广东某电厂污染物对地下水环境的影响研究

(安徽省·水利部淮委水利科学研究院/水利水资源安徽省重点实验室，安徽 蚌埠 233000)

随着社会的不断发展，地下水污染防治成为环境污染防治的重点之一。地下水具有滞后性和隐蔽性，受污染后不易被发现或者出现问题时已经历漫长的时间。国家环保部于2016年1月7日颁布实施《环境影响评价技术导则 地下水环境》。本文结合相关实例对地下水环境影响进行研究，并得出相关结论。

根据《环境影响评价技术导则 地下水环境》(HJ 610-2016)中关于地下水环境影响评价工作分级的依据，博贺电厂地下水环境评价项目类别为III类项目，厂区地下水环境敏感程度为“不敏感”，该厂区地下水环境影响评价为III类项目的三级评价。为相似条件的地下水环境影响评价提供参考。

1 研究区概况

广东博贺电厂位于广东省茂名市电白县电城镇，博贺湾东南部的东阁岭至莲头岭沙坝附近的潟湖滩涂和海域(半岛区域)，西南隔部分滩涂与莲头岭相望。厂址场地相对平缓，大部分为盐田和鱼塘，局部为沙丘，分布有少量林地和木麻黄等。厂址区所在区域在大地构造位置上处于华南褶皱带

粤中拗陷三级构造单元的阳春-开平凹褶断束中。

该区松散岩类孔隙水含水层主要为潜水含水层、微承压含水层，分布于丘间洼地、滨海平原及海积阶地，地下水主要赋存于第四纪海积、冲积砂层的孔隙中。地下水主要为第四系松散岩类孔隙水，含水层与地表水网、海水关系密切。评价区地下水径流受地势的影响，地下水分别从西南、东北两侧山岭往项目区径流，再与海水进行循环水交替作用，成为一个相对稳定的径流场。地下水排泄主要为地下径流排泄和垂直排泄，前者为地下水沿径流方向与海水进行循环交替，后者为农灌井、民用压水井等开采提取地下水的人工排泄和天然蒸发排泄。

2 模型构建

2.1 模型准备

2.1.1 监测孔布设

根据本地区水文资料，每年三至四月及十至十一月为平水期，五至九月为丰水期，十二月至翌年二月为枯水期。本次评价共计布设10个地下水监测井，地下水质水位监测点5个(水质点兼做水位点)，监测点信息见表1。

表1 监测点一览表

2.1.2 水质样品采集

地下水水质样品的采集、管理、分析化验和质量控制按HJ/T164《地下水环境监测技术规范》执行。目前已采取地下水样2次：2013年5月8日和2013年12月25日每次在水质监测点S1、S2、S3、S4、S5各采集1组水样。

2.1.3 监测因子

根据《地下水监测技术规范》(HJ/T 164-2004)，结合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)、《地下水质量标准》(GB/T14848-1993)和项目潜在污染特征因子考虑，地下水现状监测因子如下： pH、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、挥发性酚类、氰化物、砷、汞、铬(六价)、总硬度、铅、氟、镉、铁、锰、溶解性总固体、高锰酸盐指数、硫酸盐、氯化物、大肠菌群。

2.1.4 环境水文地质勘察与试验

通过现场水文地质勘察抽水试验，评价工作区水文地质条件，目的是确定含水层的导水系数、渗透系数、给水度、影响半径等水文地质参数，解决本项目环评关心的主要水文地质问题，为地下水环境影响评价数值模拟计算提供背景资料和输入参数等。

本次在厂区和厂区西南侧分别布设2井(C1、C2)和1井(C3)，井深为15 m，主要控制潜水层和微承压含水层。对试验资料进行整理，计算得到渗透系数结果见表2。

表2 渗透系数计算结果

2.2 建立模型

2.2.1 预测模型

结合项目工程场地水文地质条件和潜在污染源的特征，地下水影响预测采用一维稳定流动二维水动力弥散问题中的瞬时注入示踪剂-平面瞬时点源模型。如下列公式所示：

式中：x，y为计算点处的位置坐标；T为时间，d；C(x,y,t)为t时刻点x,y处的污染物浓度，mg/L；M为含水层厚度，m；mM为长度为M的线源瞬时注入示踪剂的质量，mg；u为水流速度，m/d；ne为有效孔隙度，无量纲；DL为纵向x方向的弥散系数，m2/d；DT为横向y方向的弥散系数，m2/d；π为圆周率。

2.2.2 预测情景设定

1)泄漏点的设定。在厂区各机组区的废水处理池等这些半地下非可视部位发生小面积渗漏时，才可能有少量物料通过漏点，逐步渗入土壤并可能进入地下水，非正常工况泄漏点设定为：废水贮存池污水泄漏(高锰酸盐指数)，池底渗漏。

2)泄漏源强。该厂有一台废水贮存池容积为38.6×14.8×5.65 m3，满足机组工程经常性废水的一天发生量和非经常性废水最大一次量的贮存要求。根据同类电厂监测的数据，污水中选择污染物指标高锰酸盐指数浓度为3 000 ml/L。

图1 污染物泄漏100 d浓度-运移图(单位：m)

图2 污染物泄漏1 000 d浓度-运移图(单位：m)

图3 污染物泄漏1 825 d浓度-运移图(单位：m)

图4 污染物泄漏3 650 d浓度-运移图(单位：m)

图5 高锰酸盐指数污染物泄漏7 300 d浓度-运移图 (单位：m)

由于项目厂区水力坡度很小，在工业废水池下游约10 m处设置观测井，两个月监测一次，通过地下水质量监测系统可检测污染物浓度变化以及及时发现污染物泄漏。在防渗破损5%的情况下，根据模拟结果发现在防渗局部破损的工况下，监测井中污染物浓度在20 d时超标，设置泄露时间为30 d。

假定池底出现长2 m、宽1 cm的裂缝，污水要经过土层才能渗漏进入含水层，其泄漏量按渗漏面积

与总池体面积比的5%考虑，按30 d计算，根据调查，土层的渗透系数为0.072 2 m/d，则渗漏量约为38.6 m×14.8 m×5%×0.072 2 m/d×30 d=61.87 m3

3)参数设置。M：根据水文地质资料，项目含水层(中粗砂)厚度约为10.0 m；mM：污染源质量：58.98 m3×3 000 mg/L=185.61 kg；u水流速度：根据抽水实验结果，渗透系数选取C01、C02的渗透系数的均值0.072 2 m/d(见表2)。

表2 地下水实际流速计算参数表

纵向x方向的弥散系数DL，参考相关研究关于纵向弥散度与观测尺度关系的理论，根据本次场地的研究尺度，模型计算中纵向弥散度选用20 m。由此估算含水层中的纵向弥散系数DL=aL×u=20 m×0.000 48=0.009 6 m2/d。

横向y方向的弥散系数DT，根据经验一般DT/DL=0.1，因此，DT取0.000 96

2.2.3 预测结果

将相关参数带入水质模型。利用Matlab软件运行得到高锰酸盐指数污染物在水平的运移结果(见图1—图5)，分别给出了在废水贮存池泄露100 d、1 000 d、1 050 d、1 825 d(5a)、7 300 d(20 a)后污染物在水平向上的运移范围，见表3。

根据预测结果，在废水贮存池破损5%的情况下，高锰酸盐指数污染物主要沿地下水径流方向向下游扩散，运移100 d时，中心点浓度为3 2340.1 mg/L，中心点在水平方向最远运移距离为0.1 m，污染晕浓度接近3.27 mg/L时运移约6.0 m；运移1 000 d时，中心点浓度为3 236.2 mg/L，中心点在水平方向最远运移距离为0.5 m，污染晕浓度接近2.95 mg/L时运移约16.9 m；运移1 825 d时，中心点浓度为1 773.3 mg/L，中心点在水平方向最远运移距离为0.9 m，污染晕浓度接近2.92 mg/L时运移约22.1 m；运移3 650 d时，中心点浓度为886.6 mg/L，中心点在水平方向最远运移距离为1.8 m，污染晕浓度接近2.92 mg/L时运移约30.1 m；运移7 300 d时，中心点浓度为443.2 mg/L，中心点在水平方向最远运移距离为3.5 m，污染晕浓度接近2.99 mg/L时运移约40.9 m。因此，在天然流场中，不考虑地下水大量开采情况，污染物运移速度慢，不会对下游保护目标产生影响。

表3 高锰酸盐指数污染物模拟期内

3 结语

(1)地下水影响预测采用一维稳定流动二维水动力弥散问题中的瞬时注入示踪剂-平面瞬时点源模型。项目选择废水贮存池污水泄漏(高锰酸盐指数)，池底渗漏5%的情景，利用Matlab软件运行得到高锰酸盐指数污染物在水平的运移结果，确定在天然流场中，不考虑地下水大量开采情况，污染物不会对下游保护目标产生影响。

(2)建设单位在加强管理、提高环保意识并严格执行设施的防渗设计要求，并对重点区域加强防渗、监测管理、制定应急预案。