閆冬梅

（山西省地質(zhì)工程勘察院，山西太原030024）

1 地理位置與交通

臨興區(qū)塊煤層氣先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)位于臨興中區(qū)東北部，行政區(qū)劃屬于山西省呂梁市興縣趙家坪鄉(xiāng)，面積為20.53km2。

2 工程概況

臨興區(qū)塊先導(dǎo)性試驗(yàn)項(xiàng)目地面建設(shè)工程共包括6個(gè)井場(chǎng)（分別為L(zhǎng)X-101、LX-102、LX-103、LX-104、LX-105、LX-4）、一座集氣站（1#集氣站）、井場(chǎng)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(shè)施以及其他所屬配套輔助系統(tǒng)。

井場(chǎng)內(nèi)設(shè)置高、中壓2條集氣管線，1條用于不壓裂時(shí)直/定向井，1條用于水平井和壓裂時(shí)直/定向井，由2條管線分別集輸。在每座井場(chǎng)設(shè)置1條計(jì)量管匯，并通過(guò)1條計(jì)量管線輸送至臨興1#集氣站，對(duì)井場(chǎng)產(chǎn)出的致密氣和水進(jìn)行計(jì)量。1#集氣站內(nèi)的致密氣經(jīng)中壓生產(chǎn)/計(jì)量分離器進(jìn)入三甘醇脫水裝置，或者經(jīng)高壓生產(chǎn)/計(jì)量分離器進(jìn)入節(jié)流制冷脫水裝置，脫水后的天然氣進(jìn)入集輸干線輸送到康寧中心處理廠附近的交接計(jì)量處。各裝置脫出污水進(jìn)入污水處理裝置（閉排罐），天然氣凝液量比較少，同樣進(jìn)入閉排罐，工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 煤層氣采集工藝流程圖

3 地下水調(diào)查評(píng)價(jià)范圍

項(xiàng)目所在地區(qū)淺層地下水類(lèi)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(bǔ)給來(lái)源單一，徑流途徑短，地表水與地下水水力聯(lián)系密切，盡可能將評(píng)價(jià)場(chǎng)地所在溝谷的地表分水嶺范圍內(nèi)的區(qū)域作為一個(gè)完整的水文地質(zhì)單元，據(jù)此確定出項(xiàng)目地下水的評(píng)價(jià)范圍面積約39.8km2，如圖2所示。

4 地下水環(huán)境保護(hù)目標(biāo)

地下水環(huán)境保護(hù)目標(biāo)主要有兩類(lèi)：其一為評(píng)價(jià)范圍內(nèi)趙家坪鄉(xiāng)鎮(zhèn)水源地水井及其保護(hù)區(qū)，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(nóng)村居民飲用水源。具體保護(hù)目標(biāo)情況詳見(jiàn)表1和圖2。

表1 環(huán)境保護(hù)目標(biāo)表

5 地下水環(huán)境影響預(yù)測(cè)

5.1 預(yù)測(cè)對(duì)象及污染源強(qiáng)

5.1.1 預(yù)測(cè)對(duì)象

臨興先導(dǎo)區(qū)各建設(shè)項(xiàng)目均位于趙家坪鄉(xiāng)鎮(zhèn)水源地保護(hù)區(qū)的補(bǔ)給徑流區(qū)，通過(guò)分析，確定地下水預(yù)測(cè)對(duì)象為：

（1）建設(shè)期各井場(chǎng)泥漿池、沉砂池中的鉆井廢水，非連續(xù)恒定排放點(diǎn)源；

（2）建設(shè)期各井場(chǎng)壓裂液儲(chǔ)存池中的壓裂液返排液，非連續(xù)恒定排放點(diǎn)源；

（3）運(yùn)營(yíng)期1#集氣站工業(yè)場(chǎng)地化糞池中的生活污水，連續(xù)恒定排放點(diǎn)源；

（4）運(yùn)營(yíng)期LX-104井場(chǎng)污水處理站集水池中的生產(chǎn)廢水，連續(xù)恒定排放點(diǎn)源。

5.1.2 污染源強(qiáng)的確定

（1）建設(shè)期各井場(chǎng)泥漿池等鉆井廢水。各井場(chǎng)建設(shè)期泥漿池特征污染因子為石油類(lèi)，濃度均為1300mg/L，石油類(lèi)本底值濃度選擇各監(jiān)測(cè)點(diǎn)現(xiàn)狀平均值，為檢出限值0.01mg/L。廢水產(chǎn)生量除LX-4井場(chǎng)的1.2m3/d外，其余井場(chǎng)均為1.5m3/d。

由于各井場(chǎng)鉆井周期不同，事故狀態(tài)下廢污水下滲的時(shí)間也不同，考慮到廢水蒸發(fā)需要一定的時(shí)間，故在各井場(chǎng)鉆井周期的基礎(chǔ)上，增加100d的時(shí)間為廢水下滲時(shí)間。綜合以上各因素確定鉆井廢水污染源強(qiáng)統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表2。

表2 各井場(chǎng)泥漿池等鉆井廢水污染源強(qiáng)統(tǒng)計(jì)表

（2）各井場(chǎng)建設(shè)期壓裂液儲(chǔ)存池中壓裂液返排液特征污染因子為氯化物，各井場(chǎng)濃度不一；氯化物本底值濃度選擇各監(jiān)測(cè)點(diǎn)現(xiàn)狀平均值，為88mg/L?？紤]到壓裂液返排液定期拉運(yùn)的特點(diǎn)，假設(shè)各井場(chǎng)在整個(gè)建設(shè)期都存放有壓裂液返排液，且在井場(chǎng)建設(shè)活動(dòng)結(jié)束后的100d壓裂液返排液被完全運(yùn)走，那么據(jù)此可以確定各井場(chǎng)壓裂液返排液的下滲時(shí)段。綜合各因素，確定壓裂液返排液污染源強(qiáng)統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表3。

表3 井場(chǎng)壓裂液返排液污染源強(qiáng)統(tǒng)計(jì)表

（3）運(yùn)營(yíng)期1#集氣站工業(yè)場(chǎng)地化糞池污水產(chǎn)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(jiān)測(cè)點(diǎn)現(xiàn)狀平均值，為0.08mg/L。污染源投放時(shí)間設(shè)定為整個(gè)服務(wù)期（7300d），連續(xù)污染。綜合各因素，確定生活污水污染源強(qiáng)統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表4。

表4 生活污水污染源強(qiáng)統(tǒng)計(jì)表

（4）運(yùn)營(yíng)期LX-104井場(chǎng)污水處理站集水池生產(chǎn)廢水產(chǎn)生量為20m3/d，特征污染物為石油類(lèi)，濃度400mg/L。石油類(lèi)本底值濃度選擇各監(jiān)測(cè)點(diǎn)現(xiàn)狀平均值，為檢出限值0.01mg/L。污染源投放時(shí)間設(shè)定為整個(gè)服務(wù)期（7300d），連續(xù)污染。綜合各因素，確定生產(chǎn)廢水污染源強(qiáng)統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表5。

表5 生產(chǎn)廢水滲漏量計(jì)算表

5.1.3 預(yù)測(cè)時(shí)段的確定

各預(yù)測(cè)對(duì)象的模擬預(yù)測(cè)時(shí)間均為100d、1000d、5000d及7300d。

5.2 地下水環(huán)境影響分析

建設(shè)期對(duì)地下水影響主要由各井場(chǎng)泥漿池等事故狀態(tài)滲漏以及各井場(chǎng)壓裂液儲(chǔ)存池事故狀態(tài)滲漏這兩個(gè)污染源組成，運(yùn)營(yíng)期對(duì)地下水的影響主要體現(xiàn)在污廢水的處理過(guò)程。項(xiàng)目選取Visual Modflow軟件，進(jìn)行了地下水?dāng)?shù)值模擬研究，通過(guò)運(yùn)用數(shù)值法來(lái)模擬預(yù)測(cè)污染源事故狀態(tài)對(duì)地下水及環(huán)境保護(hù)目標(biāo)的影響。

5.2.1 建設(shè)期對(duì)地下水、水源地等的影響

由模擬預(yù)測(cè)結(jié)果可知：在不考慮包氣帶垂向運(yùn)動(dòng)以及化學(xué)反應(yīng)和吸附的作用下，各井場(chǎng)污染暈的范圍在逐步擴(kuò)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(shí)間的推移，整體向下游移動(dòng)。

（1）建設(shè)期各井場(chǎng)泥漿池等底板破裂對(duì)地下水的影響。在整個(gè)服務(wù)年限的運(yùn)移時(shí)間內(nèi)，各井場(chǎng)污染暈范圍始終沒(méi)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(jí)保護(hù)區(qū)，建設(shè)期各井場(chǎng)泥漿池等事故狀態(tài)下池底破裂對(duì)地下水及水源地影響較小，且影響時(shí)間有限。

（2）建設(shè)期各井場(chǎng)壓裂液儲(chǔ)存池底板破裂對(duì)地下水的影響。在整個(gè)服務(wù)年限的運(yùn)移時(shí)間內(nèi)，各井場(chǎng)污染暈范圍始終沒(méi)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(jí)保護(hù)區(qū)，建設(shè)期各井場(chǎng)壓裂液儲(chǔ)存池事故狀態(tài)下池底破裂對(duì)地下水及水源地影響較小，且影響時(shí)間有限。

5.2.2 運(yùn)營(yíng)期對(duì)地下水、水源地等的影響

由模擬預(yù)測(cè)結(jié)果可知：在不考慮包氣帶垂向運(yùn)動(dòng)以及化學(xué)反應(yīng)和吸附的作用下，污染暈的范圍在逐步擴(kuò)大，順著地下水流向的距離也在不斷增大，由于設(shè)定為連續(xù)污染，污染暈最大濃度在不斷擴(kuò)大。

（1）運(yùn)營(yíng)期1#集氣站工業(yè)場(chǎng)地化糞池底板破裂對(duì)地下水的影響。在污染物進(jìn)入地下水后的100d、1000d以及5000d三個(gè)時(shí)間段，污染暈范圍始終沒(méi)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(jí)保護(hù)區(qū)；但在污染后的7300d，污染暈的邊緣可能會(huì)影響到企業(yè)自備井（#1），由于模擬沒(méi)有考慮化學(xué)反應(yīng)、吸附等地下水凈化作用，實(shí)際情況要好于模擬結(jié)果。

（2）運(yùn)營(yíng)期LX-104井場(chǎng)污水處理站集水池底板破裂對(duì)地下水的影響。在污染物進(jìn)入地下水后的各個(gè)時(shí)間段，污染暈范圍始終沒(méi)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(jí)保護(hù)區(qū)。

（3）采氣管線、閉排罐等設(shè)施對(duì)地下水的影響。在水氣輸送過(guò)程中，采氣管線、污水管線等局部破裂會(huì)導(dǎo)致廢水泄漏或者局部腐蝕，出現(xiàn)跑、冒、漏、滴的現(xiàn)象，從而可能污染地下水。但是，由于各井場(chǎng)以及集氣站都設(shè)有計(jì)量閥，能夠在24h內(nèi)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)補(bǔ)救，所以對(duì)地下水的污染是短暫的、局部的、有限的，對(duì)地下水環(huán)境影響輕微。

閉排罐為撬裝式，倘若罐體意外破裂，石油將會(huì)流向地面。但是，罐體泄漏會(huì)被工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并采取相應(yīng)補(bǔ)救措施，而且罐體布置場(chǎng)地地面做了防滲硬化處理，對(duì)地下水污染的可能性很小，對(duì)地下水環(huán)境影響輕微。

6 結(jié)論

綜上所述，從地下水環(huán)境影響角度分析，在采取了嚴(yán)格的地下水環(huán)保措施后，建設(shè)項(xiàng)目是可行的。