大型化工类项目地下水环境影响评价相关问题探讨——以某煤化工项目为例

朱欢，彭渊哲

（中圣环境科技发展有限公司，西安 710000）

1 研究背景

陕西榆林地区煤炭资源十分丰富，一些大型煤化工企业大力发展煤炭深加工领域，逐步丰富企业的产业结构，进而实现产业链上下游一体化。在煤化工快速发展的同时，也使环境污染的风险大大提高，特别是地下水环境。煤化工行业生产废水产生量大，废水中污染物浓度高，原辅料材料储罐数量多等特性原因，加上地下水自身的复杂性、隐蔽性，难修复性，给原本比较脆弱的陕北地下水环境，带来了更大的挑战。因此，在项目的源头进行有效地下水环境影响评价，将不可预见的环境风险控制在可控范围内，对地下水污染防治具有重要的现实意义。本文以陕北一家大型煤化工项目为实例，依据《导则》采用GMS软件对煤化工行业废水的非正常渗漏进行预测分析，并提出防护措施，为地下水环境影响评价提供参考。

2 项目概况

2.1 自然条件

项目区气候属暖温带和温带半干旱大陆性季风气候，主要的气候特点是日夜温差大，四季分明。多年平均气温9.4℃，多年平均降雨量408.1mm，全年降雨集中在7、8月，多年平均蒸发量为1420mm。

2.2 地层岩性

项目区位于毛乌素沙漠。地层由老至新依次为：三叠系上统永坪组（T3y），侏罗系下统富县组（J1f），侏罗系中统延安组（J2y），新近系上新统保德组（N2b），第四系中更新统离石组（Qp2eol），上更新统萨拉乌苏组（Qp3al+l）和马兰组（Qp3eol）、全新统冲积层（Qh2al）及风积沙（Qh2eol）。

2.3 地下水类型及含水层结构

评价区含水层主要为第四系萨拉乌苏组冲湖积孔隙水，其含水介质为上更新统萨拉乌苏组细砂、粉细砂，平均厚度约10m，水位埋深3.0～15.0m，渗透系数约3.72m/d。烧变岩孔隙裂隙水：厚度0～41.40m，平均厚度26.38米，水位埋深5.0～30.0m不等，渗透系数约50m/d。河谷冲积层孔隙水，厚度一般3.0～15.0m，岩性主要为砂土层及卵砾石层，水位埋深1.0～9.5m，渗透系数约10.0m/d。评价区隔水层为新近系保德组红土。

评价区地下水主要接受大气降水的补给与含水层的侧向补给，地下水主要由西往东南、由高到低，向东南秃尾方向径流。地下水排泄主要为泉排泄，含水层侧向排泄，蒸发及人工开采。

通过水文地质勘查试验，项目场地内包气带地层平均厚度为12.26m，岩性以风成细砂、中细砂为主，垂向渗透系数平均为19.8m/d，防污性能为“弱”。

3 地下水环境影响预测与评价

3.1 项目概况及源强确定

项目建设地点为榆神工业区，主要产品为乙二醇，地下水影响风险最大的区域为污水处理站。本次评价主要考虑污水池的非正常泄漏，并选择污染物浓度最大的污水调节池作为预测对象。污水调节池长宽高为35m×40m×5m，水位运行高度为4.5m。非正常工况水池渗漏量根据《给水排水构筑物工程施工及验收规范》（GB50141）中钢筋混凝土结构水池允许渗水量2L/（m2/d）的10倍计算，即渗水量为41.5m3/d。根据工程分析与地下水导则，选取标准指数最大的氨氮作为预测因子，其浓度为166.5mg/l。

3.2 含水层概化

本次模拟的目的含水层为第四系松散岩石孔隙潜水，侏罗系延安组烧变岩孔隙裂隙潜水及河谷冲积层孔隙水。将模拟区东边界A1与南边界A2概化为河流边界；北边界（A3）概化为零流量边界；西边界（A4）为流量边界，顶部边界（A5），概化为潜水面边界；底部边界（A6），概化为隔水底板。将模拟区地下水流概化成非均质轴对称各向异性非稳定三维地下水流系统。模拟区水文地质概念模型示意图见图1。模型范围内潜水的主要补给源为降水与西侧含水层侧向径流补给。排泄项主要有向河流、沟谷的排泄，降水采用多年平均值。

图1 概念模型示意图

3.3 模拟软件及模拟区网格剖分

本次模拟采用美国环境保护局 (USA EPA)开发的GMS10.1。GMS是地下水模拟系统 (Groundwater Modeling System)的简称，是目前国际上最先进的综合性的地下水模拟软件包，由MODFLOW、MODPATH、MT3D、FEMWATER、Borehole Data、Solid、GEO-STATISTICS 等多个模块组成的可视化三维地下水模拟软件包。

为了尽可能真实地反映评价区内地下水的渗流状况，整个区域采用间距为50m等间距正交网格剖分，并于场地区与下游敏感目标处加密为25m等间距正交网格，最终将模拟区剖分为301行、493列，见图2。

图2 模拟区网格剖分图

3.4 顶底板差值

模拟中的地面标高采用数字高程模型来表示，对模拟范围内数字化电子地形图进行处理，经过高程点提取、异常点剔除后获得模拟区原始高程数据。在此基础上，进一步采用克里格（Kriging）空间插值方法生成数字高程模型（见图 3）。

图3 模型顶底板高程三维立体示意图

3.5 地下水环境保护措施

本项目地下水污染防治措施应按照“源头控制、分区防控、污染监控、应急响应”相结合的原则，从污染物的产生、入渗、扩散、应急响应进行控制。

为了防止本期工程对地下水造成污染，结合建设项目建筑物的特点，建设时选择了先进、成熟、可靠的工艺技术，并对产生的废、污水进行了合理的治理和回用，从源头上减少污染物排放；严格按照国家相关规范要求，对工艺、管道、设备、污水储存及处理构筑物采取相应的措施，防止和降低污染物的跑、冒、滴、漏，将污染物泄漏的环境风险事故降低到最低程度；优化排水系统设计，工艺废水、地面冲洗废水、初期污染雨水、生活污水、事故废水等均进行了妥善处理。

针对本建设项目地下水污染防治的重点是对储罐区、固体贮存区、污水存贮建筑物采取相应的防渗措施，并建立完善的风险应急预案、设置合理有效的监测井，加强地下水环境监测，把地下水污染控制在源头或起始阶段，防止有害物质渗入地下水中。

4 结论

大型化工企业进行地下水环境影响评价时，应着重分析污染源强，水文地质条件及环境保护目标的情况。通过对含水层的概况和水文地质参数的反复调整[1]，建立合理可信的数值模型，从而使计算结果更加精准、合理，符合实际情况，对保护目标的影响也更加清晰直观，可为后期地下水环境保护措施的制定提供可信的依据。