某熱電聯產工程地下水環境影響分析

彭 軍

（福建省水文地質工程地質勘察研究院，福建漳州363000）

隨著我國經濟建設的飛躍，電力工業有了飛速的發展，全國裝機容量和發電量居世界第二。熱電聯產的蒸汽由于沒有冷源損失，所以能將熱效率提高到85%，比傳統大型凝汽式機組(熱效率達40%)還要高得多?？梢哉f，大型電站熱電聯產化將是未來大型火電站發展的一種趨勢。為了滿足某石化工業園區內擬建及規劃的石化企業熱負荷需求，以及城市化建設對電力快速增長的需求，大力推進石化工業區的建設，促進地方經濟持續發展，進一步加強地方工業發展帶的基礎設施建設，發展熱電聯產集中供熱，發展循環經濟，按照“以熱定電”原則，建設本熱電聯產項目。然而石油化工、電力工業屬污染較重行業，在前期規劃中一定做好環境影響評價工作，其中污染物對地下水環境影響分析是不可或缺的一項。

1 區域概況

本區位于湄洲灣西南部的濱海岸，地處戴云山隆起帶和臺灣海峽沉降帶之間的過渡帶內，灣的走向受控于新華夏系北東-南西及北西-南東向構造線，周圍陸地為低山丘陵及臺地，地形起伏較大，地勢西北高東南低，呈波狀起伏，自西向東階梯狀下降，構成向東部、東南部開口的馬蹄形地貌。本區原為濱海灘涂鹽場區，地勢平坦，區內自西向東主要由侵蝕剝蝕地貌和堆積地貌構成，地貌形態單元分為圓緩低丘陵、紅土臺地、沖洪積河流階地、漫灘及沖海積階地海灘5種類型。

本區出露地層主要為人工填層、第四系全新統海積層、更新統殘積層及基巖，結合本項目評價區場地及臨近地質資料，本區地層巖性比較簡單，地層由新到老有：人工回填層、第四系全新統海積層、第四系更新統殘積層及燕山晚期侵入的花崗巖。

2 水文地質條件

2.1 建設項目分類及評價工作等級劃分

依據《環境影響評價技術導則地下水環境》(HJ610-2011)（以下簡稱《導則》）的建設分類要求，結合本工程規劃、項目的特點以及本區的水文地質條件、水資源開發利用規劃等確定工程所屬類別。

由工程場地垂向滲水試驗結果，場地包氣帶素填土層垂向滲透系數大于10-4cm/s，根據《導則》對包氣帶防污性能分級要求，本工程包氣帶防污性確定為較弱。建設場地包氣帶巖性滲透性能較強，場地地下水與海水存在一定水力聯系，建設場地的含水層易污染特征表現為易受污染。場地為填海區，場地及周邊區域環境水文地質條件簡單，所在區域無集中式飲用水水源保護區分布。場地周邊村莊均已通自來水，不取用地下水，區域地下水環境不敏感。項目工業廢水和生活污水處理達標后基本可全部回用，不外排，污水排放強度??；項目污染物類型為常規指標為主，水質復雜程度簡單，項目廢水不會對區域地下水環境產生不良影響。綜上各種因素，由《導則》相關規定，本次評價等級定為二級，詳見表1。

2.2 地下水類型及富水性

表1 項目地下水評價等級判定表

根據地層含水介質類型可以劃分為基巖孔隙裂隙水以及松散巖類孔隙水2種類型。以潛水為主，一般為無壓狀態，局部表現為微承壓。

松散巖類孔隙水主要分布于本區內岸邊灘涂區，含水層巖性主要為中砂，厚度1.0～5.0m。地下水富水性中等—較好，單井涌水量大于30～100m3/d。地下水主要接受大氣降水補給，和圍堰內的地表水（海水）聯系密切，兩者呈互補關系。地下水質類型為Cl-Na型，溶解性總固體變化之大與擬建地原為鹽場有關。

本區風化帶孔隙裂隙水水量貧乏，富水程度與微地形、風化殼厚度、母巖巖性等密切關系。局部地區單井涌水量1～10m3/d，屬地下水極貧乏區；部分地區可達30～50m3/d，屬地下水貧乏區。

2.3 場地包氣帶特征

地下水包氣帶的調查主要以地表巖性調查、剖面巖性描述和鉆孔（民井）巖性分析以及包氣帶滲透試驗為主。包氣帶滲透試驗分為：現場包氣帶原位單環入滲試驗和室內原狀土滲透試驗，當包氣帶巖性以砂性土或礫質類土時進行現場包氣帶原位入滲試驗。

現場包氣帶原位入滲試驗采用單環入滲試驗進行，具體方法為首先埋置入滲儀，向環內注水，然后定時觀測環內的入滲流量，并計算水流入滲速度，實時繪制水流入滲速度隨時間的變化曲線，當水流入滲速度達到穩定后試驗結束，并求取穩定入滲系數值。

單環試坑滲水試驗計算公式：K′=Q/F

式中：K′——垂向滲透系數，cm/s；Q——穩定的滲入水量，mL/s；F——試坑滲水面積，cm2。

各層滲透系數及參數見表2及表3。

2.4 地下水補給、徑流、排泄及流場

區內地形波狀起伏，地勢總體由南西向北東逐漸降低。區內無大的水系發育，僅發育季節性的溪溝，大氣降水是本區的主要補給源，地下水總體由南西向東北方向徑流，最終排泄入海。

表2 填土層滲坑水文參數計算一覽表

表3 室內原狀土滲透試驗結果一覽表

本區除了天然的地下水徑流排泄外還有分散的少量民井開采，主要用于衛生清潔和少量灌溉用水。由于本區地下水賦水性差，開發利用程度不高，隨著集鎮和農村自來水改造工程的建設，目前周邊各居民點均已經開通自來水，地下水開發利用程度在逐漸降低。

根據鉆孔地下水水位觀測資料繪制的地下水等水位線圖可知，本地區地下水流場的總體特征為自西南向東北，由陸域向湄洲灣徑流排泄。局部地段受微地形地貌影響，表現為分散匯集—徑流排泄的流場特征。地下水主要來自丘陵崗地大氣降雨的入滲補給，然后向湄洲灣分散排泄，主要特點是地下水的流程短、影響范圍小、徑流方向分散、流向多變。

3 地下水環境質量現狀評價

3.1 環境保護目標及敏感點

項目場地應做好地下水污染防滲措施，嚴防污染，確保不改變目前地下水使用功能，防止與地下水存在水力聯系的湄洲灣海域受到污染。項目場地位于填海區，最近居民點位于場地邊界以南2.5km，廠址周邊居民點均已接通市政供水管道，不飲用地下水。廠址地下水徑流方向下游為海域，無集中或分散地下水取水設施，根據區域地下水功能區劃及項目場地周邊居民點用水情況，本項目關注的地下水敏感點為廠界周邊3km以內的村落。

3.2 評價標準、方法與指標監測

地下水環境質量現狀執行《地下水環境質量標準》（GB/T 4848-1993）中的Ⅲ類標準值，硫化物和石油類參考《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）III類標準值。地下水水質評價采用單因子指數法。

結合項目污水特征，地下水監測指標包括pH、總硬度、CODMn、Pb、As、Fe、Mn、Hg、Ni、Cd、Cr6+、溶解性總固體、Cl-、NO3-N、NO2-N、NH3-N、SO42-、揮發酚、F-、氰化物、硫化物、總大腸菌群、苯、甲苯、二甲苯、石油類、MTBE，同時記錄水位埋深。

3.3 監測結果與評價

由監測結果可知，pH、揮發酚及石油類指標枯水期和豐水期監測結果均優于地下水質量標準III類限值；重金屬指標除Pb超標外，其它指標也均達到地下水質量標準Ⅲ類限值要求，表明本區未受工業環境污染。

總硬度、氯化物、硫酸鹽及溶解性總固體指標超標較嚴重，主要表現為海水特征。其中總硬度、氯化物、硫酸鹽、溶解性總固體枯水期超標率分別為80%、80%、60%、80%，最大超標倍數分別為15.44、62.60、6.48、27.47倍；豐水期超標率分別為60%、80%、60%、80%，最大超標倍數分別為11.44、65.12、8.52、28.54倍。

從超標項目來看，除海積成因影響外，近岸海水養殖、人類生活污水排放活動以及人工填海等也對區域地下水質產生一定影響。高錳酸鹽指數、氨氮、硝酸鹽和亞硝酸鹽指標枯水期超標率分別為20%、20%、0、0，最大超標倍數分別為0.56、10.70、0、0倍；豐水期超標率分別為60%、20%、20%、40%，最大超標倍數分別為5.67、26.40、1.19、47.9倍，主要考慮是受近岸海水養殖和周邊生活污水排放影響。氟化物指標僅豐水期于2#檢出超標，超標率為20%，最大超標倍數0.2，考慮主要是該點位局部填土土質氟化物濃度偏高影響。

4 地下水環境影響預測評價

4.1 定性分析與評價

正常工況項目生產、生活污水經廠區污水處理系統分部處理達標后全部回用。各蓄污水池池體和涉污管線均采取了相應的防滲措施，項目廢水產排不會對區域地下水環境產生不良影響。

項目采用灰渣分除系統，即采用干式除渣與氣力干除灰、粗細灰混排系統，廠內設封閉應急灰庫，廠外采用汽車運灰渣方式，最終外賣綜合利用處理；來自吸收塔的石膏漿經脫水系統脫水后收集運至石膏漿倉庫臨時堆存，最終外賣綜合利用處理；污水處理設施產生的污泥，收集后進入污泥濃縮池，經污泥脫水機處理后，干泥收集統一外運；一般固廢臨時堆存場地嚴格按照《一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制標準》（GB18599-2001）要求采取防滲措施。

事故情景下，生產廢水發生泄漏，在整個模擬期內，污染物擴散范圍逐漸增大，但受地下水流場的限制，地下水水力坡度小，流速較慢，污染范圍并不大。只要及時采取有效應急措施，防治污染源持續泄漏，污染范圍基本可控制在廠界之內。

4.2 定量預測與評價

4.2.1 水文地質概念模型及數學模型

建立水文地質概念模型把含水層實際的邊界性質、內部結構、滲透性質、水力特征和補給排泄等條件概化為便于進行數學與物理模擬的水文地質概念模型。在分析評價區實際水文地質條件的基礎上，建立了三維地下水數學模型，其水文地質概念模型為非均質各向同性，而局部可視為均質處理。結合水文地質條件分析，場地孔隙水含水層較風化帶孔隙裂隙含水層易于污染，是本次模擬的主要含水層。地下水水流三維數學模型可以用如下型式表示：

式中：Ω——模擬區域；

S1——模型的第一類邊界；

S2——模型的第二類邊界；

kxx、kyy、kzz—— x、y、z主方向的滲透系數，m/s；

w——源匯項，包括降水入滲補給、蒸發、開采和排泄量，m3/s；

μs——彈性釋水系數，L/s；

H0(x,y,z)——初始地下水水頭函數，m；

H1(x,y,z)——第一類邊界已地下水水頭函數，m；

q(x,y,z,t)——第二類邊界單位面積流量函數，m3/s。

4.2.2 地下水環境污染預測評價

采用GMS軟件將本區剖分成70m×55m的矩形網格，共計100行、100列，4676個有效計算單元，區域在垂向上和水平方向上按區域地質鉆孔資料進行概化。基于所建立的地下水數值模型，結合項目平面布局、潛在污染風險識別和事故情景設置，對各類污染物進入地下水的情況進行預測。

結合預測模擬結果，可知模擬區污染物在各時刻的最大濃度值及超標影響面積大?。ㄒ缘叵滤|量標準III類標準為限值，COD取3mg/L；氨氮取0.2mg/L；石油類取0.05mg/L；氟化物取1mg/L，對于超過上述限制的區域即影響范圍）。

由于所假設情景為廢水直接泄漏，未經處理的項目生產廢水污染物濃度相對較高，因此事故廢水滲漏會對項目場地地下水水質產生一定影響。從預測結果看，一旦發生事故泄漏，只要及時采取有效應急措施，防止污染源持續泄漏，污染范圍基本可控制在廠界之內。

5 地下水污染防治措施

項目各生產裝置、輔助設施及公用工程設施在布置上應該按照污染物滲漏的可能性進行區分，劃分為污染區和非污染區。污染區根據可能發生泄漏的污染物性質進一步劃分為一般污染防控區和重點污染防控區。

5.1 一般防控區污染防治措施

（1）貯煤倉：封閉煤倉，煤場基礎應采用復合土工膜的防滲措施，防滲系數小于10-7cm/s。同時做好煤場地表水的疏排，地面設置足夠排水坡度導向兩側排水溝，經排水溝收集后集中處理，不得隨意外排。

（2）事故渣場嚴格按照《一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制標準》（GB18599-2001）要求采取防滲措施，即“當處置場天然基礎層的滲透系數大于1.0×10-7cm/s時，應采用天然或人工材料構筑防滲層，防滲層的厚度應相當于滲透系數1.0×10-7cm/s和厚度1.5m的粘土層的防滲性能”的要求。

（3）應急灰庫基礎防滲：全封閉，原土夯實，防滲措施應滿足《一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制標準》（GB18599-2001）要求。此外臨海面防護堤及隔堤均應采取連續的防滲結構。

（4）生活垃圾臨時堆存點、取水泵房等一般污染放置區可采用原土夯實并采取混凝土面層硬化防滲措施。

5.2 重點防控區污染防治措施

（1）液氨區、油罐區：從上至下依次采用“瀝青砂絕緣層+砂墊層+長絲無紡土工布+2mm厚HDPE防滲膜+長絲無紡土工布+1.0m厚度粘土或原土夯實”的防滲方式，滲透系數不大于1.0×10-10cm/s。氨區及油罐區應設圍堰，圍堰基礎同樣應做防腐和防滲處理，圍堰內設導流槽，圍堰廢水收集后排入污水處理系統進行處理。

（2）污水處理站、污水池防滲：污水處理站場地地面防滲可采用抗滲素混凝土、抗滲鋼筋混凝土或抗滲鋼纖維混凝土硬化防滲措施，防滲層強度等級不應小于C20，抗滲等級應大于P10。貯污水池應采用抗滲鋼筋混凝土體結構，混凝土強度應不小于C30，池內壁采取防滲防腐處理，首先在池壁內壁鋪設一層2mm厚的高密度聚乙烯（HDPE）膜（滲透系數K＜10-10cm/s），再涂刷3mm厚的環氧樹脂合成劑進行防護。

（3）污水管網及物料管網鋪設防滲：污水管道盡量明渠明溝敷設，如采用地下管道，應加強地下管道及設施的固化和密封，采用防腐蝕、防爆材料，防止發生沉降引起滲漏。所有管道系統均必須按有關標準進行良好設計、制作及安裝。工程設計施工時，應嚴把設計和施工質量關，管道連接應多采用焊接，盡可能減少使用接合法蘭，以降低泄漏幾率。

6 結語

（1）鑒于項目場地位于填海區，最近居民點位于場地邊界2.5km，廠址周邊居民點均已接通市政供水管道，不飲用地下水。根據區域地下水功能區劃及項目場地周邊居民點用水情況，本項目關注的地下水敏感點為廠界周邊3km以內的附近村落。

（2）監測結果表明，除海積成因影響外，近岸海水養殖、人類生活污水排放活動以及人工填海等對也對區域地下水質產生一定影響。其中pH、揮發酚及石油類指標枯水期和豐水期監測結果均優于地下水質量標準III類限值；重金屬指標除Pb超標外，其它指標也均達到地下水質量標準Ⅲ類限值要求，表明本區未受工業環境污染。

（3）地下水污染隱蔽性高、難于治理，在地下水環境影響評價工作中應盡可能從地下水流動系統的角度出發，盡可能包含所有污染源。

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