礦山地下水環境影響評價要點淺析

白 俞，周文亮，周 鳴

（江西省核工業地質局二六三大隊，江西 吉安 343000）

地下水環境影響評價實質是分析、預測和評估項目對地下水位及水質可能造成的影響，根據評價結果提出相應的對策和措施，制定地下水環境影響跟蹤監測計劃，為區域地下水環境保護提供科學依據。礦山地下水環境問題，必將威脅到礦山周邊地區的用水安全，并且可能通過水循環將影響擴散到更加廣闊的區域，到做好礦山地下水環境保護工作，是建設綠水青山的一項重要內容，開展地下水環境影響評價可以為礦山地下水環境保護工作提供一定的指導。

1 環境影響因子識別

環境評價工作開始之前，要進行項目工作預研究，首先是資料收集、整理、分析工作，不僅要收集地下水環境影響保護的法律、法規、政策、標準及相關規劃等資料，還要收集整理區域以往基礎資料，了解礦山工程概況以及區域地質水文特征情況等。其次要開展現場踏勘及初步工程分析工作，進行地下水環境影響識別，主要識別可能造成地下水污染的礦山工程及特征因子。

礦山開采過程中的疏干排水會形成以采坑為中心的降落漏斗，導致區域性的地下水位下降，影響地下水流場，打破原有地表水及地下水的動態平衡，可能會引起礦區地表沉降、地面塌陷等環境問題[1]。同時，伴隨著礦山開采過程，雨水沖刷淋濾尾礦或廢渣中的有害物質、礦坑水或選礦廢水等都有可能通過地表水體補給和包氣帶土壤帶入水循環系統，從而對地下水水質產生影響。例如：鈾礦山的污染因子主要有鈾元素、重金屬離子、H+、SO42-、NO3-等[2，3]；煤礦山的污染因子主要有SS、COD和石油類；有色金屬礦山的污染因子主要有金屬離子、氰化物、氟化物、油類等（表1）。

表1 礦山地下水污染工程及主要特征因子表

2 評價范圍的劃定

地下水環境調查評估范圍在技術導則中未做出明確規定，評價范圍可以采用公式計算法、查表法和自定義法確定[4]。當礦山所在地水文地質條件相對簡單，且掌握額資料能夠滿足公式計算法的要求時，采用公式計算法確定，當不滿足時，采用查表法（表2）確定。根據礦山所在地水文地質條件自行確定評價范圍的方法在評價工作中運用較多，該方法是在綜合分析項目所在地區域地質環境特點基礎上，明確區域地下水類型及補徑排關系，確定水頭邊界，劃定評價范圍。如果自然邊界比較明顯，可以參考山脈、溝谷、河流等自然邊界；如果邊界不明顯，可以參考礦山開采所導通的具有供水意義的含水層流場[5]。

表2 地下水環境調查評價范圍參照表[4]

3 水質現狀評價

3.1 水質監測

根據項目水文地質勘察結果，選擇可以代表區域含水層水質的鉆孔點、居民水井等布置水質監測點。監測因子有：地下水化學常量（鉀、鈉、鈣、鎂、重碳酸根、碳酸根等），標準中規定的地下水質量指標（pH、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽等）[5]以及環境影響特征因子（根據環境影響因子識別結果確定）等。監測因子可根據區域地下水類型以及污染源狀況適當調整。

3.2 水質評價

地下水水質現狀評價方法可采用標準指數法。對于評價標準為定值的水質因子，采用公式（3-1）的計算方法；對于PH等評價標準為區間的水質因子，采用公式（3-2）、（3-3）的計算方法。

式中：

Pi— 第i個水質因子的標準指數，無量綱。

Ci— 第i個水質因子的實測濃度，mg/L。

Csi— 第i個水質因子的標準濃度值，mg/L。

水質因子pH的標準指數：

式中： SpH,j— j取樣點的pH標準指數，無量綱。

pHj— j取樣點水樣的pH； pHsu— 標準中pH的上限值。

pHsd— 標準中pH的下限值。

標準指數計算結果＞1，表明該水質因子已超標，標準指數越大，表明超標越嚴重。

4 預測評價

采礦工程對地下水的環境影響主要表現在含水層破壞、疏干排水導致地下水位下降以及污染因子進入水體影響地下水水質。

4.1 預測評價方法

根據不同工程特征、水文地質條件、不同評價等級等采用不同的方法進行影響預測與評價，說明采礦工程對地下水的影響范圍和程度。預測方法包括數學模型法（數值法、解析法）和類比分析法，一般地，一級評價采用數值法，二級評價采用數值法或解析法，三級評價采用解析法或類比預測分析法。露天礦山由于采礦剝離，上覆含水層破壞嚴重，運用模型法難以模擬被破壞含水層隨開采推進地下水的流場變化，因此，露天礦山地下水影響預測建議以解析法和分析法為主[3]。被污染地下水的遷移受彌散、擴散、混合、補給等多因素影響，一般采用數值模擬法預測污染遷移，通常運用GMS軟件中的MODFLOW和MT3DMS模塊分別對模擬區的地下水流場和污染物時空分布加以模擬，MODFLOW模塊模擬計算區域地下水的流場，MT3DMS預測污染物的運移特征及濃度變化趨勢，進而建立地下水流動的污染物遷移的數學模型。

4.2 水文地質參數確定

可以通過抽水試驗來測定含水層的滲透系數、影響半徑等水文地質相關參數，通過滲水試驗來測定包氣帶滲透性能和防污性能，進而進行模型預測。抽水試驗在主要含水層中進行（圖1）；滲水試驗在包氣帶及非飽和巖土層中進行，是一種野外測定包氣帶土層垂向滲透系數的簡易方法，一般采用雙環法（圖2）。抽水試驗的滲透系數K可以采用公式（4-1、4-2）計算，滲水試驗的滲透系數K可以采用公式（4-3）計算。

抽水試驗：

（1）適用于承壓水：

（2）適用于潛水：

式中：K—試驗巖土層滲透系數（m/d）；Q—涌水量（m3/d）；

S—水位下降值（m）；M—承壓含水層的厚度（m）；

H—自然情況下潛水含水層的厚度（m）；

h—潛水含水層在抽水試驗時的厚度（m）；

R—影響半徑（m）；r—抽水孔過濾器的半徑（m）。雙環法滲水試驗：

式中：K—試驗巖土層滲透系數（m/d）；

Q—穩定滲流量（m3/d）；

L—入滲深度（m）F—內環面積（m2）；

Hk—土層毛細上升高度（m）；

Z—坑內水位深度（m）。

圖1 抽水試驗歷時曲線圖

圖2 滲水試驗歷時曲線圖

5 地下水保護措施

保護地下水要貫穿整個礦山生產周期，要做到預防為主、防治結合。首先要選擇合理的生產工藝、設備及構筑物等，盡可能減少或杜絕污染物的排放。例如，選擇污染程度小的選礦工藝，采用無毒無害藥劑替代有毒有害藥劑，采礦機具使用的油類物品要妥善保管和使用，選礦廠、尾礦庫等區域要做好防滲措施，減少污染物進入水體。其次，要建立完善的監測系統，合理布設監測點，早發現，早控制。水質監測點應布置在污染羽的上游、中心、兩側以及下游，動態監測污染物的種類、數量、濃度，水位監測點可以布置在泉水、居民井處，觀測水位變化。再次，要有應急響應措施，一旦發生地下水位下降或地下水污染問題，危及礦山及周邊用水安全時，能夠立即采取應急措施，及時解決供水問題及控制污染。

6 結語

地下水是人類生存與發展的基石，開展礦山地下水環境影響評價能夠有效減少礦山地下水環境問題。通過分析總結礦山地下水環境影響評價要點，希望為今后礦山地下水環境影響評價提供一定的參考，保護區域地下水資源，推動礦區綠色可持續發展。