水文地质勘查在建设项目环境评估中的应用

陈明亮

((湖北省地质局 第三地质大队,湖北 黄冈 438000)

水文地质勘查在建设项目环境评估中的应用

陈明亮

((湖北省地质局 第三地质大队,湖北 黄冈 438000)

建设项目地下水环境影响评价是建设项目环境评估工作中的一个重要环节和薄弱环节。通过具体工程实例,简要分析建设项目地下水环境评价中水文地质勘查基本工作内容、工作方法和具体工作流程,通过水文地质勘查,为项目环境评估提供必要的基础数据,更好地服务于项目建设。

水文地质勘查;地下水环境影响;建设项目;环境评估

水是人类赖以生存的不可缺少的一种宝贵资源,又是自然环境的重要组成部分,是可持续发展的基础条件。地下水是水资源系统的重要组成部分,随着城市规模的扩大、人口的增加和社会经济的快速发展,地下水已成为生活和工农业用水最主要的供水水源之一。因此,在水资源日益紧缺的今天,如何保护地下水水源使其不受污染,合理利用地下水资源,引起了整个社会的重视,研究地下水资源的管理以保证地下水资源可持续利用十分重要。

建设项目环境评估是工程建设前必不可少的一项程序,自2011年国家环境保护部发布的《环境影响评价技术导则——地下水环境》[1]实施以来,地下水环境影响评价成为建设项目环境影响评价中的重点和难点。通过建设项目水文地质调查、勘察,查明建设项目场所地下水文地质条件和地下水水环境特点,对地下水环境影响进行评价,从而为建设项目环评提供依据,已成为可能影响地下水环境的建设项目环境评估必不可少的阶段。因此,建设项目地下水环境水文地质勘查,从资料收集、野外调查、钻探勘察、现场水文地质试验、室内实验等各个方面和各个环节,应全面、真实、准确记录和分析各种原始数据,从而为建设项目环境影响评估提供准确依据。

1 建设项目地下水环境调查具体要求及方法

1.1 地下水环境调查主要目的及具体要求

1.1.1 地下水环境调查主要目的

(1) 了解原生环境水文地质问题:包括天然劣质水分布状况,以及由此引发的环境问题。

(2) 了解与地下水有关的其它人类活动情况调查,如保护区划分情况等。

(3) 了解包气带防污性能、含水层易污染特征。

1.1.2 地下水环境调查具体内容

(1) 气象、水文、土壤和植被状况;地层岩性、地质构造、地貌特征与矿产资源。

(2) 包气带岩性、结构、厚度;含水层的岩性组成、厚度、渗透系数和富水程度,隔水层岩性组成、厚度、渗透系数。

(3) 地下水类型,地下水补给、径流和排泄条件及地下水水位、水质、水量、水温。

(4) 集中供水水源地和水源井的分布情况;地下水现状监测井的情况。

(5) 地下水背景值(或地下水污染对照值)。

1.2 地下水环境调查主要方法、手段

(1) 收集区域水文地质资料、项目建设资料及进行野外地质调查。

(2) 现场水文地质勘查,包括钻探勘察、现场水文地质试验及室内水质、土质分析实验。

(3) 数据分析、资料整理及报告编写。

2 水文地质勘查重点勘查内容

根据《环境影响评价技术导则——地下水环境》(HJ610—2011),地下水环境评价中,水文地质勘查需查明场地地下水的埋藏、分布状况及补给、排泄条件,了解包气带防污性能、含水层易污染特征,需重点查明的内容如下:

(1) 查明包气带防污性能及分级。查明岩(土)层单层厚度Mb,渗透系数K及其分布规律,判断包气带防污性能及分级(表1)。

表1 包气带防污性能分级

注:引用《环境影响评价技术导则——地下水环境》(HJ610—2011)第6.2.1.2条。

(2) 查明场地含水层易污染特征及分级。查明场地潜水含水层埋藏位置,地下水与地表水联系,地下水中污染物稀释、自净规律,现有地下水污染问题,多含水层系统层间水力联系规律,以判断场地含水层易污染特征及分级(表2)。

表2 建设项目场地的含水层易污染特征分级

注:引自《环境影响评价技术导则——地下水环境》(HJ610—2011)第6.2.1.3条。

(3) 查明地下水环境敏感程度及分级。根据表3,查明地下水的环境敏感情况及分级情况。

3 具体工程实例

2015年湖北地区一电池建设项目,为查明该场地区域水文地质条件,详细了解场地地下水的埋藏、分布状况及补给、径流、排泄条件,从而对该建设项目地下水环境进行评价,对该项目场地进行水文地质勘察工作,具体方法、流程及工作内容如下。

3.1 项目地质条件

该场地地貌单元属垄岗地貌,原始地形较低洼,分

表3 地下水环境敏感程度分级

注:引自《环境影响评价技术导则——地下水环境》(HJ610—2011)第6.2.1.4条。

布有水塘和稻田,目前已回填整平,填土厚度约4.6～7.0 m。场地地面标高变化在43.10～43.35 m之间,场地目前较为平整,有杂草生长,外围小山坡有基岩残积层或风化岩石裸露。

(1) 人工堆积层(Qml)。碎石素填土:褐黄—褐灰色,主要由风化岩块、碎石混岩屑、粘性土组成,碎石粒径一般为0.5～5 cm,粒径最大为0.5～1.0 m,含量50%～80%。为近期堆填,呈湿、松散状态,层厚3.3～5.4 m,从东至西分布逐渐减小。

粘性素填土:褐—褐灰色,主要由粘性土、砂砾土混岩屑、碎石组成,粗颗粒粒径约0.5～5 cm,含量约10%～35%,局部含块石。为近期堆填,下部主要为填土挤淤而成,主要由灰黑色淤泥软土、植物根系和碎石组成。呈湿、松散状态,层厚1.3～2.1 m,分布均匀。

(3) 太古界强风化花岗岩(大别山群Ar)。强风化花岗岩:灰黄色,中粗粒结构,块状构造,主要矿物成分为石英、长石,岩芯破碎,呈碎块状或碎屑状,层厚1.4～3.8 m,分布均匀。

(4) 太古界中风化花岗岩(大别山群Ar)。中风化花岗岩:灰黄—青灰色,中粗粒结构,块状构造,主要矿物成分为石英、长石和云母,裂隙较发育,岩芯呈短—中长柱状,最大揭露厚度5.4 m,分布均匀。

3.2 主要勘察方法及工作流程

3.2.1 采用的主要勘察方法

(1) 水文地质调查及测绘:对场地进行地形、地貌、地层岩性等调查及测绘,同时对地下水的类型、埋藏条件、补给途径、排泄途径及与地下水有密切相关的气象条件等进行全面调查。

(2) 钻探勘察:根据本项目场地地形、地貌及地质情况,布置了2个水文地质剖面,布置了钻探取芯孔4孔。钻探孔开孔孔径为168 mm,终孔孔径为110 mm,钻孔深度控制为进入中风化基岩5～10 m,最大孔深为20 m,最浅孔深为15 m。

(3) 现场水文地质试验及水位、水温观测:每个钻孔均进行了水位观测及地下水温测量;同时每个钻孔均分层进行了水文地质试验。

(4) 室内水质分析实验:现场共采取4组地下水试样,并进行了室内水质分析实验。

3.2.2 主要工作流程

(1) 收集项目基本资料及前期区域地质及水文地质资料,根据工作区水文地质条件编制水文地质勘察施工方案。

(2) 按照施工方案中技术要求与工作布置,进行地形测量、水文地质调查及测绘。

(3) 根据施工方案中布置的地质剖面线及钻探孔位,现场钻探取芯施工及水文观测、水温观测,分层进行水文地质试验。

(4) 地下水采取试样及送实验室进行水质分析实验。

(5) 数据分析计算及资料整理,报告编写及提交。

3.3 地下水类型及含水层特征

根据现场钻探及水文观测、水文地质试验数据,本场区地下水类型主要为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。

3.2.1 松散岩类孔隙水

普遍分布于勘察区,根据水文地质钻探孔揭露的地层资料及注水试验资料,含水层主要由第四系人工堆积层构成,厚度0.1～2.3 m,含水层埋深4.6～7.0 m,水位埋深2.8～5.5 m,相当于标高37.85～40.53 m,含水量贫乏,单井涌水量<100 m3/d,为弱富水性地区。

3.2.2 基岩裂隙水

普遍分布于勘察区,根据钻孔揭露的地层资料及现场注(压)水试验资料,含水层主要由太古界强风化花岗岩构成,中风化花岗岩裂隙较发育,基本不含水。各钻孔强风化花岗岩厚度差别不大,层厚1.4～3.8 m,含水层埋深4.6～10.2 m,其补给来源于孔隙水的垂向入渗,单井涌水量<100 m3/d,水量贫乏。

结合钻孔注(压)水试验资料及钻探成果资料综合分析,勘察区富水性弱,区内富水性差别不大,含水层厚度与富水性之间无明显的规律性。

3.3 地下水的补给、径流和排泄条件

勘察区内松散岩类孔隙水补给来源,主要是大气降水入渗补给。基岩裂隙水由于含水层顶板隔水,不能直接接受当地大气降水垂向入渗补给,与松散岩类孔隙水之间水力联系微弱,主要接受上游的侧向补给,这部分补给因基岩裂隙水径流缓慢而十分有限。

松散岩类孔隙水通过包气带向深层含水层垂向入渗径流,基岩裂隙水沿裂隙通道方向径流。

松散岩类孔隙水主要通过蒸发排泄,基岩裂隙水的排泄途径主要是径流排泄,表现为局部区域的人工开采。将来人工开采会成为深层地下水的主要排泄途径,并消耗一定的储存量。

3.4 地下水水质及评价

3.4.1 地下水的物理性质

勘察区的地下水清澈透明,无臭无味。经监测地下水水温为17～20 ℃。

3.4.2 地下水水化学特征

3.4.3 水质评价

根据勘察区内地下水水质分析结果,总硬度为187.8 mg/L,pH值为7.96,其他各项指标均满足《地下水质量标准》(GB/T14848—93)中Ⅲ类标准要求。

3.5 水文地质参数计算

为查明各岩土层渗透系数,对于不同地层采用相应的水文地质试验:人工堆积层进行钻孔常水头注水试验,粉质粘土和强风化岩层进行钻孔降水头注水试验,中风化岩层进行压水试验。

3.5.1 注水试验

(1) 钻孔常水头注水试验。根据试验适用条件,分别对场区内4个勘察钻孔(ZK1、ZK2、ZK3、ZK4)进行了常水头注水试验,试验试段位于人工堆积层。试验严格按照《水利水电工程注水试验规程》SL345—2007进行,采用下式计算试验土层渗透系数:

(1)

式中:K为试验岩土层的渗透系数,cm/s;Q为注入流量,cm3/s;H为试验水头,cm;L为试验段长度,cm;r为试验段半径,cm。

根据整理钻孔试验段常水头注水试验数据,计算得到各试验段渗透系数K,见表4。

(2) 钻孔降水头注水试验。根据试验适用条件,分别对场区内4个勘察钻孔进行了降水头注水试验,试验试段在粉质粘土和强风化岩层中进行。试验严格按照《水利水电工程注水试验规程》SL345—2007[2]进行,采用下式计算试验岩土层渗透系数:

表4 各钻孔注水试验成果表

(2)

式中:K为试验岩土层的渗透系数,cm/s;H1为时间t1时的试验水头,cm;H2为时间t2时的试验水头,cm;A为形状系数,cm;r为试验套管内径,cm。

根据整理钻孔试验段降水头注水试验数据,计算得到各试验段渗透系数K,见表5。

3.5.2 压水试验

根据试验适用条件,分别对场区内4个勘察钻孔进行了压水试验,试验试段在中风化岩层中进行。试验严格按照《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL31—

表5 各钻孔注水试验成果表

2003[3]进行,采用下式计算试验岩层渗透系数:

(3)

式中:K为试验岩土层的渗透系数,cm/s;w为单位吸水量,L/min·m2;L为试验段长度,m;r为试验段半径,m。

整理钻孔各试验段压水试验数据,计算得到各试验段渗透系数K,见表6。

3.5.3 水文地质参数综合计算结果

根据本次调查中注水试验和压水试验的成果,结合地区经验,综合给出勘察区内各岩土层渗透系数,其中岩土层透水性的强弱根据表7渗透系数划分,具体建议值见表8。

表6 各钻孔压水试验成果表

3.6 地下水资源概况评价

勘察区广泛分布第四系人工填土和太古界强风化花岗岩,赋存有松散岩类孔隙水和基岩裂隙水,但由于区内补给单一,补给量较小,含水层厚度较薄,单井涌水量<100 m3/d,富水性总体较贫乏,不具工业供水意义。

表7 岩土层渗透性分级

表8 各岩土层渗透系数建议值

3.7 水文地质结论

(1) 拟建场区主要赋存有松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。松散岩类孔隙水受季节性降雨影响较大;基岩裂隙水赋存于下伏基岩裂隙中,单井涌水量<100 m3/d,水量贫乏。

(2) 在勘察深度范围内,场区地层自上而下划分为4个地质层:素填土、粉质粘土、强风化花岗岩和中风化花岗岩。人工堆积层层厚4.6～7.0 m,渗透系数为1.09×10-3～1.02×10-2cm/s,分布较连续;粉质粘土层厚0.6～3.2 m,渗透系数为1.20×10-6～1.33×10-6cm/s,分布较连续;强风化花岗岩岩层层厚1.4～3.8 m,渗透系数为8.44×10-5～1.35×10-4cm/s,分布连续;中风化花岗岩岩层最大揭露厚度8.4 m,渗透系数为4.90×10-5～7.29×10-5cm/s。

(3) 场区人工填土厚度平均为5.90 m,第四系厚度平均为2.40 m,且连续分布。场区地下水类型主要为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水,主要接受大气降水补给,动态变化呈季节性,地下水与地表水联系不密切。

(4) 场区不属于生活供水水源地准保护区,不属于热水、矿泉水、温泉等特殊地下水源保护区,也不属于补给径流区,场地内无分散居民饮用水源等其它环境敏感区。

(5) 拟建场区内地下水水化学类型主要为重碳酸钙镁型水,各项指标均满足《地下水质量标准》(GB/T 14848—93)中Ⅲ类标准要求。

(6) 根据以上数据及前文表1《包气带防污性能分级》、表2《建设项目场地含水层易污染特征分级》、表3《地下水环境敏感程度分级》,综合判定本项目包气带防污性能及分级为弱;场地含水层易污染特征及分级为易;本项目地下水环境敏感程度分级为不敏感。

4 结语

做好项目水文地质勘察工作,是确保建设项目地下水环境评估准确、有效的基础工作和基本前提。因此,在建设项目环境评估阶段中,必须充分重视水文地质勘察工作,通过合理、科学的现场水文地质勘察工作,取得真实、准确的现场第一手水文地质资料及数据,从而为项目地下水环境评估提供科学依据,以确保项目环境评估工作的有效性和评估结果的科学性。

[1] 中华人民共和国环境保护部科技标准司.环境影响评价技术导则-地下水环境:HJ610—2011[S].北京:中国环境科学出版社,2011.

[2] 中华人民共和国水利部.水利水电工程注水试验规程:SL345—2007[S].北京:中国水利水电出版社,2007.

[3] 中华人民共和国铁道部.铁路工程水文地质勘察规程:TB10049—2004[S].北京:中国铁道出版社,2004.

(责任编辑：陈姣霞)

Application of Hydrogeological Exploration in EnvironmentalAssessment of Construction Projects

CHEN Mingliang

(ThirdGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Huanggang,Hubei438000)

Groundwater environmental impact assessment of construction projects is an important part and the weak link of environmental assessment work of construction projects.Through specific engineering examples,the paper analyses the basic working contents,working method and specific work flow of hydrogeology exploration in groundwater environmental assessment of construction projects. According to the hydrogeological exploration,it provides the basis for the environmental assessment of projects,so as to better service for the project construction.

hydrogeological exploration; groundwater environmental impact; construction project; environmental assessment

2016-08-29;改回日期:2016-10-18

陈明亮(1969-),男,高级工程师,探矿工程专业,从事岩土工程工作。E-mail:415221750@qq.com

P641.7

A

1671-1211(2016)06-0914-05

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.06.021

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20161101.0936.002.html 数字出版日期:2016-11-01 09:36