地下水環境影響評價技術方法探討

焦　艷　軍　王　政　黃　玲　玲　唐　春　凌　周　丹

（1.四川天宇石油環保安全技術咨詢服務有限公司；2.中國石油西南油氣田分公司安全環保與技術監督研究院）

地下水環境影響評價技術方法探討

焦艷軍1，2王政2黃玲玲1，2唐春凌1周丹1

（1.四川天宇石油環保安全技術咨詢服務有限公司；2.中國石油西南油氣田分公司安全環保與技術監督研究院）

以某天然氣凈化廠為例，探討地下水環境影響評價工作中的主要技術問題。以實例說明地下水環境影響評價工作等級劃分、評價范圍確定，項目的地下水環境現狀調查。通過滲水試驗和抽水試驗，計算相關水文地質參數以了解場地包氣帶和含水層的防污性能。分析了地下水污染源項，通過計算確定事故工況下污染源源強，采用數值法預測模型，對水文地質參數進行分區，并對凈化廠檢修污水池、生化污水處理裝置曝氣調節池和事故污水池的泄漏情景進行預測。結果表明：該凈化廠各裝置單元在預測時限內，除污染源附近小范圍外，各污染因子濃度均可滿足相應的GB/T 14848—93《地下水質量標準》要求。根據項目所在區域的水文地質條件、環境保護目標敏感程度及評價結果，對廠址區、主體裝置區、污水處理區等重點區域按GB/T 50934—2013《石油化工工程防滲技術規范》有關要求采取相應防滲措施。

天然氣凈化廠；地下水環境影響評價；水文地質勘查；污染源強；影響預測；防治措施

0　引 言

隨著工業化的發展，我國石油天然氣開發工業發展迅速，在這些項目的環境影響評價過程中，地下水環境影響評價是較薄弱的環節，其主要原因是地下水污染具有隱蔽性、難以逆轉性和滯后性的特征［1-2］。天然氣開發最大的特點是滾動開發和區域開發，一旦發生事故，將給整個區域的水環境帶來巨大影響［3-4］。

自2011年6月HJ 610—2011《環境影響評價技術導則地下水環境》（以下簡稱《技術導則》）實施以來，如何減小項目實施對地下水的污染，更客觀地開展地下水環境影響評價，是環評中面臨的新課題［5］。本文根據從事地下水環評工作的經驗，提出天然氣凈化廠地下水環境影響評價的整體思路，對天然氣凈化廠地下水環境影響評價方法進行探討。

1　地下水環評工作任務及工作程序

地下水環境影響評價的根本任務是清楚地說明評價區地下水環境的現狀及問題，準確預測建設項目對地下水環境影響的程度及地下水環境的發展趨勢，進而提出有效的防治措施，預測和控制環境惡化，保護地下水資源，其中的關鍵在于查清建設區域是否存在地下水資源短缺、地下水水質惡化等地下水環境問題［6-7］。

依據《技術導則》劃分項目的評價工作等級，開展相應深度的評價工作。地下水環評工作程序主要包括：①準備階段；②現狀調查階段；③預測評價階段；④污染防治措施及評價結論階段。

2　地下水環評等級的劃分和評價范圍確定

2.1地下水環評等級的劃分

在地下水環評等級確定過程中，首先需要確定項目的建設類型，而后根據建設項目場地的包氣帶防污性能、含水層易污染特征、地下水環境敏感程度、污水排放量與污水水質復雜程度等來判定評價級別。

以某天然氣凈化廠為例，說明項目地下水環評等級劃分。擬在已建廠區的預留地內建設，屬于擴建項目。確定的評價工作等級和工作內容見表1。

在地下水環評等級判定過程中，包氣帶的防污性能和含水層的易污染特征比較難判斷［8］。需要收集項目所在區域地質資料和建設場地的巖土工程勘查報告，了解場地的水文地質條件概況，按照廠地工程地質特征和地層分布，確定包氣帶的厚度及滲透系數經驗值［9］。

關于項目建設場地的地下水環境敏感程度，需要通過調查了解場地附近的集中式飲用水水源地設置情況［10-11］。位于泉域中的建設場地劃分級別時更應該慎重，若建設項目的含水層位于補給區與徑流區或徑流區與排泄區邊界時，則地下水環評等級應根據情況上調。

表1　某天然氣凈化廠廠區地下水環評等級分級判定指標

關于污水排放強度和污水水質復雜程度兩個劃分依據，這里污水排放強度應為污水的產生量。根據天然氣凈化廠用水的相關政策，項目建設要求生產廢水全部循環使用，正常工況下不外排，生活污水處理后也回用，污水中需預測的水質指標主要為高錳酸鹽指數和硫化物。

2.2地下水環評范圍的確定

地下水環評調查范圍應包括能反映地下水環境現狀和建設項目可能污染的地下水區域?！都夹g導則》表12規定，一級建設項目評價范圍應不小于50 km2，二級建設項目評價范圍為20～50 km2，三級建設項目小于20 km2。在實際工作中，評價范圍應根據工作區的水文地質條件確定。對于一級評價對象，可根據工作目標、擬建項目特點從區域調查區和重點評價區兩個方面開展地下水環境現狀調查工作，一方面根據收集的區域水文地質資料劃分建設項目所在的水文地質單元，詳細分析該單元地下水補給、徑流和排泄條件，另一方面，對缺乏勘查控制點且水文地質工作不能完全滿足地下水環境影響評價要求的重點水源地或敏感區域，則需要開展大比例尺環境水文地質調查、勘查和試驗工作。評價區為典型的四川盆地丘陵地貌，該廠位于寬緩的丘壩處，根據其所處的地形地貌、地下水儲存和交替特征，確定水文地質單元以北邊余家溝、南邊老君巖溝為排泄邊界，西邊李家巖、東邊周家埡口-八角廟-青石坡地表分水嶺為自然零通量邊界，下部中-微風化完整基巖構成相對隔水層。地下水整體由丘頂向四周溝谷徑流，匯集于溝谷低洼處，沿余家溝、老君巖溝由西向東徑流。該廠水文地質剖面示意見圖1。

圖1　天然氣凈化廠水文地質剖面示意

3　地下水環境現狀調查

地下水環境現狀調查的目的在于了解項目所在地的地下水環境特征，調查對象為自然環境和社會環境兩部分，自然環境調查的主要內容是評價區氣象條件、地形地貌、地質構造、含水層、隔水層和地下水補給、徑流和排泄條件等。社會環境調查主要是區域地下水開發利用現狀與規劃、評價區內的工業污染源調查、生活污染源調查和農業污染源調查等。

由于項目為在原有廠區預留地內建設，廠址區域已做過專門的水文地質勘查工作，按照《環境影響評價技術導則地下水環境》的水文地質鉆孔布置依據，在該廠下游、廠內、周邊布置7個鉆孔（兼后期地下水監測使用）。

4　環境水文地質勘查與試驗

為了解廠址區淺部包氣帶地層的防滲性能和含水層的滲透系數，完成了相關的滲水試驗和抽水試驗。

4.1滲水試驗及參數計算

為進一步了解廠址區包氣帶地層的滲透性能和防污性能，該廠開展了淺部地層第四系包氣帶和遂寧組基巖包氣帶的滲水試驗，試驗方法為《水力水電工程注水試驗規程》和《水文地質手冊》中規定的單環法測定，計算公式為：

式中：V為滲透速度，cm/s；Q為滲流量，cm3/s；F為過水面積，cm2。

通過滲水試驗計算得出該天然氣凈化廠廠區第四系包氣帶和基巖包氣帶的滲透系數，見表2。

表2　某天然氣凈化廠不同巖性滲透系數　m/d

4.2抽水試驗及參數計算

為確定含水層的導水系數、滲透系數、給水度、影響半徑等水文地質參數，該廠進行了基巖含水層抽水試驗，試驗方法為《水文地質鉆探規程》和《供水水文地質勘查規范》推薦的單孔穩定流方法?？紤]水文地質條件及調查范圍內鉆孔的分布情況，共完成4組抽水試驗，抽水試驗含水層為侏羅紀遂寧組風化泥質砂巖，抽水試驗采用潛水完整井（單孔）公式計算，計算公式如下：

式中：Q為抽水井涌水量，m3/d；Sw為抽水井的降深值，m；K為含水層滲透系數，m/d；H為含水層厚度，m；R、rw為影響半徑、抽水井半徑，m。

抽水試驗得出風化裂隙含水層的水文地質參數見表3。

表3　風化裂隙含水層水文地質參數（地層代號J3s）

在實際評價過程中，若項目建設廠址為原廠址改擴建，則可以收集廠址區已有的環境水文地質勘查與試驗資料來說明該區的環境水文地質條件并獲得預測所需要的參數；但大多數項目都是新選廠址，該方面的工作較少，因此獲取環境水文地質和預測所需要的參數比較困難，所以對于難以獲取的區域應開展必要的建設項目場地滲水試驗和抽水試驗以此來了解場地包氣帶和含水層的防污性能。

5　地下水污染源確定及影響預測

5.1地下水污染源項分析

5.1.1影響途徑

結合該廠工程分析內容，循環冷卻水排污和鍋爐房排污進入循環水排污池，電滲析處理裝置和蒸發結晶裝置均無廢水池。在事故情景下，項目對地下水的可能影響途徑包括：

①檢修污水池底部出現破損，污水經由包氣帶滲入地下；

②生化污水處理裝置曝氣調節池底部出現破損，污水經由包氣帶滲入地下；

③事故污水池底部出現破損，污水經由包氣帶滲入地下。

5.1.2污染源強確定

污水池源強確定需要假定泄漏點位、泄漏途徑、泄漏量，考慮其揮發性和包氣帶性能，最后給出其進入地下水的總量。本研究對天然氣凈化廠項目污染源的估算原則為保守型和全面性，以生化污水處理裝置曝氣調節池泄漏舉例說明源強的確定過程。檢修污水池和事故污水池的泄漏源強確定過程類同曝氣調節池。曝氣調節池發生泄漏，池水進入地下屬于有壓滲透，按達西公式計算源強，計算公式見式（4）。

式中：Q為滲漏速率，m/d；K為滲透系數，m/d（根據滲水試驗獲得）；H為池內水深，m；D 為地下水埋深，m（根據污水池地面高程及等水位線獲得）。

綜合考慮該廠池體的泄漏方式及污水水質特征，確定事故工況下污染物源強，結果見表4。

表4　事故工況下污染物源強

5.2預測模型及預測方法

《技術導則》規定一級評價應采用數值法；二級評價中水文地質條件復雜時應采用數值法，水文地質條件簡單時可采用解析法；三級評價可采用回歸分析、趨勢外推、時序分析或類比預測法。

根據《技術導則》，結合該天然氣凈化廠廠區的評價級別和水文地質條件，確定本次評價的預測方法。根據前面評價等級劃分，該廠廠區地下水環境預測評價等級為一級，地下水水流模型和地下水水質模型選用HJ 610—2011《環境影響評價技術導則地下水環境》附錄F4.2推薦的數值法預測模型。

5.3水文地質參數識別

根據對評價區地質、水文地質條件的分析，結合該凈化廠水文地質勘探資料，模擬區含水層水文地質參數按丘頂、丘坡和溝谷進行劃分，總體上看，從丘頂至溝谷，降水入滲系數和滲透系數逐漸增大。將評價區分為13個區，具體分區情況及對應各區的水文地質參數見圖2和表5。

圖2　該天然氣凈化廠模擬區水文地質參數分區

表5　某天然氣凈化廠模擬區不同分區的水文地質參數

5.4預測時段及預測結果分析

本項目運營期為32 a，預測時段定位1 a、5 a、10 a 和32 a。根據上述預測時段，分別對凈化廠檢修污水池、生化污水處理裝置曝氣調節池和事故污水池泄漏的情景進行預測。預測結果表明：事故工況下，檢修污水池廢水泄漏后，污染物最大影響距離為234 m，最大影響范圍為36 095 m2，最大超標范圍為26 566 m2；生化污水處理裝置曝氣調節池泄漏后，污染物最大影響距離為185 m，最大影響范圍為22 277 m2，最大超標范圍為5 912 m2；事故污水池泄漏后，污染物最大影響距離為275 m，最大影響范圍為68 811 m2，最大超標范圍為41 987 m2。事故工況下各裝置區污染物影響范圍見表6。

表6　事故工況下各裝置區污染影響范圍

凈化廠各個裝置單元在預測時限內，除污染源附近小范圍以外地區，各污染因子濃度都很小，均能滿足GB/T 14848—93《地下水質量標準》要求，同時泄漏位置與周圍村民的生活水井距離較遠，可見項目對地下水及周邊村民生活水源的影響較小。

6　污染防治措施的確定

根據項目所在區域的水文地質條件、環境保護目標敏感程度及評價結果，對廠址區、主體裝置區、污水處理區等重點區域按GB/T 50934—2013《石油化工工程防滲技術規范》有關要求進行，凈化廠分區防滲方案見表7。

表7　某天然氣凈化廠分區防滲方案

7　結 論

①根據項目工程特點和建設場地不同區域的環境水文地質情況，合理確定各分區的評價工作等級和工作內容。

②項目區處于四川盆地典型丘陵區，侏羅系風化帶基巖裂隙水含水層，水文地質參數總體上劃分為丘頂、丘坡和溝谷三部分。

③根據項目所在區域的水文地質條件、環境保護目標敏感程度及評價結果，對廠址區、主體裝置區、污水處理區等重點區域按GB/T 50934—2013《石油化工工程防滲技術規范》有關要求進行防滲，同時應重點加強地下水環境污染監管措施。

［1］ 李曉斌，甄婷婷，梅桂友，等.濱海地區建設項目地下水環境影響評價［J］.油氣田環境保護，2014，24（3）：49-51.

［2］ 王三平，王浩宇，韓震，等.火電廠地下水環境影響評價技術方法探討［J］.環境與可持續發展，2013，（6）：72-75.

［3］ 王延亮.石油天然氣田開發項目地下水環境影響評價的幾點認識［J］.長春工程學院學報（自然科學版），2002，3 （3）：27-29.

［4］ 歐陽威，郝芳華，張敏霞，等.天然氣開發對區域水環境安全的影響研究［J］.安全與環境學報，2007，7（5）：72-75.

［5］ HJ 610—2011環境影響評價技術導則地下水環境［S］.

［6］ 李建朋，李東，陳曉麗，等.污染型建設項目地下水環境影響評價幾個關注點［J］.北方環境，2013，25（10）：34-36.

［7］ 龔星，陳植華，孫璐，等.地下水環境影響評價若干關鍵問題探討［J］.安全與環境工程，2013，20（2）：78-84.

［8］ 左銳，王金生，楊潔，等.濱海石化項目地下水環境影響評價的關鍵問題［J］.水文地質工程地質，2010，37（3）：97-101.

［9］ 黃新春，闕品玲，劉永紅，等.淺論環境影響評價在油田環境管理中的作用［J］.油氣田環境保護，2010，25（3）：70-72.

［10］李云禎，譚池，彭道平，等.四川省應用地下水環評導則的問題及建議［J］.水資源與水工程學報，2013，24（4）：123-126.

［11］王亞運，柯研，周小珉，等.頁巖氣勘探開發過程中的環境影響［J］.油氣田環境保護，2012，22（3）：50-53.

（編輯 王薇）

10.3969/j.issn.1005-3158.2015.06.017

1005-3158（2015）06-0060-05

2015-05-28）

焦艷軍，2011年畢業于中國地質大學（北京）地下水科學與工程專業，碩士，現在中國石油西南油氣田分公司安全環保與技術監督研究院從事地下水環境影響評價工作。通信地址：四川省成都市高新區天府大道北段12號，610041