擺紀(jì)磷石膏堆場滲漏分析

彭展翔，褚學(xué)偉

(貴州大學(xué)，貴州 貴陽 550003)

擺紀(jì)磷石膏堆場滲漏分析

彭展翔，褚學(xué)偉

(貴州大學(xué)，貴州 貴陽 550003)

擺紀(jì)磷石膏堆場區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造及巖溶發(fā)育，地下水徑流途徑較復(fù)雜，該堆場自投入使用后第二年開始滲漏，現(xiàn)今已成為重安江的最大污染源。通過連通試驗，結(jié)合擺紀(jì)磷石膏堆場所在區(qū)域的水文地質(zhì)條件，對該堆場的滲漏區(qū)、滲漏途經(jīng)進(jìn)行分析，確定磷石膏堆場滲漏主方向為發(fā)財洞方向，并計算該堆場的滲漏量，進(jìn)而對該堆場滲漏污染對當(dāng)?shù)氐叵滤挠绊戇M(jìn)行預(yù)測。

磷石膏堆場;連通試驗;滲漏分析;擺紀(jì)

1 磷石膏堆場概況

擺紀(jì)磷石膏堆場(以下簡稱堆場)位于馬場坪鎮(zhèn)北東方向約2 km，堆場為甕福磷肥基地甕福磷肥廠配套修建的廢渣堆放場地，堆放以磷石膏為主的多種類、多成分的漿液狀(30%水分，70%廢渣)廢渣。1997年開工建設(shè)，1999年建成投產(chǎn)，磷石膏排放量為154.03萬 t/a。自2000年開始，磷石膏堆場開始出現(xiàn)滲漏，磷石膏堆場廢水的 pH值只有2.0左右，其酸度相當(dāng)于醋酸，具有很強(qiáng)的腐蝕性，且廢水每升含1 755 mg的磷和1 320 mg的氟，該廢水污染區(qū)域地下水，并成為重安江最大的污染源。

2 區(qū)域水文地質(zhì)

2.1 水文

研究區(qū)南為阿里堡河，自東向西于吳家橋附近匯入魚梁江后轉(zhuǎn)向北流，于三江口附近匯入浪壩河，轉(zhuǎn)而東流，構(gòu)成“C”字形包圍磷石膏堆場，構(gòu)成研究區(qū)地下水的主要排泄基準(zhǔn)面。

2.2 地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造

2.2.1 地層巖性

研究區(qū)自堆場之東和堆場以北至浪壩河，以碳酸鹽巖為主，碎屑巖以夾層產(chǎn)出，主要出露地層:三疊系下統(tǒng)大冶組(T1d)、安順組(T1a)、中統(tǒng)楊柳井組(T2y)、關(guān)嶺組(T2g)、青巖組二段(T2q2)、法郎組一段上亞段及二段灰?guī)r、白云巖;三疊系中統(tǒng)青巖組一段、三段、法郎組一段下亞段泥頁巖。

2.2.2 褶皺

研究區(qū)位于貴陽復(fù)雜構(gòu)造變形區(qū)中段南緣，近南北向，都勻向斜(北端)與黃絲背斜的過渡帶，地處灑金橋斷裂與都勻斷裂的夾塊部位。磷石膏渣場位于次級褶皺，馬場坪向斜西翼，安家坪地層轉(zhuǎn)折端地帶，地層傾向60°～97°，傾角18°～30°，呈單斜產(chǎn)出。馬場坪向斜走向 NNE～SSW，開闊對稱，由安家坪仰起端，北抵浪壩河，傾伏方向15°，傾伏角5°～15°，與都勻斷裂呈銳角相交。另有渣場之西的大干田半背斜，軸向與馬場坪向斜一致，向北東傾沒，軸部出露 T1d、T1a，產(chǎn)狀平緩。

2.2.3 斷層

斷層 F1，在渣場之西近 3 km，總體走向 340°左右，傾向東，傾角80°左右，屬高角度正斷層，具扭壓性特征，研究區(qū)內(nèi)長度 7.5 km。

斷層F2，在渣場之東約2.8km，總體走向方向340°左右，研究區(qū)內(nèi)長度約6 km，傾向東，傾角 80°左右。地層斷距大于1 000 m。

2.2.4 節(jié)理及巖溶

研究區(qū)調(diào)查巖溶點100處，調(diào)查統(tǒng)計裂隙22點45組，按巖溶洼地、巖溶漏斗、落水洞、溶蝕槽谷等地表巖溶的延伸方向及裂隙走向，可分為近東西向(80°～95°)、北東向(30°～50°)、近南北向(350°～5°)和北西向(315°～325°)四組，按分組情況見表1、圖2。

2.5 地下水補(bǔ)、徑、排特點

研究區(qū)內(nèi)地下水補(bǔ)給主要來自于大氣降水，另外堆場廢水的滲漏補(bǔ)給也是其重要的補(bǔ)給來源。

研究區(qū)以堆場為中心，地下水的徑流主要受區(qū)內(nèi)的地層巖性以及地質(zhì)構(gòu)造的影響。在此僅考慮渣場附近的地下水徑流特點。

由于堆場位于向斜西翼，渣場以西、以南為青巖組一段(T1q1)頁巖、粉砂巖相對隔水層組，在西側(cè)其南側(cè)構(gòu)成相對的隔水邊界，地下水主要接受大氣降水、渣場滲漏的補(bǔ)給后，主要徑流方向為NW、N、E三個方向。渣場以東為馬場坪向斜核部構(gòu)造應(yīng)力集中區(qū)域，裂隙發(fā)育，為地下水良好的運移通道，區(qū)內(nèi)地下水由此轉(zhuǎn)向北，以魚粱江、浪壩河為排泄基準(zhǔn)面排泄。

研究區(qū)地下水具有分散補(bǔ)給集中排泄特征，泉和大型巖溶泉、導(dǎo)水溶洞和暗河出口是研究區(qū)巖溶地下水的主要排泄形式，較大天然排泄點全部集中分布在現(xiàn)代河谷、魚梁江的東岸和浪壩河的南岸，排泄點動態(tài)變化大，其流量具雨時猛增，雨后驟減的極不穩(wěn)定特征。據(jù)不完全統(tǒng)計，巖溶大泉、導(dǎo)水溶洞及暗河，豐水期總排泄量＞200 L/s。

表1 巖溶裂隙延伸方向分組情況表

圖1 擺紀(jì)磷石膏堆場水文地質(zhì)簡圖

3 滲漏分析

3.1 滲漏區(qū)

庫區(qū)位于擺紀(jì)向斜西翼，靠近核部，主要有三疊系青巖組一、二段及法郎組一、二段組成，青巖組一段出露于場區(qū)的南西方向，主要有泥巖組成，并且出露高程較高，并傾向于庫區(qū)，法郎組也為泥巖層，出露于場區(qū)東面，為隔水巖層，使場區(qū)基本封閉條件較好，而青巖組二段主要出露于庫區(qū)下游靠近壩址區(qū)附近，為中厚層細(xì)晶灰?guī)r，泥灰?guī)r，地表巖溶發(fā)育，淺部地下巖溶主要以垂向發(fā)育為主，有落水洞，豎井等，為滲漏發(fā)生的主要區(qū)段。

圖2 巖溶裂隙延伸方向玫瑰花圖1cm代表4%

該磷石膏堆場有三個滲漏方向(圖1)，分別為 NE:磷石膏堆場～發(fā)財洞方向;N:磷石膏堆場 ～周家灣泉群(S33、S34)方向;NW:磷石膏堆場 ～新橋泉(S28、S29)方向。

結(jié)合詳勘及滲漏污染勘查中的連通試驗表明，在NW:磷石膏堆場～新橋泉(S28、S29)方向均未收到連通試驗示蹤劑，另外，根據(jù)漏污染勘查報告中對區(qū)域地形、地質(zhì)構(gòu)造剖面的分析，該滲漏通道存在的可能性較小。根據(jù)詳勘所作的連通試驗，在N:磷石膏堆場～周家灣泉群(S33、S34)方向接收到示蹤劑，然而在滲漏勘查連通試驗過程中沒有收到示蹤劑，根據(jù)該勘查的相關(guān)分析認(rèn)為該滲漏通道存在的可能性較小;根據(jù)滲漏污染勘查連通試驗，在 NE:磷石膏堆場 ～發(fā)財洞方向接收到示蹤劑，所以確定以上方向為該磷石膏堆場的主要滲漏方向。

3.2 滲漏途徑

3.3 滲漏量

3.3.1 壩基滲漏量估算

采用公式:卡明斯基斷面流量計算公式:

計算結(jié)果見表2

表2 初期壩壩基滲漏量計算表

3.3.2 壩肩繞壩滲漏量估算

采用公式:求布依繞壩滲漏量計算公式:

式中:B為庫邊繞滲帶邊緣至壩軸線的距離。B=l/π;ro為壩肩接頭的半徑。ro=P/π;P為壩肩接頭的輪廓周長;

注:L=250 m，P=500 m，K=0.38 m/d，H=24 m

計算結(jié)果:

假定在庫盆防滲后，不產(chǎn)生滲漏，在壩區(qū)不產(chǎn)生管道滲透，以巖溶裂隙滲漏為前提，計算結(jié)果為:

4 滲漏污染影響預(yù)測

渣庫內(nèi)堆放的以磷石膏為主的多種類、多成分的漿液狀廢渣，其中、P2O5、F－、CaO 等化學(xué)組分含量高，渣庫(即擺紀(jì)槽谷)范圍構(gòu)成了主要污染源，庫底眾多的落水洞或消水洞等則構(gòu)成了區(qū)域地下水的污染滲漏點。地表水和廢渣水均由漏水點注入地下，沿渣庫至毛栗樹發(fā)財洞徑流帶，排入浪壩河，沿途構(gòu)成污染帶，污染帶地下水屬深埋型，對沿途民井水質(zhì)無影響，且污染帶寬度不大。但當(dāng)渣庫堆積高度達(dá)960 m標(biāo)高時，渣庫周邊淺層地下水將會受到嚴(yán)重污染。

［1］褚學(xué)偉.擺紀(jì)磷石膏堆場滲漏及子壩穩(wěn)定性分析［J］.貴州大學(xué)碩士學(xué)位論文.2006.

［2］貴州工業(yè)大學(xué)勘察設(shè)計研究院.擺紀(jì)磷石膏堆場工程地質(zhì)勘察報告(初勘階段).1992.

［3］貴州工業(yè)大學(xué)勘察設(shè)計研究院.擺紀(jì)磷石膏堆場工程地質(zhì)勘察報告(詳勘階段).

［4］貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)局清鎮(zhèn)工程勘察公司.馬場坪甕福磷肥廠磷石膏渣場滲漏勘察報告.2006.

Leakage Analysis of Phosphogypsum Still in Baiji

PENG Zhan－xiang，CHU Xue－wei
(GuiZhou University，Guiyang 550003，Guizhou)

In the area where the phosphogypsum still in Baiji located，the faults and karsts，groundwater flow channels are developed complicatedly. The phosphogypsum still started to leak since the next year it had been applied. And now the still has already become the greatest source of pollution to the Chongan River. Combined with the hydrogeologic condition of Baiji，this article analyzes the area and path of the leakage through the groundwater connectivity test.At the same time the main leakage way of phosphogypsum still is determined，and the dam leakage was calculated. At last，the article predicts the influence of the leakage pollution to the local area’s groundwater.

Phosphogypsum still;Connectivity testing;leakage analysis and BaiJi

P641.2

A

1004－1184(2012)05－0014－02

2012－05－08

彭展翔(1990－)，女，湖南雙峰人，本科在讀，研究方向為地下水資源。