定邊縣城北防洪排澇工程對地下水環境的影響及對策

王 岑，吳廣濤

1 工程概況

定邊縣城北防洪排澇工程位于陜西定邊縣城東北方向，主要建筑物為蓄滯洪區調蓄池1590萬m3，排澇渠5.5 km，退水渠4.7 km。工程為Ⅲ等中型水利工程，防洪標準為50年一遇設計，300年一遇校核。工程南起定邊縣污水處理廠出水口，排澇渠將城區雨澇洪水和污水處理廠達標出水引排至調蓄池進行蓄滯利用，退水渠將調蓄池出水引排至北部茍池進行生態補水，確保縣城防洪安全。

工程調蓄池西北方向4.2 km為茍池重要濕地，西側3.5 km為花麻池重要濕地[1]，東南方向1.2 km為定邊縣馬蓮灘水源保護區[2]。工程建成后長期存蓄雨洪水及再生水，會導致局部地區地表水量增加，使該區域地下水入滲量增大，影響區域地下水水位、水量及水質。

地下水環境影響預測及評價的范圍是以蓄水工程軸線為中心線，呈西北-東南向展布的矩形區域，縱向長度30 km，橫向寬度15 km，面積450 km2。評價范圍主要包括定邊縣城、定邊鎮、鹽場堡鄉、賀圈鎮和磚井鎮，西北方向包含茍池及花麻池兩處陜西省重要濕地，東南方向包含定邊縣馬蓮灘水源保護區部分區域。

2 水環境現狀

2.1 地表水環境現狀

歷史上定邊縣的雨水洪澇及生活污水由天然溝道排至縣城北部灘地，基本通過自然蒸發和下滲消耗。調查期間，定邊縣污水處理廠二期擴建工程尚未完工，一期工程超負荷運行，每天有1萬t處理達標污水與0.3萬t～0.5萬t無法處理的污水排向北部灘地。2015年4月及9月，分別對地表水18個斷面的25項水質指標進行監測，其中氟化物、氨氮、總磷、總氮、高錳酸鹽指數、COD、BOD5、陰離子表面活性劑、六價鉻、硫化物、石油類、溶解氧、糞大腸菌群等14項指標不能達到《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）Ⅲ類標準，地表水水質較差。

2.2 地下水環境現狀

（1）地下水水位。地下水井點共監測168個，主要為民井、機井。2015年2月枯水期監測地下水位86井點，地下水埋深0.72 m～60.0 m，水位標高 1305.74 m～1387.26 m；2015年 4月平水期監測地下水位155井點，地下水埋深0.45 m～45.98 m，水位標高1302.31 m～1403.92 m；2015年7月豐水期監測81點，地下水埋深1.17 m～44.80m，水位標高1300.79 m～1403.64 m。

（2）地下水水質。2015年4月、9月及11月，分別對地下水38個點位的32項水質指標進行監測，其中氟化物、氯化物、高錳酸鹽指數、溶解性總固體、總硬度、總大腸菌群、氨氮、鉛、鎳、錳、鐵、六價鉻、硫酸鹽等13項指標不能達到《地下水環境質量標準》（GB14848-93）Ⅲ類標準，除馬蓮灘水源保護區以外，地下水水質較差。地下水水化學類型主要為HCO3、HCO3·SO4和HCO3·Cl型，其次為 Cl·SO4和 SO4·Cl型等。

3 地下水環境的影響預測

預測方法采用地下水數值模擬法，預測模型采用地下水流動模擬軟件Modflow，預測現狀年為2015年，預測水平年為2045年，預測時段為30年。預測模型區為評價區四周外擴5 km～6 km的區域，水平面積1055.3 km2，垂向第一層為第四系，第二層為白堊系。

模型區含水層水文地質參數為：第四系含水層滲透系數k＝0.96m/d，給水度 μ＝0.143；白堊系含水層滲透系數 k＝0.108m/d，彈性釋水率Ss＝4.98 E-05 m-1；大氣降水入滲系數取值為：低緩梁崗區0.28，沖洪積平原區0.3，灘地區0.33，沙漠區0.4，黃土斜坡區0.05；地下水極限蒸發埋深4 m。

3.1 對地下水水量及水位的影響預測

采用三維地下水流數值模型預測分析工程建成后對地下水水量及水位的影響。

工程建設前，模型區內地下水總補給量為32.091×104m3/d，總排泄量為 32.845×104m3/d，均衡差為-0.753×104m3/d，地下水處于均衡狀態。工程運行后，由于調蓄池區域接納地表水量由現狀的2.6×104m3/d增加到5.7×104m3/d，引起地表水入滲量和潛水蒸發量增加，增量分別為0.890×104m3/d和0.118×104m3/d，詳見表1。地下水補排量增加值相對較小，地下水補排仍可近似為均衡狀態。

表1 模型區地下水水量均衡表

由于地表水入滲量增加，地下水水位將抬升0 m～0.9 m，調蓄池及周邊水位抬升最大，向外側逐漸減小，影響范圍為58.11 km2。其中，水位升幅0.9 m～0.6 m的區域為3.01 km2，占影響面積的5.2%，影響范圍主要為調蓄池周邊；水位升幅0.5 m～0.1 m的區域為14.75 km2，占影響面積的19.4%；水位升幅0.1 m以內的區域為58.09 km2，占影響面積的76.5%，影響范圍涉及茍池東部及馬蓮灘水源地二級保護區西部一定區域。

3.2 對地下水水質的影響預測

采用三維地下水溶質運移數值模型預測分析工程建成后對地下水水質的影響。

根據環境現狀監測結果，選取地表水超標嚴重，且地下水中含量較高的總氮、氨氮、總磷、氟化物、高錳酸鹽指數、六價鉻共6項水質指標進行預測與分析。按照最不利情況考慮，環境現狀水質指標采用監測結果最大值。本工程蓄水時，定邊縣污水處理廠二期工程將建成運行，因此調蓄池水質指標采用景觀環境用水標準值[3]。

經預測，在現狀開采條件不變的情況下，工程運行后地下水中總氮、高錳酸鹽指數濃度增量小于1 mg/L，氨氮、總磷、氟化物、六價鉻濃度增量小于0.1 mg/L。各預測指標在排洪渠、調蓄池及茍池區域形成高值區，并以高值區為中心向周圍彌散且濃度逐漸變小。6項水質預測指標的影響范圍涉及茍池及馬蓮灘水源地二級保護區西部一定區域，除六價鉻外的其它5項水質預測指標的影響范圍到達花麻池邊緣。因此，在預測時間段內，工程對上述環境敏感目標會造成一定程度的影響，但影響面積較小，且未到達地下水分水嶺。預測結果見表2。

表2 水質指標彌散分布面積預測成果表

4 保護措施

（1）嚴格控制污水處理廠出水水質。調查評價期間，定邊縣污水處理廠二期擴建工程已實施，建成后總處理能力達3萬t/d，出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準，將極大改善進入調蓄池中的水質。預計到本工程設計水平年2030年，定邊縣城污水產生量約4萬t/d，當污水處理廠處理能力不能滿足需求時，應及時擴容改建，并使出水達標。

（2）工程防滲措施。建議對調蓄池及圍壩鋪設土工膜防滲材料。2021年～2030年馬蓮灘水源保護區的供水規模將由1.0萬m3/d擴大至1.5萬m3/d[4]，引起地下水漏斗擴大，工程防滲措施可降低水質污染風險。

（3）蓄水區水質保護措施。在調蓄池增加人工濕地處理系統，通過水生植物吸收水體中的污染物，改善蓄水區水質，防止水體富營養化。根據現場調查，現狀污水區域有成片蘆葦，且在冬季長勢良好，可考慮工程施工時保護及引種，工程蓄水時定期收割移出濕地。

（4）生活用水保護措施。工程蓄水對地下水水質的影響范圍涉及楊鳳渠子、王圈村、二樓村、東梁村、東畔村、西畔村6個村莊的民井，考慮到現狀地下水水質較差，建議按照農村人均用水定額[5]計算，從影響區域外調水260m3/d，解決村民生活用水問題。

（5）加強水環境監測，進行環境影響后評價。對影響區域地表水和地下水環境定期監測，及時掌握馬蓮灘水源地、茍池、花麻池、蓄水區周邊民井等水質和水位動態變化。工程建成運行一定時期后，建設單位應當及時組織環境影響后評價，并將評價結果報告審批單位。發現有明顯不良環境影響時，應當及時提出改進措施。

5 結論

蓄水工程的建設造成區域地下水量增加、地下水位上升，以及地表水入滲污染地下水水質，影響范圍涉及茍池、花麻池及馬蓮灘水源地西部，影響面積較小，影響程度輕微。建議采取控制污水處理廠出水水質、調蓄池及圍壩防滲、修建人工濕地、區域外調水、加強水環境監測、進行環境影響后評價等防治措施，減輕工程建設對地下水環境的影響。

[1]周靈國.陜西濕地[M].西安：陜西科學技術出版社，2015.3:142.

[2]定邊縣水利局.定邊縣城市飲用水水源地保護區劃分說明書[Z].2009.6.

[3]GB/T 18921-2002，城市污水再生利用景觀環境用水水質[S].北京：中國質檢出版社，2002.

[4]定邊縣人民政府.定邊縣城市總體規劃（2014-2030）[Z].2015.5.

[5]DB 61/T 943-2014，陜西省行業用水定額[S].陜西：陜西省質量監督局，2014.