巖溶區新建養豬場對地下水環境的影響
——以清鎮衛城生豬養殖場為例

貴州省地質調查院 陳祥娥

養豬廢水污染物成分復雜并含大量致病病菌，若誤被人飲用，會對人體健康造成危害。正常情況下，養豬場具有防滲及滲濾液收集處理設施，并對生產污水排放的水質有嚴格的排放標準，一般不會對周邊地下水環境造成不良影響。但在實際生產過程中，會不可避免發生跑、冒、滴、漏等泄漏事故，從而污染地下水環境，尤其是在非正常情況下，廢水會滲入地下引發水污染事件。地下水污染具有隱蔽性、滯后性，受污染后不易被及時發現，且難以修復和治理。根據預測結果，應在事故發生之前采取防范措施，防患于未然。

一、工程概況

清鎮市衛城生豬養殖場占地面積143畝，總建筑面積33257 m2，可容納年存欄生豬29000頭，出欄生豬58000頭。該生豬養殖場所處的地區夏季雨水較多，若生豬的排泄物處理不好，被雨水沖入水體中，將對地下水造成污染。

二、水文地質條件

研究區位于清鎮市衛城鎮大化臘村，東經106°16′37.8″，北緯26°44′33.2″，地處貴州西部一級高原面威寧、赫章一帶向黔中遵義、貴陽一帶二級夷平面過渡的斜坡地帶，受區內跳登河侵蝕切割的影響，最高海拔1298m，最低海拔1138.5m，最大相對高差為159.5m，一般相對高差50m至100m，整體地勢南西高、北東低，地形坡度較陡，多為15°至35°，地貌類型以溶蝕峰叢洼地、溶蝕峰叢槽谷等為主，局部為侵蝕溝谷地貌。氣候屬亞熱帶季風溫和濕潤氣候，年均降雨量1181mm，年均氣溫14℃。區內地表水系不發育，河網密度較低，河流較少，區域上發育較大且易受項目區影響的河流有兩條，分別為西邊約12km處的鴨甸河和北東邊研究區邊界處的跳登河，鴨甸河和跳登河最終都匯入鴨池河，均屬長江流域烏江水系。

區內斷層構造發育，其中以NE向斷層發育為主，其次為近SN向，少量為近EW向。受斷層構造影響，區內巖層主要發育走向NE和NW兩組“X”型節理，沿著兩組節理方向碳酸鹽巖多溶蝕呈裂隙、管道、槽谷等，為系統內地下水的運移和賦存提供了有利條件。地層發育主要為三疊系（T）碳酸鹽巖地層，碳酸鹽巖出露面積90%以上，碎屑巖僅零星分布，不呈規模，碳酸鹽巖沉積厚度較厚，自第三紀以來長期處于熱帶、亞熱帶氣候條件下，給巖溶發育創造了良好的氣候條件，區域上巖溶地貌廣泛發育，形態千姿萬態，其中最典型的是高聳林立的峰叢、低矮的溶丘、星羅棋布的洼地與落水洞等。場區地下水主要賦存于三疊系中統楊柳井組（T2y）和中下統嘉陵江組（T1-2j）巖層中，主要巖性為灰巖、白云巖，地下水埋藏較深，含水介質為裂隙、孔隙、溶孔等，地下水富水性較強。

三、地下水環境影響預測

結合實地調查和水質監測等資料，綜合分析研究區水文地質條件和地下水環境質量現狀，依據養豬場的實際情況，針對各個生產時期場區地下水環境可能受到的不良影響及危害，開展預測評價工作，并提出相應的監管防治對策，從而達到保障地下水環境長期安全的目的。

（一）預測范圍及內容

1.預測范圍

結合項目區周邊及區域內的地形地貌、地表水文網、地層構造等基礎水文地質條件，以及附近地下水環境保護目標的分布等概況，確定了本次預測范圍邊界，總面積24km2。

2.預測內容

對養豬場建設、建成生產運行和服務期滿關停后對場區及附近地下水水質、河流水質的影響等進行預測評價。

（二）預測時段

綜合研究分析后發現，養豬場建設和服務期滿關停后對地下水環境的影響微弱且可控，而建成生產運行階段的不利影響因素較多，情況比較復雜，因此，主要污染產生于運營期，本次評價預測時段選取污染發生后的10d、30d、60d、100d、1000d 及20年（7300d）。

（三）情景設定

正常情況下，地下水可能的污染來源于少量的冒滴漏，但在采取嚴格的防滲、防溢流、防泄漏、防腐蝕等預防措施后下，污水不會滲漏到地下，對地下水的影響很小，即使有污水泄漏，也能及時采取措施控制污水的漫流滲漏。

非正常情況下，場區地下水環境保護措施因各種原因起不到保護作用，或者保護效果不理想，導致養豬場的污水處理站廢水池底部出現破損，較長時間內廢水通過裂口滲入地下，影響地下水環境安全。

（四）預測因子

養豬廢水污染物成分復雜并含有大量致病病菌，主要成分除氮（N）、磷（P）以外，還包括銅（Cu）、鋅（Zn）等重金屬元素，此次選擇氨氮（NH4+）、銅（Cu）及COD等3項污染物進行預測。

（五）預測源強

非正常情況下，按照防滲層底部發生破損且失去防滲功能的情況，預測污染物滲漏對地下水的影響。（見表1）

表1 預測源強表

（六）預測方法

此次模擬對象為養豬場污水處理廠。結合項目區水文地質條件，針對項目工程的特點，選取典型的預測因子，設計不同的情景狀況，疊加環境現狀值，耦合污染物運移方程，利用地下水滲流數值模型進行預測，并利用水質標準進行評價，進而模擬評價環保措施的有效性，最終得到地下水環境評價結論。

1.水文地質概念模型

項目區含水巖組主要為楊柳井組（T2y）和嘉陵江組（T1-2j）灰巖、白云巖，地下水埋藏較深，含水介質為裂隙、孔隙、溶孔等，地下水富水性較強，地下水力坡度較緩，此次將本場區水文地質條件概化為“單層且含水介質相對較均勻的含水層”水文地質模型。

2.污染預測模型的建立

污染預測模型的預測公式為[5]：

式中，x為距注入點的距離，m；t為時間，d；C為t時刻x處的污染物濃度，mg/L；C0為污染物注入濃度，mg/L；u為水流速度，m/d；DL為縱向彌散系數，m2/d；erfc()為余誤差函數。

3.水文地質參數確定

根據項目區水文地質條件以及勘察結果，參考專業書籍以及相關資料，最后確定評價水文地質參數：場區潛水含水層縱向彌散系數取100m2/d，地下水流速為15m/d。

（七）預測結果

根據以上預測方法，采用連續注入一維連續污染源解析解數學模型預測，污水處理站廢水池底部出現破損，廢水持續泄漏后10d、30d、60d、100d、1000d 及20年（7300d），氨氮（NH4+）、銅（Cu）、COD等3項污染物在地下水中的影響預測結果詳見圖1、圖2及圖3。

圖1 非正常情況下氨根（NH4+）離子濃度預測結果

圖2 非正常情況下銅（Cu2+）離子濃度預測結果

圖3 非正常工況下COD濃度預測結果

由預測結果可知，非正常情況下（廢水池底部防滲層發生破損，廢水持續泄露），參照Ⅲ類地下水水質標準：10d后，氨氮（NH4+）污染暈最大超標范圍為地下水流向下游230m，銅（Cu2+）為 260m，COD為 255m；30d后，氨氮（NH4+）污染暈最大超標范圍為地下水流向下游650m，銅（Cu2+）為 635m，COD為 630m；60d后，氨氮（NH4+）最大超標范圍為地下水流向下游1180m，銅（Cu2+）為1160m，COD為1150m；100d后，氨氮（NH4+）污染暈最大超標范圍為地下水流向下游1865m，銅（Cu2+）為1835m，COD為1825m。

四、結果分析

正常情況下，如防護措施完善，污水不會滲入地下，對地下水環境的影響微弱。

非正常情況下，在項目服務年限內，污染物影響距離隨時間增加而增大，超標污染暈影響范圍及遷移距離隨時間增加而擴大、延長。根據預測，在非正常情況下，養豬場污染物不可避免地會對周圍、特別是下游部分區域的地下水環境造成污染。但環境本身具有一定的分解自凈能力，產生的污染物會被區內的地下水稀釋，再加上污染物質本身的特征，污染物質在項目區遷移速度較慢，故影響范圍有限。此外，如果源強濃度較高、污染物泄露時間較長，則造成的超標暈范圍較大，對地下水系統的不良影響也更大。故要采取嚴格的防滲措施，制定完善的跟蹤檢測系統，最大限度地減小污染物對地下水環境造成的不良影響。

采用解析法預測污染物在地下水中的運移狀況，可為養殖場建設項目今后地下水跟蹤監測及保護工作提供科學依據，亦可為相似項目開展地下水環評工作提供參考。

五、建議

本著預防為主、源頭可控、污染監控的原則，建議項目建設單位嚴格開展地下水質量長期監測工作，尤其是針對地下水環境保護的薄弱點和關鍵環節，應制定科學完善的預防監管措施，及時掌握地下水質量變化情況，便于快速采取防范措施，防患于未然。

相關鏈接

大規模的養豬，容易滋生很多病菌，本著有利于防疫衛生的原則，豬場應選在離居民或集鎮1公里以上、地勢高、開闊平坦的地方。且豬舍以南北向為好，有利于自然通風。

公豬欄:公豬多以單圈飼養。公豬欄面積為6～7平方米，正面高1.05米，配有1門，高1米，寬0.8米.

母豬欄:妊娠母豬一般采用小欄單體限位飼養，這種飼養方式具有占地少，便于觀察母豬發情和及時配種，單欄限位寬0.6米，長2.1米，高1米.

分娩欄:分娩欄是一種單體欄，分娩欄寬為2～2.2米;其中母豬限位架寬0.6米，長2.1～2.2米，寬1.1米，仔豬圍欄高0.6米，兩邊放置仔豬保溫箱.

保育欄:多采用高床保育，可保持高床上清潔干燥，仔豬不被糞尿污染，保育欄的面積一般為3米×2米或1.5米×1.5米.

育成(肥)欄:育肥豬所占面積可視總體布局而定，一般每頭占圈面積0.8～1平方米.