。在丰水期除亚硝酸盐和CODer外，其他监测指标《地下水环境质量标准》（GB/T14848-93）中Ⅲ类标准限值要求，在超标因子中，亚硝酸盐超标率为44.4%，超标倍数0.35倍-5.2倍；CODer超标率为77.7%，超标倍数0.30倍-5.57倍，评价区地下水质量较差。在平水期4眼监测井除亚硝酸盐和Fe外，其他监测指标《地下水环境质量标准》（GB/T14848-93）中Ⅲ类标准限值要求，在超标因子中，亚硝酸盐超标率为100%，超标倍数6.0倍-14.0倍；Fe超标率为66.6%，超标倍数2.13倍-6.97倍，评价区地下水质量较差。

5.污染物在地下水运移数值模拟模型

根据事故工况下包气带数值模拟的结果，各污染物在渗漏437天后到达地下水位。下面通过建立地下水溶质运移模型来模拟污染物的运移。此处考虑最不利情况，假定在污染物到达潜水含水层并达到最大浓度，以各污染物的该浓度值进行源强计算，在水文地质概念模型的基础上预测污染物在地下水中的运移。

根据水文地质模型的模拟计算结果，按模型模拟得到的地下水流场，考虑污染物在地下水中的运动以弥散与对流方式为主，地下水污染模拟过程中未考虑污染物在含水层的吸附、挥发、生物化学反应，模型中各项参数予以保守性考虑。

5.1地下水溶质运移模型

描述某种污染物k的三维、非稳定溶质运移模型可用如下偏微分方程来表示：

本次二维、非稳定的溶质运移模型利用visualmodflow中的MT3DMS模块进行预测计算。

5.2源汇项及边界条件的给定

模拟区内的自然条件相对稳定，主要表现在降雨量、蒸发量等气象要素年际变化不大，模拟区地下水系统的源汇项基本不变。

5.3弥散度的给定

水动力弥散尺度效应的存在，难以通过野外或室内弥散试验获得真实的弥散度。因此，本次评价参考前人的研究成果，依据图1，评价区对应的弥散度应介于1m～10m之间，按照偏保守的评价原则，本次模拟纵向弥散度参数值取10m，横向弥散度参数值取1m。

6.地下水环境影响预测结果分析与评价结论

运营期，在正常工况下，如果是装置区或罐区等可视场所发生硬化面破损，即使有物料或污水等泄漏，按目前电厂的管理规范，必须及时采取措施，不可能任由物料或污水漫流渗漏，而对于泄漏初期短时间物料暴露而污染的少量土壤，则会尽快通过挖出进行处置，不会任其渗入地下水。正常工况下建设项目对地下水环境影响不大。

运营期，在事故工况下，各装置区破损发生泄漏会对包气带造成一定程度的影响。各污染物渗漏437天后对含水层造成的影响。在包气带影响预测基础上，不考虑包气带对污染物的自净、吸附、生化作用等阻滞效应，地下水污染模拟预测结果显示：在模拟期内，各装置中污染物渗漏对含水层造成污染，并出现局部超标现象。废水处理站发生渗漏后各污染物会对含水层造成污染，并出现局部超标现象。

综上所述，在正常工况下项目对地下水影响较小；在事故工况下，各类污染因子的渗漏会在短期内对局部含水层产生影响，造成局部地下水水质超标，但是在运行期末不会对含水层产生影响，并且对农村分散式饮用水源井不产生产生污染。

7.地下水环境保护措施

对项目生产区地面进行全面防渗处理，及时将泄漏/渗漏的物料和废水收集处理，有效地防止污染物渗入地下。

7.1污染防治区的划分

根据厂区各生产、生活功能单元可能产生污染的地区，划分为重点污染防治区、一般污染防治区和非污染防治区，对厂区可能泄漏污染物的地面进行防渗处理，可有效防治污染物渗入地下，并及时地将渗漏/泄漏的污染物收集并进行集中处理，并对灰场采取防渗措施。

7.2分区防治措施

根据防渗参照的标准和规范，结合目前施工过程中的可操作性和技术水平，针对不同的防渗区域采用典型的防渗措施如下，在具体设计中应根据实际情况在满足防渗标准的前提下做必要的调整。厂区重点防渗区的渗透系数要求小于10cm/s，

一般防渗区渗透系数10cm/s和10cm/s之间，根据项目所在地的水文地质条件，一般防渗区防渗系数应小于1.0×10cm/s。endprint