矿山地下水环境影响评价要点浅析

白 俞，周文亮，周 鸣

（江西省核工业地质局二六三大队，江西 吉安 343000）

地下水环境影响评价实质是分析、预测和评估项目对地下水位及水质可能造成的影响，根据评价结果提出相应的对策和措施，制定地下水环境影响跟踪监测计划，为区域地下水环境保护提供科学依据。矿山地下水环境问题，必将威胁到矿山周边地区的用水安全，并且可能通过水循环将影响扩散到更加广阔的区域，到做好矿山地下水环境保护工作，是建设绿水青山的一项重要内容，开展地下水环境影响评价可以为矿山地下水环境保护工作提供一定的指导。

1 环境影响因子识别

环境评价工作开始之前，要进行项目工作预研究，首先是资料收集、整理、分析工作，不仅要收集地下水环境影响保护的法律、法规、政策、标准及相关规划等资料，还要收集整理区域以往基础资料，了解矿山工程概况以及区域地质水文特征情况等。其次要开展现场踏勘及初步工程分析工作，进行地下水环境影响识别，主要识别可能造成地下水污染的矿山工程及特征因子。

矿山开采过程中的疏干排水会形成以采坑为中心的降落漏斗，导致区域性的地下水位下降，影响地下水流场，打破原有地表水及地下水的动态平衡，可能会引起矿区地表沉降、地面塌陷等环境问题[1]。同时，伴随着矿山开采过程，雨水冲刷淋滤尾矿或废渣中的有害物质、矿坑水或选矿废水等都有可能通过地表水体补给和包气带土壤带入水循环系统，从而对地下水水质产生影响。例如：铀矿山的污染因子主要有铀元素、重金属离子、H+、SO42-、NO3-等[2，3]；煤矿山的污染因子主要有SS、COD和石油类；有色金属矿山的污染因子主要有金属离子、氰化物、氟化物、油类等（表1）。

表1 矿山地下水污染工程及主要特征因子表

2 评价范围的划定

地下水环境调查评估范围在技术导则中未做出明确规定，评价范围可以采用公式计算法、查表法和自定义法确定[4]。当矿山所在地水文地质条件相对简单，且掌握额资料能够满足公式计算法的要求时，采用公式计算法确定，当不满足时，采用查表法（表2）确定。根据矿山所在地水文地质条件自行确定评价范围的方法在评价工作中运用较多，该方法是在综合分析项目所在地区域地质环境特点基础上，明确区域地下水类型及补径排关系，确定水头边界，划定评价范围。如果自然边界比较明显，可以参考山脉、沟谷、河流等自然边界；如果边界不明显，可以参考矿山开采所导通的具有供水意义的含水层流场[5]。

表2 地下水环境调查评价范围参照表[4]

3 水质现状评价

3.1 水质监测

根据项目水文地质勘察结果，选择可以代表区域含水层水质的钻孔点、居民水井等布置水质监测点。监测因子有：地下水化学常量（钾、钠、钙、镁、重碳酸根、碳酸根等），标准中规定的地下水质量指标（pH、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐等）[5]以及环境影响特征因子（根据环境影响因子识别结果确定）等。监测因子可根据区域地下水类型以及污染源状况适当调整。

3.2 水质评价

地下水水质现状评价方法可采用标准指数法。对于评价标准为定值的水质因子，采用公式（3-1）的计算方法；对于PH等评价标准为区间的水质因子，采用公式（3-2）、（3-3）的计算方法。

式中：

Pi— 第i个水质因子的标准指数，无量纲。

Ci— 第i个水质因子的实测浓度，mg/L。

Csi— 第i个水质因子的标准浓度值，mg/L。

水质因子pH的标准指数：

式中： SpH,j— j取样点的pH标准指数，无量纲。

pHj— j取样点水样的pH； pHsu— 标准中pH的上限值。

pHsd— 标准中pH的下限值。

标准指数计算结果＞1，表明该水质因子已超标，标准指数越大，表明超标越严重。

4 预测评价

采矿工程对地下水的环境影响主要表现在含水层破坏、疏干排水导致地下水位下降以及污染因子进入水体影响地下水水质。

4.1 预测评价方法

根据不同工程特征、水文地质条件、不同评价等级等采用不同的方法进行影响预测与评价，说明采矿工程对地下水的影响范围和程度。预测方法包括数学模型法（数值法、解析法）和类比分析法，一般地，一级评价采用数值法，二级评价采用数值法或解析法，三级评价采用解析法或类比预测分析法。露天矿山由于采矿剥离，上覆含水层破坏严重，运用模型法难以模拟被破坏含水层随开采推进地下水的流场变化，因此，露天矿山地下水影响预测建议以解析法和分析法为主[3]。被污染地下水的迁移受弥散、扩散、混合、补给等多因素影响，一般采用数值模拟法预测污染迁移，通常运用GMS软件中的MODFLOW和MT3DMS模块分别对模拟区的地下水流场和污染物时空分布加以模拟，MODFLOW模块模拟计算区域地下水的流场，MT3DMS预测污染物的运移特征及浓度变化趋势，进而建立地下水流动的污染物迁移的数学模型。

4.2 水文地质参数确定

可以通过抽水试验来测定含水层的渗透系数、影响半径等水文地质相关参数，通过渗水试验来测定包气带渗透性能和防污性能，进而进行模型预测。抽水试验在主要含水层中进行（图1）；渗水试验在包气带及非饱和岩土层中进行，是一种野外测定包气带土层垂向渗透系数的简易方法，一般采用双环法（图2）。抽水试验的渗透系数K可以采用公式（4-1、4-2）计算，渗水试验的渗透系数K可以采用公式（4-3）计算。

抽水试验：

（1）适用于承压水：

（2）适用于潜水：

式中：K—试验岩土层渗透系数（m/d）；Q—涌水量（m3/d）；

S—水位下降值（m）；M—承压含水层的厚度（m）；

H—自然情况下潜水含水层的厚度（m）；

h—潜水含水层在抽水试验时的厚度（m）；

R—影响半径（m）；r—抽水孔过滤器的半径（m）。双环法渗水试验：

式中：K—试验岩土层渗透系数（m/d）；

Q—稳定渗流量（m3/d）；

L—入渗深度（m）F—内环面积（m2）；

Hk—土层毛细上升高度（m）；

Z—坑内水位深度（m）。

图1 抽水试验历时曲线图

图2 渗水试验历时曲线图

5 地下水保护措施

保护地下水要贯穿整个矿山生产周期，要做到预防为主、防治结合。首先要选择合理的生产工艺、设备及构筑物等，尽可能减少或杜绝污染物的排放。例如，选择污染程度小的选矿工艺，采用无毒无害药剂替代有毒有害药剂，采矿机具使用的油类物品要妥善保管和使用，选矿厂、尾矿库等区域要做好防渗措施，减少污染物进入水体。其次，要建立完善的监测系统，合理布设监测点，早发现，早控制。水质监测点应布置在污染羽的上游、中心、两侧以及下游，动态监测污染物的种类、数量、浓度，水位监测点可以布置在泉水、居民井处，观测水位变化。再次，要有应急响应措施，一旦发生地下水位下降或地下水污染问题，危及矿山及周边用水安全时，能够立即采取应急措施，及时解决供水问题及控制污染。

6 结语

地下水是人类生存与发展的基石，开展矿山地下水环境影响评价能够有效减少矿山地下水环境问题。通过分析总结矿山地下水环境影响评价要点，希望为今后矿山地下水环境影响评价提供一定的参考，保护区域地下水资源，推动矿区绿色可持续发展。