解析法在石化工业区项目地下水环评中的应用_潘军.pdf

2020年第11期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-04-27修回日期 2020-04-27 作者简介 潘军 （1986-） ， 男 （汉族） ， 福建莆田人， 工程师， 现从事工程地质、 水文地质、 地质灾害防治、 岩土设计等工作。 解析法在石化工业区项目地下水环评中的应用 潘军* （福建省水文地质工程地质勘察研究院， 福建 漳州 363000） 摘要 在分析某石化工业区的环境水文地质条件的基础上， 结合污染源特点， 合理概化水文地质概 念模型， 采用解析法定量预测地下水中污染物相对浓度 （C/C0） 的时空分布规律， 为地下水环境影响 评价提供定量依据。 关键词 解析法； 地下水； 环境影响评价； 石化工业区 中图分类号 P64 文献标识码 B 文章编号 1004-5716202011-0142-03 石油化工项目对国家能源、 材料和轻工业等起到 不可替代的作用， 但是当处理不当或突发生产安全事 故的情况下极有可能对当地环境造成污染， 也有可能 对当地地下水环境造成影响， 因此， 开展该类工程建设 项目的环境影响评价十分必要， 在环境影响评价中也 需要关注其可能对地下水环境产生的影响。 1研究区概况 研究区位于福建省惠安县辋川镇和东桥镇东部的 沿海地带， 属亚热带海洋性季风气候， 全年温暖湿润， 降雨充沛， 年降雨量为1010.9mm， 评价面积33.8km2。 2环境水文地质条件 研究区地下水资源较贫乏， 以潜水为主， 含水岩组 包括第四系冲积、 冲洪积、 海积等松散堆积物； 风化残 积层及下伏基岩风化裂隙含水层。含水层岩性有砂砾 卵石、 砾卵石， 滨海为含泥质较高的中粗砂、 细砂、 粉细 砂， 从山区至滨海颗粒由粗变细， 含水层厚度逐渐增 大， 赋水性逐渐增强， 但水质逐渐变差。根据含水介 质， 地下水类型划分为 风化带孔隙裂隙水、 松散岩类 孔隙水。风化带孔隙裂隙水以大气降水降雨入渗补给 为主， 向低洼沟谷侧向径流排泄； 松散岩类孔隙水接受 大气降雨补给和基岩裂隙水以及风化带裂隙孔隙水的 侧向补给， 另外还有河流、 沟谷地表水的渗入补给， 地 下水以侧向径流的形式向海排泄。总体地下水流向为 自西向东径流， 最终排泄入海。地下水的动态变化与 气候密切关系， 表现为雨季地下水水位高， 而旱季地下 水水位低。在滨海平原、 岛屿区地下水水位受潮汐影 响显著。本区地下水的开发利用程度总体不高， 开采 方式主要是分散式的民井开采， 供农村生活用水， 因 此， 人类活动对地下水水位动态的影响不大。研究区 位于海边， 为区域地下水的排泄区， 主要分布在第四系 孔隙潜水含水层的分布范围。地下水质量总体都能达 到Ⅳ类地下水质量标准 （天然劣质咸水除外） ， 但是绝 大多数水样中的挥发酚和高锰酸钾指数两个指标的含 量普遍偏高。包气带岩性包括基岩、 砂性土、 粘性土和 人工填土4类。以原滨海滩涂经人工填土而成， 人工填 土以残积粘性土为主， 厚度一般小于2m， 据现场双环 入渗试验， 该地区人工填土包气带入渗速率在10-4～ 10-5cm/s， 平均值为3.89110-4， 入渗能力较强， 防污性 能较差。 3概念模型建立 本次预测评价分为两种情况 一是预测污染物从 地表经包气带入渗污染到其下伏地下水的时间及相 对浓度； 二是污染物进入含水层后向下游的迁移扩 散， 影响到敏感点和特征点的时间及相对浓度。该石 化工业园区尚处于规划阶段， 尚无法准确确定污染物 的种类、 污染物的浓度以及数量。本次预测研究采用 相对污染源浓度比值的方法进行评价， 定义污染物相 对浓度 （C/C0） 达到10-5为开始污染； 达到10-3为显著污 染； 达到10-2为严重污染。由于研究区的污染物在地下 水中的迁移主要发生在地势比较低洼的第四系冲洪积 含水层中， 该类含水层在平面上呈狭窄的带状分布， 水 力坡度较缓， 小于1， 将本区污染物在包气带和含水 层中的迁移模型概化为一维水动力弥散问题， 其数学 模型可以用如下型式表示 142 ChaoXing 2020年第11期西部探矿工程 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ∂C ∂t DL∂ 2C ∂x2 -u∂C ∂x Cx,0 0 x≥0 C0,t C0t≥0 C∞,t 0t≥0 4污染物迁移预测评价 4.1包气带中污染物迁移 包气带厚度、 入渗速率、 孔隙度及弥散系数参数见 表1， 包气带底部 （即含水层） 污染物浓度随时间的变化 曲线见图1， 预测结果见表2。 4.2含水层中污染物迁移 包气带类型 Q4m Qel 人工填土 开始污染时间 （C/C0＞10-5） 13d 53h 103h 显著污染时间 （C/C0＞10-3） 17d 68h 113h 严重污染时间 （C/C0＞10-2） 21d 83h 118h 表2污染物经包气带污染下伏潜水含水层的时间 地层代号 Q4m淤泥质粘土 Qel残积砂质粘性土 渗透系数 （m/d） 0.0969 0.0645 水力梯度 0.015 0.015 给水度 0.00358 0.09668 地下水流速m/d 0.406 0.01 弥散系数 （m2/d） 0.015 0.01 表3含水层水动力弥散参数取值 敏感点距污染源的距离 50m 100m 500m 南星村南庄 （600m） 南星村东庄 800m 开始污染时间 （C/C0＞10-5） 105d 220d 3.21a 3.86a 5.18a 显著污染时间 （C/C0＞10-3） 110d 227d 3.25a 3.92a 5.24a 严重污染时间 （C/C0＞10-2） 113d 232d 3.28a 4.03a 5.28a 表4下游敏感点地下水污染影响程度预测表 地层代号 Q4m Qel Q4ml 地层岩性 淤泥质粘土 残积砂质粘性土 人工填土 包气带厚度 （m） 0.6 6.25 1.5 入渗速率m/d 0.0950 1.05408 0.0350 弥散系数 （m2/d） 0.002 0.02 0.0025 表1不同类型包气带结构及水文地质参数表 图1各类型包气带底部污染物相对浓度变化曲线 污染物经包气带抵达下伏含水层后， 即沿含水层 做近似平面流动， 含水层渗透系数 （K） 、 水力梯度 （J） 、 给水度 （μ） 、 纵向弥散系数参数 （DL） 见表3， 对下游敏感 点地下水污染预测结果见表4， 图2。 综合所述， 研究区包气带的防污性能整体较弱， 污 染物进入到含水层仅需几天到十几天的时间。相反污 染物在含水层中的迁移速率相对较快， 对距污染源50m 处的敏感点仅3个月的时间就会有影响。但是要到达下 游南星村居民用水井则一般需要长达三年以上的时间。 5结语 143 ChaoXing 2020年第11期西部探矿工程 本文将污染物在包气带和含水层中的迁移模型概 化为一维水动力弥散问题， 在未明确污染物的种类浓 度规划阶段， 采用相对污染源浓度比值的方法进行评 价， 运用解析法定量预测某石化工业园区各个敏感点 地下水污染开始发生的时间， 为类似水文地质条件的 石化项目地下水环评提供科学参考依据。 参考文献 [1]王大纯， 张人权， 史毅虹， 等.水文地质学基础[M].北京 地质 出版社， 2006. [2]徐恒力. 环境地质学[M].北京 地质出版社， 2009. [3]陈崇希， 唐仲华. 地下水流动问题数值方法[M].武汉中国地 质大学出版社， 2009. [4]HJ 610-2011环境影响评价技术导则地下水环境[S]. [5]GB14848-93中华人民共和国地下水质量标准[S]. [6]龚星.地下水环境影响评价若干关键问题探讨[J]. 安全与环 境工程， 2013,202 95-99. 图2各敏感点污染物相对浓度变化曲线 尖灭。N30线后排孔见矿厚度为86m， 综合分析该区 段仍有一定资源潜力， 仍需探边摸底。 （2） N22～N16线， 高坎响嘡断层以西， 地磁异常 为正异常区， 重力异常无明显收缩， 推断该区段仍有一 定资源潜力。结合地质资料N22线后排孔见Ⅲ、 Ⅳ矿体 厚度约120m， 无尖灭趋势， 该线深部需探边摸底； N18 线、 N16线断层以东Ⅲ已尖灭， Ⅳ矿体存在沿倾斜不连 续、 尖灭再现的现象， 结合重磁异常， 推断N18～N16线 司北Ⅳ矿体延深至断层以西， 同时厚度加大。 （3） N12～N6线， 高坎响嘡李兴庄断层以东， 地磁异常为正异常区， 重力异常无明显收缩， 推断该区 段仍有一定资源潜力。在司北N8及N10线高坎响 嘡断层位置， 常峪铁矿施工的CK6及CK11钻孔穿过 充填于该断层中的变质辉长岩脉后在深部又见铁矿 体， 厚度分别为73.5m、 18m， 应是司家营铁矿北区Ⅲ、 Ⅳ 矿体的延深。但受该区段北区Ⅲ矿体主矿带深部尖灭 及F4逆断层影响， 沿矿体走向由南向北高坎响嘡 李兴庄断层下盘矿体厚度逐渐变薄， 并在N12线以北趋 于尖灭。纵上所述N12～N6线常峪铁矿体和司家营北 区控制矿体间的勘查空白区仍有一定资源潜力。 参考文献 [1]河北省地质局第十五地质队．河北省滦县司家营北区地质 勘探总结报告[R].1978. [2]河北省地矿局第二地质大队．河北省滦县司家营铁矿北区 深部普查地质报告[R].2016. [3]河北省地质调查院．河北省冀东铁矿外围1/5万重力调查 成果报告[R].2015. 岩矿石名称 磁铁石英岩 片麻状混合岩 黑云变粒岩 变质辉长辉绿岩 标本数 357 243 219 13 磁参数 κ10-64πSI 常见范围 30000～150000 0～500 0～100 100～300 Jr10-3A/m 常见范围 5000～40000 0～200 0～100 100～200 密度 σ （g/cm3） 均值 3.44 2.70 2.78 2.96 常见范围 3.30～3.60 2.66～2.78 2.70～2.75 表1岩 （矿） 石磁参数、 密度测定统计表 （上接第141页） 144 ChaoXing