焦　艷　軍　王　政　黃　玲　玲　唐　春　凌　周　丹

（1.四川天宇石油環(huán)保安全技術(shù)咨詢服務(wù)有限公司；2.中國(guó)石油西南油氣田分公司安全環(huán)保與技術(shù)監(jiān)督研究院）

地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)方法探討

焦艷軍1，2王政2黃玲玲1，2唐春凌1周丹1

（1.四川天宇石油環(huán)保安全技術(shù)咨詢服務(wù)有限公司；2.中國(guó)石油西南油氣田分公司安全環(huán)保與技術(shù)監(jiān)督研究院）

以某天然氣凈化廠為例，探討地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作中的主要技術(shù)問(wèn)題。以實(shí)例說(shuō)明地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作等級(jí)劃分、評(píng)價(jià)范圍確定，項(xiàng)目的地下水環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查。通過(guò)滲水試驗(yàn)和抽水試驗(yàn)，計(jì)算相關(guān)水文地質(zhì)參數(shù)以了解場(chǎng)地包氣帶和含水層的防污性能。分析了地下水污染源項(xiàng)，通過(guò)計(jì)算確定事故工況下污染源源強(qiáng)，采用數(shù)值法預(yù)測(cè)模型，對(duì)水文地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行分區(qū)，并對(duì)凈化廠檢修污水池、生化污水處理裝置曝氣調(diào)節(jié)池和事故污水池的泄漏情景進(jìn)行預(yù)測(cè)。結(jié)果表明：該凈化廠各裝置單元在預(yù)測(cè)時(shí)限內(nèi)，除污染源附近小范圍外，各污染因子濃度均可滿足相應(yīng)的GB/T 14848—93《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》要求。根據(jù)項(xiàng)目所在區(qū)域的水文地質(zhì)條件、環(huán)境保護(hù)目標(biāo)敏感程度及評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)廠址區(qū)、主體裝置區(qū)、污水處理區(qū)等重點(diǎn)區(qū)域按GB/T 50934—2013《石油化工工程防滲技術(shù)規(guī)范》有關(guān)要求采取相應(yīng)防滲措施。

天然氣凈化廠；地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)；水文地質(zhì)勘查；污染源強(qiáng)；影響預(yù)測(cè)；防治措施

0　引 言

隨著工業(yè)化的發(fā)展，我國(guó)石油天然氣開(kāi)發(fā)工業(yè)發(fā)展迅速，在這些項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)過(guò)程中，地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)是較薄弱的環(huán)節(jié)，其主要原因是地下水污染具有隱蔽性、難以逆轉(zhuǎn)性和滯后性的特征［1-2］。天然氣開(kāi)發(fā)最大的特點(diǎn)是滾動(dòng)開(kāi)發(fā)和區(qū)域開(kāi)發(fā)，一旦發(fā)生事故，將給整個(gè)區(qū)域的水環(huán)境帶來(lái)巨大影響［3-4］。

自2011年6月HJ 610—2011《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則地下水環(huán)境》（以下簡(jiǎn)稱《技術(shù)導(dǎo)則》）實(shí)施以來(lái)，如何減小項(xiàng)目實(shí)施對(duì)地下水的污染，更客觀地開(kāi)展地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)，是環(huán)評(píng)中面臨的新課題［5］。本文根據(jù)從事地下水環(huán)評(píng)工作的經(jīng)驗(yàn)，提出天然氣凈化廠地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)的整體思路，對(duì)天然氣凈化廠地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法進(jìn)行探討。

1　地下水環(huán)評(píng)工作任務(wù)及工作程序

地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)的根本任務(wù)是清楚地說(shuō)明評(píng)價(jià)區(qū)地下水環(huán)境的現(xiàn)狀及問(wèn)題，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)建設(shè)項(xiàng)目對(duì)地下水環(huán)境影響的程度及地下水環(huán)境的發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)而提出有效的防治措施，預(yù)測(cè)和控制環(huán)境惡化，保護(hù)地下水資源，其中的關(guān)鍵在于查清建設(shè)區(qū)域是否存在地下水資源短缺、地下水水質(zhì)惡化等地下水環(huán)境問(wèn)題［6-7］。

依據(jù)《技術(shù)導(dǎo)則》劃分項(xiàng)目的評(píng)價(jià)工作等級(jí)，開(kāi)展相應(yīng)深度的評(píng)價(jià)工作。地下水環(huán)評(píng)工作程序主要包括：①準(zhǔn)備階段；②現(xiàn)狀調(diào)查階段；③預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)階段；④污染防治措施及評(píng)價(jià)結(jié)論階段。

2　地下水環(huán)評(píng)等級(jí)的劃分和評(píng)價(jià)范圍確定

2.1地下水環(huán)評(píng)等級(jí)的劃分

在地下水環(huán)評(píng)等級(jí)確定過(guò)程中，首先需要確定項(xiàng)目的建設(shè)類型，而后根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目場(chǎng)地的包氣帶防污性能、含水層易污染特征、地下水環(huán)境敏感程度、污水排放量與污水水質(zhì)復(fù)雜程度等來(lái)判定評(píng)價(jià)級(jí)別。

以某天然氣凈化廠為例，說(shuō)明項(xiàng)目地下水環(huán)評(píng)等級(jí)劃分。擬在已建廠區(qū)的預(yù)留地內(nèi)建設(shè)，屬于擴(kuò)建項(xiàng)目。確定的評(píng)價(jià)工作等級(jí)和工作內(nèi)容見(jiàn)表1。

在地下水環(huán)評(píng)等級(jí)判定過(guò)程中，包氣帶的防污性能和含水層的易污染特征比較難判斷［8］。需要收集項(xiàng)目所在區(qū)域地質(zhì)資料和建設(shè)場(chǎng)地的巖土工程勘查報(bào)告，了解場(chǎng)地的水文地質(zhì)條件概況，按照廠地工程地質(zhì)特征和地層分布，確定包氣帶的厚度及滲透系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值［9］。

關(guān)于項(xiàng)目建設(shè)場(chǎng)地的地下水環(huán)境敏感程度，需要通過(guò)調(diào)查了解場(chǎng)地附近的集中式飲用水水源地設(shè)置情況［10-11］。位于泉域中的建設(shè)場(chǎng)地劃分級(jí)別時(shí)更應(yīng)該慎重，若建設(shè)項(xiàng)目的含水層位于補(bǔ)給區(qū)與徑流區(qū)或徑流區(qū)與排泄區(qū)邊界時(shí)，則地下水環(huán)評(píng)等級(jí)應(yīng)根據(jù)情況上調(diào)。

表1　某天然氣凈化廠廠區(qū)地下水環(huán)評(píng)等級(jí)分級(jí)判定指標(biāo)

關(guān)于污水排放強(qiáng)度和污水水質(zhì)復(fù)雜程度兩個(gè)劃分依據(jù)，這里污水排放強(qiáng)度應(yīng)為污水的產(chǎn)生量。根據(jù)天然氣凈化廠用水的相關(guān)政策，項(xiàng)目建設(shè)要求生產(chǎn)廢水全部循環(huán)使用，正常工況下不外排，生活污水處理后也回用，污水中需預(yù)測(cè)的水質(zhì)指標(biāo)主要為高錳酸鹽指數(shù)和硫化物。

2.2地下水環(huán)評(píng)范圍的確定

地下水環(huán)評(píng)調(diào)查范圍應(yīng)包括能反映地下水環(huán)境現(xiàn)狀和建設(shè)項(xiàng)目可能污染的地下水區(qū)域。《技術(shù)導(dǎo)則》表12規(guī)定，一級(jí)建設(shè)項(xiàng)目評(píng)價(jià)范圍應(yīng)不小于50 km2，二級(jí)建設(shè)項(xiàng)目評(píng)價(jià)范圍為20～50 km2，三級(jí)建設(shè)項(xiàng)目小于20 km2。在實(shí)際工作中，評(píng)價(jià)范圍應(yīng)根據(jù)工作區(qū)的水文地質(zhì)條件確定。對(duì)于一級(jí)評(píng)價(jià)對(duì)象，可根據(jù)工作目標(biāo)、擬建項(xiàng)目特點(diǎn)從區(qū)域調(diào)查區(qū)和重點(diǎn)評(píng)價(jià)區(qū)兩個(gè)方面開(kāi)展地下水環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查工作，一方面根據(jù)收集的區(qū)域水文地質(zhì)資料劃分建設(shè)項(xiàng)目所在的水文地質(zhì)單元，詳細(xì)分析該單元地下水補(bǔ)給、徑流和排泄條件，另一方面，對(duì)缺乏勘查控制點(diǎn)且水文地質(zhì)工作不能完全滿足地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)要求的重點(diǎn)水源地或敏感區(qū)域，則需要開(kāi)展大比例尺環(huán)境水文地質(zhì)調(diào)查、勘查和試驗(yàn)工作。評(píng)價(jià)區(qū)為典型的四川盆地丘陵地貌，該廠位于寬緩的丘壩處，根據(jù)其所處的地形地貌、地下水儲(chǔ)存和交替特征，確定水文地質(zhì)單元以北邊余家溝、南邊老君巖溝為排泄邊界，西邊李家?guī)r、東邊周家埡口-八角廟-青石坡地表分水嶺為自然零通量邊界，下部中-微風(fēng)化完整基巖構(gòu)成相對(duì)隔水層。地下水整體由丘頂向四周溝谷徑流，匯集于溝谷低洼處，沿余家溝、老君巖溝由西向東徑流。該廠水文地質(zhì)剖面示意見(jiàn)圖1。

圖1　天然氣凈化廠水文地質(zhì)剖面示意

3　地下水環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查

地下水環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查的目的在于了解項(xiàng)目所在地的地下水環(huán)境特征，調(diào)查對(duì)象為自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境兩部分，自然環(huán)境調(diào)查的主要內(nèi)容是評(píng)價(jià)區(qū)氣象條件、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、含水層、隔水層和地下水補(bǔ)給、徑流和排泄條件等。社會(huì)環(huán)境調(diào)查主要是區(qū)域地下水開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀與規(guī)劃、評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)的工業(yè)污染源調(diào)查、生活污染源調(diào)查和農(nóng)業(yè)污染源調(diào)查等。

由于項(xiàng)目為在原有廠區(qū)預(yù)留地內(nèi)建設(shè)，廠址區(qū)域已做過(guò)專門(mén)的水文地質(zhì)勘查工作，按照《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則地下水環(huán)境》的水文地質(zhì)鉆孔布置依據(jù)，在該廠下游、廠內(nèi)、周邊布置7個(gè)鉆孔（兼后期地下水監(jiān)測(cè)使用）。

4　環(huán)境水文地質(zhì)勘查與試驗(yàn)

為了解廠址區(qū)淺部包氣帶地層的防滲性能和含水層的滲透系數(shù)，完成了相關(guān)的滲水試驗(yàn)和抽水試驗(yàn)。

4.1滲水試驗(yàn)及參數(shù)計(jì)算

為進(jìn)一步了解廠址區(qū)包氣帶地層的滲透性能和防污性能，該廠開(kāi)展了淺部地層第四系包氣帶和遂寧組基巖包氣帶的滲水試驗(yàn)，試驗(yàn)方法為《水力水電工程注水試驗(yàn)規(guī)程》和《水文地質(zhì)手冊(cè)》中規(guī)定的單環(huán)法測(cè)定，計(jì)算公式為：

式中：V為滲透速度，cm/s；Q為滲流量，cm3/s；F為過(guò)水面積，cm2。

通過(guò)滲水試驗(yàn)計(jì)算得出該天然氣凈化廠廠區(qū)第四系包氣帶和基巖包氣帶的滲透系數(shù)，見(jiàn)表2。

表2　某天然氣凈化廠不同巖性滲透系數(shù)　m/d

4.2抽水試驗(yàn)及參數(shù)計(jì)算

為確定含水層的導(dǎo)水系數(shù)、滲透系數(shù)、給水度、影響半徑等水文地質(zhì)參數(shù)，該廠進(jìn)行了基巖含水層抽水試驗(yàn)，試驗(yàn)方法為《水文地質(zhì)鉆探規(guī)程》和《供水水文地質(zhì)勘查規(guī)范》推薦的單孔穩(wěn)定流方法?？紤]水文地質(zhì)條件及調(diào)查范圍內(nèi)鉆孔的分布情況，共完成4組抽水試驗(yàn)，抽水試驗(yàn)含水層為侏羅紀(jì)遂寧組風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，抽水試驗(yàn)采用潛水完整井（單孔）公式計(jì)算，計(jì)算公式如下：

式中：Q為抽水井涌水量，m3/d；Sw為抽水井的降深值，m；K為含水層滲透系數(shù)，m/d；H為含水層厚度，m；R、rw為影響半徑、抽水井半徑，m。

抽水試驗(yàn)得出風(fēng)化裂隙含水層的水文地質(zhì)參數(shù)見(jiàn)表3。

表3　風(fēng)化裂隙含水層水文地質(zhì)參數(shù)（地層代號(hào)J3s）

在實(shí)際評(píng)價(jià)過(guò)程中，若項(xiàng)目建設(shè)廠址為原廠址改擴(kuò)建，則可以收集廠址區(qū)已有的環(huán)境水文地質(zhì)勘查與試驗(yàn)資料來(lái)說(shuō)明該區(qū)的環(huán)境水文地質(zhì)條件并獲得預(yù)測(cè)所需要的參數(shù)；但大多數(shù)項(xiàng)目都是新選廠址，該方面的工作較少，因此獲取環(huán)境水文地質(zhì)和預(yù)測(cè)所需要的參數(shù)比較困難，所以對(duì)于難以獲取的區(qū)域應(yīng)開(kāi)展必要的建設(shè)項(xiàng)目場(chǎng)地滲水試驗(yàn)和抽水試驗(yàn)以此來(lái)了解場(chǎng)地包氣帶和含水層的防污性能。

5　地下水污染源確定及影響預(yù)測(cè)

5.1地下水污染源項(xiàng)分析

5.1.1影響途徑

結(jié)合該廠工程分析內(nèi)容，循環(huán)冷卻水排污和鍋爐房排污進(jìn)入循環(huán)水排污池，電滲析處理裝置和蒸發(fā)結(jié)晶裝置均無(wú)廢水池。在事故情景下，項(xiàng)目對(duì)地下水的可能影響途徑包括：

①檢修污水池底部出現(xiàn)破損，污水經(jīng)由包氣帶滲入地下；

②生化污水處理裝置曝氣調(diào)節(jié)池底部出現(xiàn)破損，污水經(jīng)由包氣帶滲入地下；

③事故污水池底部出現(xiàn)破損，污水經(jīng)由包氣帶滲入地下。

5.1.2污染源強(qiáng)確定

污水池源強(qiáng)確定需要假定泄漏點(diǎn)位、泄漏途徑、泄漏量，考慮其揮發(fā)性和包氣帶性能，最后給出其進(jìn)入地下水的總量。本研究對(duì)天然氣凈化廠項(xiàng)目污染源的估算原則為保守型和全面性，以生化污水處理裝置曝氣調(diào)節(jié)池泄漏舉例說(shuō)明源強(qiáng)的確定過(guò)程。檢修污水池和事故污水池的泄漏源強(qiáng)確定過(guò)程類同曝氣調(diào)節(jié)池。曝氣調(diào)節(jié)池發(fā)生泄漏，池水進(jìn)入地下屬于有壓滲透，按達(dá)西公式計(jì)算源強(qiáng)，計(jì)算公式見(jiàn)式（4）。

式中：Q為滲漏速率，m/d；K為滲透系數(shù)，m/d（根據(jù)滲水試驗(yàn)獲得）；H為池內(nèi)水深，m；D 為地下水埋深，m（根據(jù)污水池地面高程及等水位線獲得）。

綜合考慮該廠池體的泄漏方式及污水水質(zhì)特征，確定事故工況下污染物源強(qiáng)，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4　事故工況下污染物源強(qiáng)

5.2預(yù)測(cè)模型及預(yù)測(cè)方法

《技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定一級(jí)評(píng)價(jià)應(yīng)采用數(shù)值法；二級(jí)評(píng)價(jià)中水文地質(zhì)條件復(fù)雜時(shí)應(yīng)采用數(shù)值法，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單時(shí)可采用解析法；三級(jí)評(píng)價(jià)可采用回歸分析、趨勢(shì)外推、時(shí)序分析或類比預(yù)測(cè)法。

根據(jù)《技術(shù)導(dǎo)則》，結(jié)合該天然氣凈化廠廠區(qū)的評(píng)價(jià)級(jí)別和水文地質(zhì)條件，確定本次評(píng)價(jià)的預(yù)測(cè)方法。根據(jù)前面評(píng)價(jià)等級(jí)劃分，該廠廠區(qū)地下水環(huán)境預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)等級(jí)為一級(jí)，地下水水流模型和地下水水質(zhì)模型選用HJ 610—2011《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則地下水環(huán)境》附錄F4.2推薦的數(shù)值法預(yù)測(cè)模型。

5.3水文地質(zhì)參數(shù)識(shí)別

根據(jù)對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件的分析，結(jié)合該凈化廠水文地質(zhì)勘探資料，模擬區(qū)含水層水文地質(zhì)參數(shù)按丘頂、丘坡和溝谷進(jìn)行劃分，總體上看，從丘頂至溝谷，降水入滲系數(shù)和滲透系數(shù)逐漸增大。將評(píng)價(jià)區(qū)分為13個(gè)區(qū)，具體分區(qū)情況及對(duì)應(yīng)各區(qū)的水文地質(zhì)參數(shù)見(jiàn)圖2和表5。

圖2　該天然氣凈化廠模擬區(qū)水文地質(zhì)參數(shù)分區(qū)

表5　某天然氣凈化廠模擬區(qū)不同分區(qū)的水文地質(zhì)參數(shù)

5.4預(yù)測(cè)時(shí)段及預(yù)測(cè)結(jié)果分析

本項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)期為32 a，預(yù)測(cè)時(shí)段定位1 a、5 a、10 a 和32 a。根據(jù)上述預(yù)測(cè)時(shí)段，分別對(duì)凈化廠檢修污水池、生化污水處理裝置曝氣調(diào)節(jié)池和事故污水池泄漏的情景進(jìn)行預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)結(jié)果表明：事故工況下，檢修污水池廢水泄漏后，污染物最大影響距離為234 m，最大影響范圍為36 095 m2，最大超標(biāo)范圍為26 566 m2；生化污水處理裝置曝氣調(diào)節(jié)池泄漏后，污染物最大影響距離為185 m，最大影響范圍為22 277 m2，最大超標(biāo)范圍為5 912 m2；事故污水池泄漏后，污染物最大影響距離為275 m，最大影響范圍為68 811 m2，最大超標(biāo)范圍為41 987 m2。事故工況下各裝置區(qū)污染物影響范圍見(jiàn)表6。

表6　事故工況下各裝置區(qū)污染影響范圍

凈化廠各個(gè)裝置單元在預(yù)測(cè)時(shí)限內(nèi)，除污染源附近小范圍以外地區(qū)，各污染因子濃度都很小，均能滿足GB/T 14848—93《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》要求，同時(shí)泄漏位置與周圍村民的生活水井距離較遠(yuǎn)，可見(jiàn)項(xiàng)目對(duì)地下水及周邊村民生活水源的影響較小。

6　污染防治措施的確定

根據(jù)項(xiàng)目所在區(qū)域的水文地質(zhì)條件、環(huán)境保護(hù)目標(biāo)敏感程度及評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)廠址區(qū)、主體裝置區(qū)、污水處理區(qū)等重點(diǎn)區(qū)域按GB/T 50934—2013《石油化工工程防滲技術(shù)規(guī)范》有關(guān)要求進(jìn)行，凈化廠分區(qū)防滲方案見(jiàn)表7。

表7　某天然氣凈化廠分區(qū)防滲方案

7　結(jié) 論

①根據(jù)項(xiàng)目工程特點(diǎn)和建設(shè)場(chǎng)地不同區(qū)域的環(huán)境水文地質(zhì)情況，合理確定各分區(qū)的評(píng)價(jià)工作等級(jí)和工作內(nèi)容。

②項(xiàng)目區(qū)處于四川盆地典型丘陵區(qū)，侏羅系風(fēng)化帶基巖裂隙水含水層，水文地質(zhì)參數(shù)總體上劃分為丘頂、丘坡和溝谷三部分。

③根據(jù)項(xiàng)目所在區(qū)域的水文地質(zhì)條件、環(huán)境保護(hù)目標(biāo)敏感程度及評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)廠址區(qū)、主體裝置區(qū)、污水處理區(qū)等重點(diǎn)區(qū)域按GB/T 50934—2013《石油化工工程防滲技術(shù)規(guī)范》有關(guān)要求進(jìn)行防滲，同時(shí)應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)地下水環(huán)境污染監(jiān)管措施。

［1］ 李曉斌，甄婷婷，梅桂友，等.濱海地區(qū)建設(shè)項(xiàng)目地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)［J］.油氣田環(huán)境保護(hù)，2014，24（3）：49-51.

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（編輯 王薇）

10.3969/j.issn.1005-3158.2015.06.017

1005-3158（2015）06-0060-05

2015-05-28）

焦艷軍，2011年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）地下水科學(xué)與工程專業(yè)，碩士，現(xiàn)在中國(guó)石油西南油氣田分公司安全環(huán)保與技術(shù)監(jiān)督研究院從事地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作。通信地址：四川省成都市高新區(qū)天府大道北段12號(hào)，610041