燃煤火电厂地下水环境影响评价探讨——以重庆市安稳电厂扩建工程为例

谢德嫦 曹慧 刘玉洁 刘宏立

燃煤火电厂地下水环境影响评价探讨
——以重庆市安稳电厂扩建工程为例

谢德嫦 曹慧 刘玉洁 刘宏立

通过探讨位于喀斯特地区的安稳电厂地下水环境影响评价内容，从评价等级及范围、污染源强、情景设定、影响预测、防治措施等方面，提出适用于类似地区水文地质特征的地下水环境影响评价建议，为今后类似地区、类似项目的地下水环境影响评价提供方案和参考。

地下水；环境影响评价；水文地质

重庆地区大部分区域岩溶发育强烈，喀斯特地貌地区占全市国土面积的比例达到一半[1]。根据楚玉春等对重庆喀斯特地貌的地区分异研究成果，全市分为渝西北非喀斯特地貌区、渝中槽谷型喀斯特山地区、渝东南峡谷型喀斯特山地区以及渝东北层状构造喀斯特山地区[2]。安稳电厂所在綦江区安稳镇位于渝东南峡谷型喀斯特山地区，该地区是重庆市岩溶地貌发育最强烈而广泛的地区。

《环境影响评价技术导则 地下水环境》规定的评价内容及方法对第四系覆盖层厚含水介质、结构几乎一样且连续稳定的冲积平原区较为适用，不适用于管道、岩溶、暗河广布的岩溶地区[3]。通过探讨位于喀斯特地区的安稳电厂地下水环境影响评价内容[4]，从评价等级、污染源强、情景设定、影响预测、防治措施方面，提出适用于类似地区的地下水环境影响评价建议。

1 电厂及水文地质概况

安稳电厂位于綦江区安稳镇，建设规模为2×660 MW超临界燃煤发电机组。灰场采用大河沟灰场，位于厂区南面，设计库容9.263×106m3，运距4.5 km。以松坎河作为取水水源，采用湿式石灰石/石膏法进行脱硫（WFGD），生活生产废水、循环系统排水全部回用，不外排。电厂所在区域水文地质条件较为复杂，厂址和灰场属于不同的水文地质单元。厂址区第四系分布相对连续、稳定，场地覆盖为素填土和残积层，平均厚度约1.18 m；灰场覆盖层为残坡积层灰褐色粉质黏土及第四系冲洪积层，平均厚度1.395 m，部分地区有弱透水的泥质灰岩裸露，出露地层主要为三叠系飞仙关组地层，岩性为砂岩、泥岩。地下水类型为碳酸岩类溶洞裂隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、基岩裂隙水、松散岩类孔隙水，以碳酸岩类溶洞裂隙水为主。地下水主要接受大气降水、浅层潜水的入渗补给。

2 地下水环境影响评价

2.1 评价等级及范围

厂区、灰场属于不同的水文地质单元，分别进行评价等级划分。根据《环境影响评价技术导则 地下水环境》规定的Ⅰ类建设项目评价等级划分依据，安稳电厂划分结果见表1。

包气带防污性与第四系覆盖层有关，局部差异较大，通过单环渗水试验，厂区包气带防污性为“中”；灰场由于部分地区有弱透水的泥质灰岩裸露，岩（土）层分布不连续，包气带防污性为“弱”。

表1 地下水环境影响评价工作等级划分

重庆岩溶喀斯特地区地下水主要以岩溶裂隙水、岩溶管道水、基岩裂隙水等形态赋存，由于灰岩的弱透水性，地表水与地下水联系相对密切，各层地下水之间存在一定联系，场地的含水层易污染特征一般为“易”。

电厂基本无外排废水，以与地面接触装置中的污水产生量作为评价量。

从地下水环境敏感程度来看，安稳电厂周边分散居民均以自来水作为饮用水水源，水源来自地表水，不饮用地下水，因此地下水环境“不敏感”。

电厂污染物类型主要为常规指标、重金属、有机污染3种类型，厂区及灰场预测的污水水质指标均少于6个，污水水质复杂程度定义为“中等”。

从评价范围来看，重庆岩溶山区一般难以适用导则给出的评价范围参考表，应结合山脊线、分水岭等自然边界条件，考虑以一个完整的水文地质单元作为评价范围。安稳电厂分别以扩建电厂、灰场所在的水文地质单元作为评价范围确定的依据，并将评价向下游水系做一定延伸。安稳电厂厂址区以区域分水岭作为控制边界，地下水环境影响评价范围为8.45 km2；大河沟灰场以灰场周边地下水分水岭及下游倒角沟作为控制边界，地下水环境影响评价范围约3.07 km2。

2.2 地下水评价标准

采用《地下水质量标准》（GB/T 14848—93）Ⅲ 类标准进行评价，石油类参照《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）Ⅲ 类标准。评价因子指标值见表2。

表2 地下水评价标准 单位：mg/L

2.3 情景设定及污染源强

考虑到厂区污水处理设施地面以及灰场均采取了防渗措施，一般情况下不会对地下水造成污染，但在防渗设施出现破损时，污染物易发生泄漏。风险事故情景为液氨储罐泄漏风险时喷淋废水渗漏、柴油储罐泄漏。

目前电厂地下水污染物排放源强的确定没有统一规定。生活污水处理区、脱硫设施区假设池底出现一条长2 m、宽2 cm的裂缝，污水入渗量按渗漏面积与总面积比的5 %考虑，入渗系数取值0.05。灰场按照5 % 的防渗膜出现破损。污染物渗漏情景预测汇总见表3。根据查阅文献[5]及灰渣浸溶试验，各污染物初始浓度见表4。

2.4 影响预测

采用数值法计算，预测模型为visual MODFLOW，该模型是目前被各国一致认可的三维地下水流和溶质运移模拟软件。通过建模，对初始渗流场进行拟合，并对各参数进行校正，模型模拟预测的水位与实际水位相差均小于0.5 m，表明模型可以用于污染物迁移运算。模型已考虑预测因子的背景值浓度，并作为最小输出浓度。预测时段为100 d、1 000 d、7 300 d（20 年），并根据灰场特征，增加灰场封场后1 年及10 年的预测。

2.4.1 厂区预测结果

（1）硫酸盐、氯化物预测结果

硫酸盐、氯化物影响范围及超标范围、最大运移距离见表5。脱硫设施发生泄漏后，污染物污染晕在潜水含水层中在初期首先向西面槽谷低势方向扩散，其后顺槽谷向南面支沟迁移。硫酸盐与氯化物有着完全类似的迁移特征，在整个迁移过程中，污染物基本控制在厂界范围内。脱硫设施渗漏初期，硫酸盐、氯化物质量浓度分别为1 660、18 000 mg/L。100 d时，污染物基本是向西面槽谷内迁移，硫酸盐最大贡献质量浓度1 200 mg/L，氯化物中心最高质量浓度为1 500 mg/L；1 000 d至7 300 d主要是向南面支沟扩散，中心最高质量浓度分别降低为500、800 mg/L，基本不会对厂址区外围产生污染。

表3 厂区与灰场污染物渗漏情景预测

表4 污染物初始浓度 单位：mg/L

（2）氨氮、石油类预测结果

氨氮、石油类影响范围及超标范围、最大运移距离见表6。液氨储罐发生泄漏事故以后，氨氮污染晕首先向西面槽谷中迁移。初期氨氮污染物污染晕中心处浓度超标，最高质量浓度贡献值达到2 027 mg/L。在100 d时潜水含水层氨氮质量浓度最大贡献值为1 012 mg/L，污染范围主体仍控制在厂区范围内；1 000 d至7 300 d过程中，污染晕范围进一步扩大，但污染超标范围在2 500 d左右呈现最大值，其后超标范围逐渐变小。厂界外氨氮超标时间约3 000 d。一旦发生液氨泄漏事故，所造成的影响至少需要3 000 d才能大致消除。

表5 硫酸盐、氯化物影响范围及超标范围

表6 氨氮、石油类影响范围及超标范围

柴油储罐发生泄漏事故以后，石油类污染物污染晕在潜水含水层中的迁移方向为南向支沟，在地下水含水层的吸附以及扩散稀释等作用下，迁移速度比较缓慢并且污染晕浓度整体不断降低，见图1～图3。100 d时石油类质量浓度贡献值为2 500 mg/L，污染超标范围在厂区内；1 000 d时石油类污染物在厂界达到最大质量浓度贡献值为85 mg/L，厂界外出现超标现象；7 300 d时，地下水中石油类污染物污染晕中心处最大质量浓度贡献值为13.0 mg/L，污染物超标范围将控制在厂界内。一旦发生柴油泄漏事故，所造成的影响时间较长，估计在污染发生后约6 500 d，厂界外围污染可以大致消除。

2.4.2 灰场预测结果

硫酸盐、六价铬迁移特征类似，污染影响范围及超标范围、最大运移距离见表7。灰场防渗膜发生破损后，污染物污染晕初期在潜水含水层中快速向灰场下游方向扩大。当100 d时，污染物污染晕开始透过坝址边界，硫酸盐和六价铬向下游迁移155.9 m；当1 000 d时，大河沟泉硫酸盐及六价铬浓度则分别为236.5、0.017 8 mg/L，未超出标准；7 300 d时，大河沟泉硫酸盐及六价铬质量浓度分别为563.4、0.022 3 mg/L，其中硫酸盐超出《地下水质量标准》（GB/T 14848—93）Ⅲ 类标准，超标1.3 倍。

图1 100 d石油类污染晕运移分布

图2 1 000 d石油类污染晕运移分布图

图3 7 300 d石油类污染晕运移分布图

表7 硫酸盐、六价铬污染影响范围及超标范围

封场后，污染物迁移速度明显减缓。封场1 年后，污染物迁移至倒角沟，大河沟泉硫酸盐及六价铬质量浓度分别为1 058.3、0.027 9 mg/L。封场10 年时，污染物迁移逐渐趋于平缓，大河沟泉硫酸盐及六价铬质量浓度分别为1 253.8、0.031 9 mg/L。

总体而言，灰场渗滤液渗漏不会造成重金属离子超标，但可能会造成大河沟泉硫酸盐的超标。不过，由于灰场附近居民饮用水主要来自松藻煤矿的自来水补给，因此，灰场不会对附近居民的饮用水水源造成影响。

2.5 防治措施

地下水污染防治措施实行分区防治，主要对重点污染防治区、一般污染防治区采取防渗措施。重点污染防治区含油罐区、液氨罐区、脱硫设施区、含煤废水处理设施区、工业废水处理站及废水池、循环水处理设施区、生活污水处理站、机组排水槽、事故油池等，防渗层渗透系数要求≤1.0×10-12cm/s；一般污染防治区包括煤场、灰场、灰库等，防渗层渗透系数要求≤1.0×10-7cm/s。

2.5.1 重点污染防治区防渗措施

（1）油罐区地面防渗措施

油罐区地面防渗措施从上至下依次是：混凝土面层不小于10 cm，土工布（土工膜保护层），2 mm厚HDPE土工膜（渗透系数≤1.0×10-12cm/s），土工布（土工膜保护层），素土夯实。

（2）液氨储罐区防渗措施

罐区地面采用水泥硬化和严格防渗、防腐和防爆措施，罐区周围设置具有防渗性的围堰和排水沟，汇入集水坑后通过镀锌钢管排至污水池[6]。

罐区地面做法从上至下依次是：土工布（土工膜保护层），2 mm厚HDPE土工膜（渗透系数≤1.0×10-12cm/s），土工布（土工膜保护层），素土夯实。

罐区排水沟防渗结构从上至下为：水泥基渗透结晶型防渗涂层不小于1 mm；防渗钢筋混凝构造层不小于250 mm，抗渗等级不低于S6，采用C30混凝土；原土夯实，垫层不小于200 mm。

（3）废水池、机组排水槽、脱硫废水处理区等防渗措施

脱硫设施区、含煤废水处理设施区、工业废水处理站、循环水处理设施区、生活污水处理站等其他需要防渗的区域地面采用C30抗渗混凝土，抗渗等级不低于S6，地面按照腐蚀程度选用贴花岗岩或耐酸瓷砖进行防腐。

废水池、机组排水槽、事故油池等有防腐要求的水池池底及内侧壁贴花岗岩防腐，板材采用50 mm厚花岗岩，外表面刷冷底子油两道、热沥青两道防腐。

（4）污水管网铺设防渗

污水管道尽量架空铺设，如采用地下管道，应加强地下管道及设施的固化和密封，采用防腐蚀、防爆材料，防止发生沉降引起渗漏，并按明渠明沟敷设。埋地管道防渗采用“中粗砂回填+长丝无纺土工布+0.5 mm 厚 HDPE 土工膜+长丝无纺土工布+中砂垫层+原土夯实”的结构进行防渗[6-7]。

2.5.2 一般污染防治区防渗措施

（1）煤场防渗

在抗渗钢纤维混凝土面层中掺水泥基渗透结晶型防水剂，其下铺砌砂石基层，原土夯实，达到防渗目的。混凝土中间的伸缩缝与实体基础的缝隙通过填充柔性材料[7]，渗透系数≤1.0×10-7cm/s。

（2）灰场防渗

底部防渗措施：首先应对场区底部作统一清理碾压，上垫素土整平，以保证底面平整及压实[8]。在碾压后的库底采用防渗膜防渗，确保渗透系数＜1×10-7cm/s，防渗膜上覆素土对防渗膜进行保护。防渗膜从下游往上游铺设，上游膜压在下游膜上，防渗膜接缝进行有效黏结以防漏水。防渗膜分块铺设，随碾压灰体面积的增大而逐渐铺满整个灰场。

边坡防渗：库边坡采用防渗膜防渗，确保渗透系数≤1×10-7cm/s。在逐层堆放、碾压的同时，对贮灰场边坡铺设防渗膜。当边坡有灰岩直接出露,且边坡灰岩受风化作用出现裂隙，并存在破碎岩石带时，在铺设防渗膜前，应首先清除风化灰岩裂隙内杂物及破碎岩石带的破碎岩体，然后用混凝土对灰岩裂隙进行灌填封堵，并对破碎岩石带进行喷浆处理，在上述处理完成后，用压实黏土覆盖[8]，最终铺设防渗膜以达到防渗效果。

3 讨论

（1）尽管《环境影响评价技术导则 地下水环境》对地下水环境影响评价等级划分有明确的规定，但在包气带防污性能、含水层易污染特征及电厂污水排放量的评价上，不同评价单位在理解上存在较大差异。由于燃煤电厂污水排放量小，且重庆地区一般少有集中式地下水供水水源地，因此重庆地区燃煤电厂地下水环境影响评价等级一般不会高于二级。

（2）重庆喀斯特地貌区占全市国土面积的比例达到一半，燃煤电厂灰场选址较为不易。在做好灰场底部、边坡常规防渗措施的同时，对于有灰岩出露的灰场选址区，要采取更有针对性的防渗措施。

[1] 重庆市地质矿产勘查开发总公司.重庆市地貌图说明书[Z].重庆：重庆市地质矿产勘查开发总公司，2008.

[2] 楚玉春.重庆喀斯特地貌研究[D]. 重庆：西南大学,2010.

[3] 陈远.《环境影响评价技术导则—地下水》在贵州省执行中所遇问题及建议[J]. 环保科技，2013,19（2）：4-6.

[4] 重庆市环境科学研究院. 重庆安稳电厂扩建项目环境影响报告书[R].重庆：重庆市环境科学研究院，2013.

[5] 吴冲,陶爱平. 火电厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫废水排放量的计算[J].华电技术,2010, 32（9）:5-6.

[6] 张伟. 晋城无烟煤矿业集团赵庄电厂对地下水水质影响的数值模拟研究[D]. 太原：太原理工大学，2012.

[7] 李波. 地下水环境影响预测模型与评价方法研究[D]. 长春：长春工业大学，2013.

[8] 张明，苏秋克，王艳平，等. 特殊地形地貌区燃煤电厂灰场防渗对策[J].电力环境保护，2009，25（6）:43-45.

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2095-6444（2014）02-0046-05

曹慧，重庆市环境科学研究院教授级高工；刘玉洁、刘宏立，重庆市环境科学研究院高级工程师；谢德嫦，重庆市环境科学研究院。