定边县城北防洪排涝工程对地下水环境的影响及对策

王 岑，吴广涛

1 工程概况

定边县城北防洪排涝工程位于陕西定边县城东北方向，主要建筑物为蓄滞洪区调蓄池1590万m3，排涝渠5.5 km，退水渠4.7 km。工程为Ⅲ等中型水利工程，防洪标准为50年一遇设计，300年一遇校核。工程南起定边县污水处理厂出水口，排涝渠将城区雨涝洪水和污水处理厂达标出水引排至调蓄池进行蓄滞利用，退水渠将调蓄池出水引排至北部苟池进行生态补水，确保县城防洪安全。

工程调蓄池西北方向4.2 km为苟池重要湿地，西侧3.5 km为花麻池重要湿地[1]，东南方向1.2 km为定边县马莲滩水源保护区[2]。工程建成后长期存蓄雨洪水及再生水，会导致局部地区地表水量增加，使该区域地下水入渗量增大，影响区域地下水水位、水量及水质。

地下水环境影响预测及评价的范围是以蓄水工程轴线为中心线，呈西北-东南向展布的矩形区域，纵向长度30 km，横向宽度15 km，面积450 km2。评价范围主要包括定边县城、定边镇、盐场堡乡、贺圈镇和砖井镇，西北方向包含苟池及花麻池两处陕西省重要湿地，东南方向包含定边县马莲滩水源保护区部分区域。

2 水环境现状

2.1 地表水环境现状

历史上定边县的雨水洪涝及生活污水由天然沟道排至县城北部滩地，基本通过自然蒸发和下渗消耗。调查期间，定边县污水处理厂二期扩建工程尚未完工，一期工程超负荷运行，每天有1万t处理达标污水与0.3万t～0.5万t无法处理的污水排向北部滩地。2015年4月及9月，分别对地表水18个断面的25项水质指标进行监测，其中氟化物、氨氮、总磷、总氮、高锰酸盐指数、COD、BOD5、阴离子表面活性剂、六价铬、硫化物、石油类、溶解氧、粪大肠菌群等14项指标不能达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类标准，地表水水质较差。

2.2 地下水环境现状

（1）地下水水位。地下水井点共监测168个，主要为民井、机井。2015年2月枯水期监测地下水位86井点，地下水埋深0.72 m～60.0 m，水位标高 1305.74 m～1387.26 m；2015年 4月平水期监测地下水位155井点，地下水埋深0.45 m～45.98 m，水位标高1302.31 m～1403.92 m；2015年7月丰水期监测81点，地下水埋深1.17 m～44.80m，水位标高1300.79 m～1403.64 m。

（2）地下水水质。2015年4月、9月及11月，分别对地下水38个点位的32项水质指标进行监测，其中氟化物、氯化物、高锰酸盐指数、溶解性总固体、总硬度、总大肠菌群、氨氮、铅、镍、锰、铁、六价铬、硫酸盐等13项指标不能达到《地下水环境质量标准》（GB14848-93）Ⅲ类标准，除马莲滩水源保护区以外，地下水水质较差。地下水水化学类型主要为HCO3、HCO3·SO4和HCO3·Cl型，其次为 Cl·SO4和 SO4·Cl型等。

3 地下水环境的影响预测

预测方法采用地下水数值模拟法，预测模型采用地下水流动模拟软件Modflow，预测现状年为2015年，预测水平年为2045年，预测时段为30年。预测模型区为评价区四周外扩5 km～6 km的区域，水平面积1055.3 km2，垂向第一层为第四系，第二层为白垩系。

模型区含水层水文地质参数为：第四系含水层渗透系数k＝0.96m/d，给水度 μ＝0.143；白垩系含水层渗透系数 k＝0.108m/d，弹性释水率Ss＝4.98 E-05 m-1；大气降水入渗系数取值为：低缓梁岗区0.28，冲洪积平原区0.3，滩地区0.33，沙漠区0.4，黄土斜坡区0.05；地下水极限蒸发埋深4 m。

3.1 对地下水水量及水位的影响预测

采用三维地下水流数值模型预测分析工程建成后对地下水水量及水位的影响。

工程建设前，模型区内地下水总补给量为32.091×104m3/d，总排泄量为 32.845×104m3/d，均衡差为-0.753×104m3/d，地下水处于均衡状态。工程运行后，由于调蓄池区域接纳地表水量由现状的2.6×104m3/d增加到5.7×104m3/d，引起地表水入渗量和潜水蒸发量增加，增量分别为0.890×104m3/d和0.118×104m3/d，详见表1。地下水补排量增加值相对较小，地下水补排仍可近似为均衡状态。

表1 模型区地下水水量均衡表

由于地表水入渗量增加，地下水水位将抬升0 m～0.9 m，调蓄池及周边水位抬升最大，向外侧逐渐减小，影响范围为58.11 km2。其中，水位升幅0.9 m～0.6 m的区域为3.01 km2，占影响面积的5.2%，影响范围主要为调蓄池周边；水位升幅0.5 m～0.1 m的区域为14.75 km2，占影响面积的19.4%；水位升幅0.1 m以内的区域为58.09 km2，占影响面积的76.5%，影响范围涉及苟池东部及马莲滩水源地二级保护区西部一定区域。

3.2 对地下水水质的影响预测

采用三维地下水溶质运移数值模型预测分析工程建成后对地下水水质的影响。

根据环境现状监测结果，选取地表水超标严重，且地下水中含量较高的总氮、氨氮、总磷、氟化物、高锰酸盐指数、六价铬共6项水质指标进行预测与分析。按照最不利情况考虑，环境现状水质指标采用监测结果最大值。本工程蓄水时，定边县污水处理厂二期工程将建成运行，因此调蓄池水质指标采用景观环境用水标准值[3]。

经预测，在现状开采条件不变的情况下，工程运行后地下水中总氮、高锰酸盐指数浓度增量小于1 mg/L，氨氮、总磷、氟化物、六价铬浓度增量小于0.1 mg/L。各预测指标在排洪渠、调蓄池及苟池区域形成高值区，并以高值区为中心向周围弥散且浓度逐渐变小。6项水质预测指标的影响范围涉及苟池及马莲滩水源地二级保护区西部一定区域，除六价铬外的其它5项水质预测指标的影响范围到达花麻池边缘。因此，在预测时间段内，工程对上述环境敏感目标会造成一定程度的影响，但影响面积较小，且未到达地下水分水岭。预测结果见表2。

表2 水质指标弥散分布面积预测成果表

4 保护措施

（1）严格控制污水处理厂出水水质。调查评价期间，定边县污水处理厂二期扩建工程已实施，建成后总处理能力达3万t/d，出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，将极大改善进入调蓄池中的水质。预计到本工程设计水平年2030年，定边县城污水产生量约4万t/d，当污水处理厂处理能力不能满足需求时，应及时扩容改建，并使出水达标。

（2）工程防渗措施。建议对调蓄池及围坝铺设土工膜防渗材料。2021年～2030年马莲滩水源保护区的供水规模将由1.0万m3/d扩大至1.5万m3/d[4]，引起地下水漏斗扩大，工程防渗措施可降低水质污染风险。

（3）蓄水区水质保护措施。在调蓄池增加人工湿地处理系统，通过水生植物吸收水体中的污染物，改善蓄水区水质，防止水体富营养化。根据现场调查，现状污水区域有成片芦苇，且在冬季长势良好，可考虑工程施工时保护及引种，工程蓄水时定期收割移出湿地。

（4）生活用水保护措施。工程蓄水对地下水水质的影响范围涉及杨凤渠子、王圈村、二楼村、东梁村、东畔村、西畔村6个村庄的民井，考虑到现状地下水水质较差，建议按照农村人均用水定额[5]计算，从影响区域外调水260m3/d，解决村民生活用水问题。

（5）加强水环境监测，进行环境影响后评价。对影响区域地表水和地下水环境定期监测，及时掌握马莲滩水源地、苟池、花麻池、蓄水区周边民井等水质和水位动态变化。工程建成运行一定时期后，建设单位应当及时组织环境影响后评价，并将评价结果报告审批单位。发现有明显不良环境影响时，应当及时提出改进措施。

5 结论

蓄水工程的建设造成区域地下水量增加、地下水位上升，以及地表水入渗污染地下水水质，影响范围涉及苟池、花麻池及马莲滩水源地西部，影响面积较小，影响程度轻微。建议采取控制污水处理厂出水水质、调蓄池及围坝防渗、修建人工湿地、区域外调水、加强水环境监测、进行环境影响后评价等防治措施，减轻工程建设对地下水环境的影响。

[1]周灵国.陕西湿地[M].西安：陕西科学技术出版社，2015.3:142.

[2]定边县水利局.定边县城市饮用水水源地保护区划分说明书[Z].2009.6.

[3]GB/T 18921-2002，城市污水再生利用景观环境用水水质[S].北京：中国质检出版社，2002.

[4]定边县人民政府.定边县城市总体规划（2014-2030）[Z].2015.5.

[5]DB 61/T 943-2014，陕西省行业用水定额[S].陕西：陕西省质量监督局，2014.