山西臨興區塊煤層氣先導試驗項目地下水環境影響分析

閆冬梅

（山西省地質工程勘察院，山西太原030024）

1 地理位置與交通

臨興區塊煤層氣先導試驗區位于臨興中區東北部，行政區劃屬于山西省呂梁市興縣趙家坪鄉，面積為20.53km2。

2 工程概況

臨興區塊先導性試驗項目地面建設工程共包括6個井場（分別為LX-101、LX-102、LX-103、LX-104、LX-105、LX-4）、一座集氣站（1#集氣站）、井場至集氣站以及集氣站至康寧中心處理廠的集輸管線、污水處理設施以及其他所屬配套輔助系統。

井場內設置高、中壓2條集氣管線，1條用于不壓裂時直/定向井，1條用于水平井和壓裂時直/定向井，由2條管線分別集輸。在每座井場設置1條計量管匯，并通過1條計量管線輸送至臨興1#集氣站，對井場產出的致密氣和水進行計量。1#集氣站內的致密氣經中壓生產/計量分離器進入三甘醇脫水裝置，或者經高壓生產/計量分離器進入節流制冷脫水裝置，脫水后的天然氣進入集輸干線輸送到康寧中心處理廠附近的交接計量處。各裝置脫出污水進入污水處理裝置（閉排罐），天然氣凝液量比較少，同樣進入閉排罐，工藝流程見圖1。

圖1 煤層氣采集工藝流程圖

3 地下水調查評價范圍

項目所在地區淺層地下水類型主要為砂巖裂隙水及河谷松散孔隙水，確定目的含水層為淺層孔隙—裂隙含水層。考慮到該目的含水層補給來源單一，徑流途徑短，地表水與地下水水力聯系密切，盡可能將評價場地所在溝谷的地表分水嶺范圍內的區域作為一個完整的水文地質單元，據此確定出項目地下水的評價范圍面積約39.8km2，如圖2所示。

4 地下水環境保護目標

地下水環境保護目標主要有兩類：其一為評價范圍內趙家坪鄉鎮水源地水井及其保護區，該水源地共兩眼水源井，一眼潛水井（#3），一眼泉水井（Q29）；其二為分散的農村居民飲用水源。具體保護目標情況詳見表1和圖2。

表1 環境保護目標表

5 地下水環境影響預測

5.1 預測對象及污染源強

5.1.1 預測對象

臨興先導區各建設項目均位于趙家坪鄉鎮水源地保護區的補給徑流區，通過分析，確定地下水預測對象為：

（1）建設期各井場泥漿池、沉砂池中的鉆井廢水，非連續恒定排放點源；

（2）建設期各井場壓裂液儲存池中的壓裂液返排液，非連續恒定排放點源；

（3）運營期1#集氣站工業場地化糞池中的生活污水，連續恒定排放點源；

（4）運營期LX-104井場污水處理站集水池中的生產廢水，連續恒定排放點源。

5.1.2 污染源強的確定

（1）建設期各井場泥漿池等鉆井廢水。各井場建設期泥漿池特征污染因子為石油類，濃度均為1300mg/L，石油類本底值濃度選擇各監測點現狀平均值，為檢出限值0.01mg/L。廢水產生量除LX-4井場的1.2m3/d外，其余井場均為1.5m3/d。

由于各井場鉆井周期不同，事故狀態下廢污水下滲的時間也不同，考慮到廢水蒸發需要一定的時間，故在各井場鉆井周期的基礎上，增加100d的時間為廢水下滲時間。綜合以上各因素確定鉆井廢水污染源強統計表見表2。

表2 各井場泥漿池等鉆井廢水污染源強統計表

（2）各井場建設期壓裂液儲存池中壓裂液返排液特征污染因子為氯化物，各井場濃度不一；氯化物本底值濃度選擇各監測點現狀平均值，為88mg/L。考慮到壓裂液返排液定期拉運的特點，假設各井場在整個建設期都存放有壓裂液返排液，且在井場建設活動結束后的100d壓裂液返排液被完全運走，那么據此可以確定各井場壓裂液返排液的下滲時段。綜合各因素，確定壓裂液返排液污染源強統計表見表3。

表3 井場壓裂液返排液污染源強統計表

（3）運營期1#集氣站工業場地化糞池污水產生量為18m3/d，特征污染物為氨氮，濃度80mg/L。氨氮本底值濃度選擇各監測點現狀平均值，為0.08mg/L。污染源投放時間設定為整個服務期（7300d），連續污染。綜合各因素，確定生活污水污染源強統計表見表4。

表4 生活污水污染源強統計表

（4）運營期LX-104井場污水處理站集水池生產廢水產生量為20m3/d，特征污染物為石油類，濃度400mg/L。石油類本底值濃度選擇各監測點現狀平均值，為檢出限值0.01mg/L。污染源投放時間設定為整個服務期（7300d），連續污染。綜合各因素，確定生產廢水污染源強統計表見表5。

表5 生產廢水滲漏量計算表

5.1.3 預測時段的確定

各預測對象的模擬預測時間均為100d、1000d、5000d及7300d。

5.2 地下水環境影響分析

建設期對地下水影響主要由各井場泥漿池等事故狀態滲漏以及各井場壓裂液儲存池事故狀態滲漏這兩個污染源組成，運營期對地下水的影響主要體現在污廢水的處理過程。項目選取Visual Modflow軟件，進行了地下水數值模擬研究，通過運用數值法來模擬預測污染源事故狀態對地下水及環境保護目標的影響。

5.2.1 建設期對地下水、水源地等的影響

由模擬預測結果可知：在不考慮包氣帶垂向運動以及化學反應和吸附的作用下，各井場污染暈的范圍在逐步擴大，順著地下水流向的距離也在不斷增大，但是污染暈的最大濃度在逐步降低，并且隨著時間的推移，整體向下游移動。

（1）建設期各井場泥漿池等底板破裂對地下水的影響。在整個服務年限的運移時間內，各井場污染暈范圍始終沒有波及到各村分散居民用水水源以及趙家坪水源地潛水井二級保護區，建設期各井場泥漿池等事故狀態下池底破裂對地下水及水源地影響較小，且影響時間有限。

（2）建設期各井場壓裂液儲存池底板破裂對地下水的影響。在整個服務年限的運移時間內，各井場污染暈范圍始終沒有波及到各村分散居民用水水源以及趙家坪水源地潛水井二級保護區，建設期各井場壓裂液儲存池事故狀態下池底破裂對地下水及水源地影響較小，且影響時間有限。

5.2.2 運營期對地下水、水源地等的影響

由模擬預測結果可知：在不考慮包氣帶垂向運動以及化學反應和吸附的作用下，污染暈的范圍在逐步擴大，順著地下水流向的距離也在不斷增大，由于設定為連續污染，污染暈最大濃度在不斷擴大。

（1）運營期1#集氣站工業場地化糞池底板破裂對地下水的影響。在污染物進入地下水后的100d、1000d以及5000d三個時間段，污染暈范圍始終沒有波及到各村分散居民用水水源以及趙家坪水源地潛水井二級保護區；但在污染后的7300d，污染暈的邊緣可能會影響到企業自備井（#1），由于模擬沒有考慮化學反應、吸附等地下水凈化作用，實際情況要好于模擬結果。

（2）運營期LX-104井場污水處理站集水池底板破裂對地下水的影響。在污染物進入地下水后的各個時間段，污染暈范圍始終沒有波及到各村分散居民用水水源以及趙家坪水源地潛水井二級保護區。

（3）采氣管線、閉排罐等設施對地下水的影響。在水氣輸送過程中，采氣管線、污水管線等局部破裂會導致廢水泄漏或者局部腐蝕，出現跑、冒、漏、滴的現象，從而可能污染地下水。但是，由于各井場以及集氣站都設有計量閥，能夠在24h內發現問題并及時補救，所以對地下水的污染是短暫的、局部的、有限的，對地下水環境影響輕微。

閉排罐為撬裝式，倘若罐體意外破裂，石油將會流向地面。但是，罐體泄漏會被工作人員及時發現，并采取相應補救措施，而且罐體布置場地地面做了防滲硬化處理，對地下水污染的可能性很小，對地下水環境影響輕微。

6 結論

綜上所述，從地下水環境影響角度分析，在采取了嚴格的地下水環保措施后，建設項目是可行的。