矿区地下水环境影响评价的关键问题探讨

任改娟，胡春雷，齐海云，回广荣

（1. 河北省地矿局秦 皇岛矿产水文工程地质大队，河北 秦皇岛 066001；2. 中国环境管理干部学院，河北 秦皇岛 066004）

矿区地下水环境影响评价的关键问题探讨

任改娟1，胡春雷1，齐海云2*，回广荣1

（1. 河北省地矿局秦 皇岛矿产水文工程地质大队，河北 秦皇岛 066001；2. 中国环境管理干部学院，河北 秦皇岛 066004）

随着人类社会经济的快速发展，地下水环境问题日益严重，由于地下水环境影响具有隐蔽性和滞后性，在矿区建设生产前必须对地下水环境影响进行评价。结合某拟建整合灰岩矿的地下水环境影响评价，进行了实例分析，确定了保护目标、地下水环境影响识别、矿坑涌水量的计算、预测评价方法的选取等关键技术，以期为相似矿区地下水环境影响评价提供参考。

矿区；地下水；环境影响评价；关键问题

随着人类社会经济的快速发展，地下水环境问题日益突显，引起了社会各界的高度关注。2011年6月1日，国家环保部正式实施了《环境影响评价技术导则 地下水环境》（HJ 610-2011）（以下简称导则），要求以地下水作为供水水源及对地下水环境可能产生影响的建设项目，必须进行地下水环境影响评价[1]。

地下水污染具有隐蔽性和滞后性，地下水环境影响评价是整个建设项目环境影响评价中较薄弱的一个环节[2，3]。矿山建设项目在开发生产过程中，由于人工降低地下水位以及矿石、废石的堆放对地下水水位、水质等产生影响，必须进行地下水环境影响评价工作。

本研究以河北省抚宁县某制灰、建筑石料用拟整合灰岩矿为例，旨在探讨矿区地下水环境影响评价中存在的关键问题。

1 矿区概况

1.1 自然地理概况

拟整合矿区位于秦皇岛市抚宁县境内，地处燕山山地向渤海平原的过渡地带，海拔标高50～374 m，地形平坦。南临渤海，属暖温带半湿润季风型大陆性气候，多年平均降水量671 mm，降水多集中在6～8月，多年平均蒸发量1 400.83 mm。洋河从矿区东部1 km处流过，矿区周边仅有少量季节性溪流。洋河水库位于矿区北东1 km处。受地形控制，水库与矿区为两个不同的水文地质单元，两者之间水力联系不密切。

矿区表层岩性为粉质粘土，下部为中粗砂、砾石等。矿区位于山前径流补给区，接受西部山区大气降水的侧向补给。

1.2 水文地质概况

矿区地下水类型主要为裸露型碳酸盐岩岩溶裂隙水，岩性主要为寒武系灰岩，水位埋深大于20 m，富水性不均匀，单井单位涌水量一般小于5 m3/（h·m），水化学类型为HCO3·SO4-Ca型水，矿化度500.8 mg/L。

矿区地下水位受大气降水、地形地貌影响明显，同时受人工开采的影响，地下水流向总趋势自西向东，由山前流向河谷[4]。矿区位于山前径流补给区，接受东北部山区大气降水的侧向补给。本区地下水的主要排泄方式为地下径流、蒸发、人工开采。

2 评价过程中关键问题分析

通过对已完成的一些矿区地下水环境影响评价案例的分析，探讨了露天开采矿区开展地下水环境影响评价工作的关键技术问题。

2.1 地下水环境影响识别

根据导则附录A中不同类型建设项目地下水环境影响识别矩阵，分析建设项目建设、生产运行和服务期满后三个阶段的工程特征，分别识别其正常与事故两种状态下的环境影响。对于随着生产运行时间推移对地下水环境影响有可能加剧的建设项目，还应按生产运行初期、中期和后期分别进行环境影响识别，根据地下水水质、水位产生的环境水文地质问题选取合理的现状和预测评价因子。

该矿山通过分析，确定现状和预测评价因子为地下水流场。

2.2 评价范围、保护目标的确定

地下水环境影响评价范围以能说明地下水环境现状和建设项目可能污染的地下水区域的基本状况为原则，导则规定一级建设项目评价范围不小于50 km2，三级评价范围可小于20 km2。可见，评价等级越高，评价范围越大。在实际工作中，评价范围应根据矿区水文地质条件确定，着重考虑矿区所处的水文地质单元，即一个完整的地下水补给、径流、排泄的范围。对于水文地质条件复杂的矿区，如何确定其评价范围，控水构造不容忽视，评价范围可根据地下水补径排条件适当拓宽，尽量包括存在污染源的补给区和地下水利用率高的排泄区[5]。

确定保护目标是地下水环境影响评价的重要环节，一般建设项目，最常见的地下水保护目标为生活供水水源地、热水、矿泉水、温泉、生态湿地、河流、地下水库等环境敏感区。

该矿区为Ⅲ类建设项目三级评价，评价范围为一个完整的20 km2的水文地质单元，保护目标为评价范围内地下水，主要为评价范围内的3个村庄的饮用水水源，即第四系冲洪积物孔隙含水层和基岩裂隙含水层，保护级别为《地下水质量标准》（GB/T 14848-93）Ⅲ类标准。

2.3 矿坑涌水量的确定

本矿区位于低山丘陵区，矿体开采方式为露天开采，最低开采标高50 m。充水水源为大气降水和岩溶裂隙水。矿坑涌水量为矿坑地下涌水量和露天采场降水汇入量之和。

2.3.1 矿坑地下涌水量

根据《河北省抚宁县某制灰、建筑石料用灰岩矿资源储量核实报告》中的抽水试验资料，采用“大井法”对矿坑地下水涌水量进行预测[6]。根据矿区水文地质条件采用潜水完整井公式进行计算[7]：

式中：Q为最低开采标高50 m矿坑涌水量，m3/d；K为渗透系数，m/d；H为潜水含水层厚度，m；S为矿坑水位降深，m；R0为引用影响半径，m；r0为矿坑引用半径，m；R为影响半径，m；F为矿坑面积，m2。

经计算，该矿区地下水涌水量为723 m3/d。

2.3.2 露天采场降水汇入量

露天采场降水汇入量根据下面公式进行计算：

式中：Qa为露天采场雨季日平均降水汇入量，m3/d；F为矿坑面积，m2；Aa为历年雨季日平均降水量，m/d；Qmax为露天采场雨季一日可能最大降水汇入量，m3/d；Amax为历年雨季一日最大降水量，m/d。

采用抚宁县雨量站观测资料，降水系列为1957—2012年，雨季日平均降水量为历年6～9月份日平均值。分别就各个采场以历年雨季日均降水量和历年雨季一日最大降水量单独进行计算。计算结果为Qa=1 653 m3/d，Qmax=126 987 m3/d。

2.3.3 矿坑涌水量

雨季日平均矿坑涌水量为2 376 m3/d，雨季一日最大矿坑涌水量为127 710 m3/d。

2.4 预测评价方法的选取

地下水环境影响预测应包括建设项目建设、生产运行和服务期满后三个阶段，对于可能造成地下水水质污染的建设项目还应给出污染物正常排放和事故排放两种工况的预测结果。

地下水环境影响评价的预测方法主要有数值法、解析法、水均衡法、水文分析法、开采试验法、数理统计法、水文地质类比法等。在实际工作中，应根据评价目的、评价方法的适用范围和已有资料情况选择合适的评价方法。如何根据实际的水动力条件选取恰当的地下水水质评价模型，需要对水文地质条件、地下水溶质运移模式及经验参数等调查清楚，这是地下水环境影响评价的难点。

依据导则按不同建设项目类别分级指标要求确定评价工作等级，当评价等级为一级和二级时，地下水环境影响预测应选用数值法。

数值法公式及其解法较为复杂，一般情况下人为难以运算，基本选择计算机技术进行运算。目前较为流行的地下水模拟软件有Visual Modflow、 GMS、Waterloo、Feflow等，根据实际情况及需要，选择合适的软件进行模拟。

该矿山建设项目评价等级为三级，本次预测采用解析法进行评价。

2.4.1 预测模型

根据矿区实际情况以及对矿区水文地质条件概化情况，采用潜水含水层无限边界群井开采公式作为预测模型。

式中：H0为潜水含水层初始厚度，m；h为预测点稳定含水层厚度，m；k为含水层渗透系数，m/d；i为开采井编号，从1到n；Qi为第i开采井开采量，m3/d；ri为预测点到抽水井i的距离，m；Ri为第i开采井的影响半径，m。

2.4.2 模型参数的确定

根据《河北省抚宁县某制灰、建筑石料用灰岩矿资源储量核实报告》，可以确定模型中的H0= 59.8 m，h=30 m，Q=1 518.9 m3/d，r=287.2 m，通过分析矿区实际情况以及参考历史经验值，确定k=0.047 m/d。

2.4.3 预测结果

利用模型反复运算，可以得到矿区开采的影响半径为372.5 m。本次评价的敏感点为评价区内的3个村庄，其中矿区边界与附近村庄距离最小的为400 m，矿区与最近村庄之间的距离大于矿山开采的影响半径，所以矿山在开采过程中对周围村庄的地下水水位影响小。

3 结论

地下水环境影响评价工作目前处于起步阶段，本研究通过对矿山地下水环境影响评价关键问题的探讨，确定了保护目标、地下水环境影响识别、矿坑涌水量的计算、预测评价的方法选取等关键技术，可为相似矿区地下水环境影响评价提供参考。

[1]环境保护部.HJ 610-2011环境影响评价技术导则——地下水环境[S].北京：中国环境科学出版社，2011.

[2]朱学愚，钱孝星.地下水环境影响评价的工作要点[J].水资源保护，1998（4）：48-53.

[3]左锐，王金生，杨洁，等.滨海石化项目地下水环境影响评价的关键问题[J].水文地质工程地质，2010，37（3）：97-101.

[4]郝文辉，任改娟，贡长青.基于MATLAB的灰色模型对秦皇岛市区地下水水位的预测[J].中国环境管理干部学院学报，2010，20（2）：61-64.

[5]龚星，陈植华，孙璐.地下水环境影响评价若干关键问题探讨[J].安全与环境工程，2013，20（2）：95-99.

[6]凌志敏，张新群.矿山环评之矿坑涌水量预测方法[J].西部探矿工程，2010（1）：170-172，179.

[7]薛禹群，朱学愚，吴吉春，等.地下水动力学［M］.北京：地质出版社，1997.

（编辑：周利海）

Discussion on Key Problems of Groundwater Environmental Impact Assessment in Mining Area

Ren Gaijuan1,Hu Chunlei1,Qi Haiyun2*,Hui Guangrong1
（1.Qinhuangdao Team of Mineral and Hydrogeology and Engineering Geology,Hebei Bureau of Geoexploration,Qinhuangdao Hebei 066001,China；2.Environmental Management College of China, Qinhuangdao Hebei 066004,China）

With the rapid development of the social economy,the groundwater environmental problems are becoming more and more serious.Due to the concealment and retardation of groundwater contamination,the assessment of original groundwater environment is necessary before the mining construction.Based on a certain limestone mine's groundwater environmental impact assessment, carried out example analysis,defined the key techniques of determining protecting object,identifying groundwater environment effect,calculating the water yield and selecting the prediction evaluation method,so as to provide some experience for the groundwater environmental assessment of similar mines.

mining；groundwater；environmental impact assessment；key problems

X824

A 文章编号：1008-813X（2014）05-0001-04

10.13358 /j.issn.1008-813x.2014.05.10

2014-07-05

任改娟（1980-），女，陕西宝鸡人，毕业于中国地质大学水文水资源工程专业，硕士，工程师，主要从事水文地质、工程地质、环境地质工作。

＊通讯作者：齐海云（1981-），女，河北滦县人，毕业于南开大学环境科学与环境工程学院，硕士，讲师，主要从事水环境影响评价研究。