地下水环境影响评价技术方法探讨

焦　艳　军　王　政　黄　玲　玲　唐　春　凌　周　丹

（1.四川天宇石油环保安全技术咨询服务有限公司；2.中国石油西南油气田分公司安全环保与技术监督研究院）

地下水环境影响评价技术方法探讨

焦艳军1，2王政2黄玲玲1，2唐春凌1周丹1

（1.四川天宇石油环保安全技术咨询服务有限公司；2.中国石油西南油气田分公司安全环保与技术监督研究院）

以某天然气净化厂为例，探讨地下水环境影响评价工作中的主要技术问题。以实例说明地下水环境影响评价工作等级划分、评价范围确定，项目的地下水环境现状调查。通过渗水试验和抽水试验，计算相关水文地质参数以了解场地包气带和含水层的防污性能。分析了地下水污染源项，通过计算确定事故工况下污染源源强，采用数值法预测模型，对水文地质参数进行分区，并对净化厂检修污水池、生化污水处理装置曝气调节池和事故污水池的泄漏情景进行预测。结果表明：该净化厂各装置单元在预测时限内，除污染源附近小范围外，各污染因子浓度均可满足相应的GB/T 14848—93《地下水质量标准》要求。根据项目所在区域的水文地质条件、环境保护目标敏感程度及评价结果，对厂址区、主体装置区、污水处理区等重点区域按GB/T 50934—2013《石油化工工程防渗技术规范》有关要求采取相应防渗措施。

天然气净化厂；地下水环境影响评价；水文地质勘查；污染源强；影响预测；防治措施

0　引 言

随着工业化的发展，我国石油天然气开发工业发展迅速，在这些项目的环境影响评价过程中，地下水环境影响评价是较薄弱的环节，其主要原因是地下水污染具有隐蔽性、难以逆转性和滞后性的特征［1-2］。天然气开发最大的特点是滚动开发和区域开发，一旦发生事故，将给整个区域的水环境带来巨大影响［3-4］。

自2011年6月HJ 610—2011《环境影响评价技术导则地下水环境》（以下简称《技术导则》）实施以来，如何减小项目实施对地下水的污染，更客观地开展地下水环境影响评价，是环评中面临的新课题［5］。本文根据从事地下水环评工作的经验，提出天然气净化厂地下水环境影响评价的整体思路，对天然气净化厂地下水环境影响评价方法进行探讨。

1　地下水环评工作任务及工作程序

地下水环境影响评价的根本任务是清楚地说明评价区地下水环境的现状及问题，准确预测建设项目对地下水环境影响的程度及地下水环境的发展趋势，进而提出有效的防治措施，预测和控制环境恶化，保护地下水资源，其中的关键在于查清建设区域是否存在地下水资源短缺、地下水水质恶化等地下水环境问题［6-7］。

依据《技术导则》划分项目的评价工作等级，开展相应深度的评价工作。地下水环评工作程序主要包括：①准备阶段；②现状调查阶段；③预测评价阶段；④污染防治措施及评价结论阶段。

2　地下水环评等级的划分和评价范围确定

2.1地下水环评等级的划分

在地下水环评等级确定过程中，首先需要确定项目的建设类型，而后根据建设项目场地的包气带防污性能、含水层易污染特征、地下水环境敏感程度、污水排放量与污水水质复杂程度等来判定评价级别。

以某天然气净化厂为例，说明项目地下水环评等级划分。拟在已建厂区的预留地内建设，属于扩建项目。确定的评价工作等级和工作内容见表1。

在地下水环评等级判定过程中，包气带的防污性能和含水层的易污染特征比较难判断［8］。需要收集项目所在区域地质资料和建设场地的岩土工程勘查报告，了解场地的水文地质条件概况，按照厂地工程地质特征和地层分布，确定包气带的厚度及渗透系数经验值［9］。

关于项目建设场地的地下水环境敏感程度，需要通过调查了解场地附近的集中式饮用水水源地设置情况［10-11］。位于泉域中的建设场地划分级别时更应该慎重，若建设项目的含水层位于补给区与径流区或径流区与排泄区边界时，则地下水环评等级应根据情况上调。

表1　某天然气净化厂厂区地下水环评等级分级判定指标

关于污水排放强度和污水水质复杂程度两个划分依据，这里污水排放强度应为污水的产生量。根据天然气净化厂用水的相关政策，项目建设要求生产废水全部循环使用，正常工况下不外排，生活污水处理后也回用，污水中需预测的水质指标主要为高锰酸盐指数和硫化物。

2.2地下水环评范围的确定

地下水环评调查范围应包括能反映地下水环境现状和建设项目可能污染的地下水区域。《技术导则》表12规定，一级建设项目评价范围应不小于50 km2，二级建设项目评价范围为20～50 km2，三级建设项目小于20 km2。在实际工作中，评价范围应根据工作区的水文地质条件确定。对于一级评价对象，可根据工作目标、拟建项目特点从区域调查区和重点评价区两个方面开展地下水环境现状调查工作，一方面根据收集的区域水文地质资料划分建设项目所在的水文地质单元，详细分析该单元地下水补给、径流和排泄条件，另一方面，对缺乏勘查控制点且水文地质工作不能完全满足地下水环境影响评价要求的重点水源地或敏感区域，则需要开展大比例尺环境水文地质调查、勘查和试验工作。评价区为典型的四川盆地丘陵地貌，该厂位于宽缓的丘坝处，根据其所处的地形地貌、地下水储存和交替特征，确定水文地质单元以北边余家沟、南边老君岩沟为排泄边界，西边李家岩、东边周家垭口-八角庙-青石坡地表分水岭为自然零通量边界，下部中-微风化完整基岩构成相对隔水层。地下水整体由丘顶向四周沟谷径流，汇集于沟谷低洼处，沿余家沟、老君岩沟由西向东径流。该厂水文地质剖面示意见图1。

图1　天然气净化厂水文地质剖面示意

3　地下水环境现状调查

地下水环境现状调查的目的在于了解项目所在地的地下水环境特征，调查对象为自然环境和社会环境两部分，自然环境调查的主要内容是评价区气象条件、地形地貌、地质构造、含水层、隔水层和地下水补给、径流和排泄条件等。社会环境调查主要是区域地下水开发利用现状与规划、评价区内的工业污染源调查、生活污染源调查和农业污染源调查等。

由于项目为在原有厂区预留地内建设，厂址区域已做过专门的水文地质勘查工作，按照《环境影响评价技术导则地下水环境》的水文地质钻孔布置依据，在该厂下游、厂内、周边布置7个钻孔（兼后期地下水监测使用）。

4　环境水文地质勘查与试验

为了解厂址区浅部包气带地层的防渗性能和含水层的渗透系数，完成了相关的渗水试验和抽水试验。

4.1渗水试验及参数计算

为进一步了解厂址区包气带地层的渗透性能和防污性能，该厂开展了浅部地层第四系包气带和遂宁组基岩包气带的渗水试验，试验方法为《水力水电工程注水试验规程》和《水文地质手册》中规定的单环法测定，计算公式为：

式中：V为渗透速度，cm/s；Q为渗流量，cm3/s；F为过水面积，cm2。

通过渗水试验计算得出该天然气净化厂厂区第四系包气带和基岩包气带的渗透系数，见表2。

表2　某天然气净化厂不同岩性渗透系数　m/d

4.2抽水试验及参数计算

为确定含水层的导水系数、渗透系数、给水度、影响半径等水文地质参数，该厂进行了基岩含水层抽水试验，试验方法为《水文地质钻探规程》和《供水水文地质勘查规范》推荐的单孔稳定流方法。考虑水文地质条件及调查范围内钻孔的分布情况，共完成4组抽水试验，抽水试验含水层为侏罗纪遂宁组风化泥质砂岩，抽水试验采用潜水完整井（单孔）公式计算，计算公式如下：

式中：Q为抽水井涌水量，m3/d；Sw为抽水井的降深值，m；K为含水层渗透系数，m/d；H为含水层厚度，m；R、rw为影响半径、抽水井半径，m。

抽水试验得出风化裂隙含水层的水文地质参数见表3。

表3　风化裂隙含水层水文地质参数（地层代号J3s）

在实际评价过程中，若项目建设厂址为原厂址改扩建，则可以收集厂址区已有的环境水文地质勘查与试验资料来说明该区的环境水文地质条件并获得预测所需要的参数；但大多数项目都是新选厂址，该方面的工作较少，因此获取环境水文地质和预测所需要的参数比较困难，所以对于难以获取的区域应开展必要的建设项目场地渗水试验和抽水试验以此来了解场地包气带和含水层的防污性能。

5　地下水污染源确定及影响预测

5.1地下水污染源项分析

5.1.1影响途径

结合该厂工程分析内容，循环冷却水排污和锅炉房排污进入循环水排污池，电渗析处理装置和蒸发结晶装置均无废水池。在事故情景下，项目对地下水的可能影响途径包括：

①检修污水池底部出现破损，污水经由包气带渗入地下；

②生化污水处理装置曝气调节池底部出现破损，污水经由包气带渗入地下；

③事故污水池底部出现破损，污水经由包气带渗入地下。

5.1.2污染源强确定

污水池源强确定需要假定泄漏点位、泄漏途径、泄漏量，考虑其挥发性和包气带性能，最后给出其进入地下水的总量。本研究对天然气净化厂项目污染源的估算原则为保守型和全面性，以生化污水处理装置曝气调节池泄漏举例说明源强的确定过程。检修污水池和事故污水池的泄漏源强确定过程类同曝气调节池。曝气调节池发生泄漏，池水进入地下属于有压渗透，按达西公式计算源强，计算公式见式（4）。

式中：Q为渗漏速率，m/d；K为渗透系数，m/d（根据渗水试验获得）；H为池内水深，m；D 为地下水埋深，m（根据污水池地面高程及等水位线获得）。

综合考虑该厂池体的泄漏方式及污水水质特征，确定事故工况下污染物源强，结果见表4。

表4　事故工况下污染物源强

5.2预测模型及预测方法

《技术导则》规定一级评价应采用数值法；二级评价中水文地质条件复杂时应采用数值法，水文地质条件简单时可采用解析法；三级评价可采用回归分析、趋势外推、时序分析或类比预测法。

根据《技术导则》，结合该天然气净化厂厂区的评价级别和水文地质条件，确定本次评价的预测方法。根据前面评价等级划分，该厂厂区地下水环境预测评价等级为一级，地下水水流模型和地下水水质模型选用HJ 610—2011《环境影响评价技术导则地下水环境》附录F4.2推荐的数值法预测模型。

5.3水文地质参数识别

根据对评价区地质、水文地质条件的分析，结合该净化厂水文地质勘探资料，模拟区含水层水文地质参数按丘顶、丘坡和沟谷进行划分，总体上看，从丘顶至沟谷，降水入渗系数和渗透系数逐渐增大。将评价区分为13个区，具体分区情况及对应各区的水文地质参数见图2和表5。

图2　该天然气净化厂模拟区水文地质参数分区

表5　某天然气净化厂模拟区不同分区的水文地质参数

5.4预测时段及预测结果分析

本项目运营期为32 a，预测时段定位1 a、5 a、10 a 和32 a。根据上述预测时段，分别对净化厂检修污水池、生化污水处理装置曝气调节池和事故污水池泄漏的情景进行预测。预测结果表明：事故工况下，检修污水池废水泄漏后，污染物最大影响距离为234 m，最大影响范围为36 095 m2，最大超标范围为26 566 m2；生化污水处理装置曝气调节池泄漏后，污染物最大影响距离为185 m，最大影响范围为22 277 m2，最大超标范围为5 912 m2；事故污水池泄漏后，污染物最大影响距离为275 m，最大影响范围为68 811 m2，最大超标范围为41 987 m2。事故工况下各装置区污染物影响范围见表6。

表6　事故工况下各装置区污染影响范围

净化厂各个装置单元在预测时限内，除污染源附近小范围以外地区，各污染因子浓度都很小，均能满足GB/T 14848—93《地下水质量标准》要求，同时泄漏位置与周围村民的生活水井距离较远，可见项目对地下水及周边村民生活水源的影响较小。

6　污染防治措施的确定

根据项目所在区域的水文地质条件、环境保护目标敏感程度及评价结果，对厂址区、主体装置区、污水处理区等重点区域按GB/T 50934—2013《石油化工工程防渗技术规范》有关要求进行，净化厂分区防渗方案见表7。

表7　某天然气净化厂分区防渗方案

7　结 论

①根据项目工程特点和建设场地不同区域的环境水文地质情况，合理确定各分区的评价工作等级和工作内容。

②项目区处于四川盆地典型丘陵区，侏罗系风化带基岩裂隙水含水层，水文地质参数总体上划分为丘顶、丘坡和沟谷三部分。

③根据项目所在区域的水文地质条件、环境保护目标敏感程度及评价结果，对厂址区、主体装置区、污水处理区等重点区域按GB/T 50934—2013《石油化工工程防渗技术规范》有关要求进行防渗，同时应重点加强地下水环境污染监管措施。

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（编辑 王薇）

10.3969/j.issn.1005-3158.2015.06.017

1005-3158（2015）06-0060-05

2015-05-28）

焦艳军，2011年毕业于中国地质大学（北京）地下水科学与工程专业，硕士，现在中国石油西南油气田分公司安全环保与技术监督研究院从事地下水环境影响评价工作。通信地址：四川省成都市高新区天府大道北段12号，610041