基于FEFLOW預測工業危險廢物對地下水環境的影響
——以漳州市某工業危險廢物填埋場為例

王艷艷

(福建省閩南地質大隊，福建 漳州 363000)

當前我國面臨水資源短缺、水污染嚴重、水生態環境惡化等一系列環境問題，水資源成為制約社會經濟可持續發展的主要瓶頸。地下水作為水資源的重要組成部分，與地表水相比，地下水具有水量穩定、水質好、不易污染等特點，被認為是安全可靠的戰略水源。隨著我國工業產業化的發展，工業危險廢物集中處置項目數量不斷增加。工業危險廢物具有腐蝕性、毒性、易燃易爆等危害危險，污染物種類繁多、性質復雜，從源頭預防和評價工業危險廢物集中處置建設項目對地下水環境影響具有重要的研究意義[1]。

1 研究區概況

研究區位于低山丘陵，坡度15°～25°，北、東、南三面地勢較高，西部和中間為山間洼地。地層巖性為燕山早期侵入的花崗巖、侏羅系南園組凝灰巖及第四系全新統沖洪積層、更新統殘坡積層。地下水主要賦存基巖裂隙和孔隙中，以潛水為主，總體上地下水沿東向西流，西部和中間地塊為溝谷水位較低，以大氣降雨入滲補給為主。

區內發育北西向和南北向兩條控水斷裂。北西向斷裂F1位于場地的東北側，走向為330°，產狀為240°∠60°，于場地東側走向逐漸轉305°，產狀為215°∠60°，寬約10～15 m，長約6 km，巖石極度破碎，構造深部位于場地下方，若構造破碎帶內地下水經人工開采，水位下降，低于場地地下水水位，場地地下水為可能下滲補給構造破碎帶內地下水。南北向斷裂F3位于場地的西側，產狀為275°∠70°，寬約5～8 m，長約2.5 km，斷裂構造帶內巖石破碎，節理裂隙發育，位于場地下游排泄區。

2 數值模擬模型的建立

本文采用數值法對研究區水流和污染物的遷移進行模擬，使用的軟件為FEFLOW。研究區北、東、南三面為分水嶺界，作為第二類邊界條件；西側以南北向斷裂為邊界，為流量邊界；F1位于評價區內部，當作導水斷層處理。

2.1 地下水水流模型

對于非均質、各向異性、空間三維結構、非穩定地下水流系統：

2.2 地下水水質模型

污染物控制方程可表示為：

3 模型參數識別

3.1 區域離散

計算區域以評價區所在地中心位置為坐標原點，正北方向為y軸正向，正東方向為x軸正向，垂直向上為z軸正向，垂向上考慮4層，將研究區域離散為41 025個節點，71 768個單元，區域剖分見圖1。

圖1 區域剖分圖

3.2 初始條件

將模擬區內的監測孔水位作為模擬預測的初始水位，地下水現狀監測的濃度背景值為初始值，初始時間為2017年2月。源匯項：此次模擬的源匯項主要來源于危廢填埋場場內的危廢填埋區。考慮的工況主要非正常情況下(防滲失效)填埋區的污染物泄漏。

3.3 模型參數識別結果

為了驗證模型的合理性和有效性，對所建的數值模型進行參數識別，現場試驗和勘查所獲得的滲透系數作為模型參數的初值，利用實測地下水位與計算水位得到模型的滲透系數(表1)，地下水位擬合結果見圖2。

表1 各含水層滲透系數反演值

圖2 實測和模擬水位等值線圖

從圖2中分析，除SW5存在一定差別外，實測水位和擬合水位相差不大，表明模型參數取值合理，所識別的數值模型能夠用于場區地下水流運動和污染物遷移的模擬和預測。

4 預測模擬結果及地下水環境影響評價

非正常情況下(防滲失效)，平面上預測時段為100 d、1 000 d、5 d、10 a和20 a，但垂向上考慮100 d時的污染遷移情況。根據對污染液體中特征因子標準指數法的計算結果，本次模擬按照重金屬、持久性有機污染物和其他類別進行分類，分別選取各分類中標準指數計算值最大的總鎳、石油類和氨氮作為本次評價相應類別的預測因子，預測因子的初始濃度值分別為5 mg/L、50 mg/L和145 mg/L，分別是對應預測因子標準濃度的100倍、1 000倍和725倍(見圖3和圖4)。其中，總鎳和氨氮參照《地下水質量標準》(GB/T14848-2017)執行，石油類參照《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)執行。

表2 非正常工況下染物運移特征統計

圖3 平面上總鎳、石油類和氨氮污染運移

圖4 垂向上總鎳、石油類和氨氮污染運移

綜述，填埋場區防滲失效的情況下，100 d后的污染物在水平方向上的最大遷移距離為5.46 m、9.12 m，20 a后的最大遷移距離為73.57 m、104.90 m；垂向上100 d時污染物最大遷移距離約為9.0 m。

5 結語

危險廢物的危險特性，污染物種類繁多，地下水環境影響評價所涉及的重點與一般項目地下水環評存在差異。本文通過數值方法預測了漳州市某建設項目危廢填埋場非正常狀況下總鎳、石油類和氨氮泄露對地下水的影響，為該類項目地下水環評的編制及技術評估提供科學參考。