基于FEFLOW预测工业危险废物对地下水环境的影响——以漳州市某工业危险废物填埋场为例

王艳艳

(福建省闽南地质大队，福建 漳州 363000)

当前我国面临水资源短缺、水污染严重、水生态环境恶化等一系列环境问题，水资源成为制约社会经济可持续发展的主要瓶颈。地下水作为水资源的重要组成部分，与地表水相比，地下水具有水量稳定、水质好、不易污染等特点，被认为是安全可靠的战略水源。随着我国工业产业化的发展，工业危险废物集中处置项目数量不断增加。工业危险废物具有腐蚀性、毒性、易燃易爆等危害危险，污染物种类繁多、性质复杂，从源头预防和评价工业危险废物集中处置建设项目对地下水环境影响具有重要的研究意义[1]。

1 研究区概况

研究区位于低山丘陵，坡度15°～25°，北、东、南三面地势较高，西部和中间为山间洼地。地层岩性为燕山早期侵入的花岗岩、侏罗系南园组凝灰岩及第四系全新统冲洪积层、更新统残坡积层。地下水主要赋存基岩裂隙和孔隙中，以潜水为主，总体上地下水沿东向西流，西部和中间地块为沟谷水位较低，以大气降雨入渗补给为主。

区内发育北西向和南北向两条控水断裂。北西向断裂F1位于场地的东北侧，走向为330°，产状为240°∠60°，于场地东侧走向逐渐转305°，产状为215°∠60°，宽约10～15 m，长约6 km，岩石极度破碎，构造深部位于场地下方，若构造破碎带内地下水经人工开采，水位下降，低于场地地下水水位，场地地下水为可能下渗补给构造破碎带内地下水。南北向断裂F3位于场地的西侧，产状为275°∠70°，宽约5～8 m，长约2.5 km，断裂构造带内岩石破碎，节理裂隙发育，位于场地下游排泄区。

2 数值模拟模型的建立

本文采用数值法对研究区水流和污染物的迁移进行模拟，使用的软件为FEFLOW。研究区北、东、南三面为分水岭界，作为第二类边界条件；西侧以南北向断裂为边界，为流量边界；F1位于评价区内部，当作导水断层处理。

2.1 地下水水流模型

对于非均质、各向异性、空间三维结构、非稳定地下水流系统：

2.2 地下水水质模型

污染物控制方程可表示为：

3 模型参数识别

3.1 区域离散

计算区域以评价区所在地中心位置为坐标原点，正北方向为y轴正向，正东方向为x轴正向，垂直向上为z轴正向，垂向上考虑4层，将研究区域离散为41 025个节点，71 768个单元，区域剖分见图1。

图1 区域剖分图

3.2 初始条件

将模拟区内的监测孔水位作为模拟预测的初始水位，地下水现状监测的浓度背景值为初始值，初始时间为2017年2月。源汇项：此次模拟的源汇项主要来源于危废填埋场场内的危废填埋区。考虑的工况主要非正常情况下(防渗失效)填埋区的污染物泄漏。

3.3 模型参数识别结果

为了验证模型的合理性和有效性，对所建的数值模型进行参数识别，现场试验和勘查所获得的渗透系数作为模型参数的初值，利用实测地下水位与计算水位得到模型的渗透系数(表1)，地下水位拟合结果见图2。

表1 各含水层渗透系数反演值

图2 实测和模拟水位等值线图

从图2中分析，除SW5存在一定差别外，实测水位和拟合水位相差不大，表明模型参数取值合理，所识别的数值模型能够用于场区地下水流运动和污染物迁移的模拟和预测。

4 预测模拟结果及地下水环境影响评价

非正常情况下(防渗失效)，平面上预测时段为100 d、1 000 d、5 d、10 a和20 a，但垂向上考虑100 d时的污染迁移情况。根据对污染液体中特征因子标准指数法的计算结果，本次模拟按照重金属、持久性有机污染物和其他类别进行分类，分别选取各分类中标准指数计算值最大的总镍、石油类和氨氮作为本次评价相应类别的预测因子，预测因子的初始浓度值分别为5 mg/L、50 mg/L和145 mg/L，分别是对应预测因子标准浓度的100倍、1 000倍和725倍(见图3和图4)。其中，总镍和氨氮参照《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)执行，石油类参照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)执行。

表2 非正常工况下染物运移特征统计

图3 平面上总镍、石油类和氨氮污染运移

图4 垂向上总镍、石油类和氨氮污染运移

综述，填埋场区防渗失效的情况下，100 d后的污染物在水平方向上的最大迁移距离为5.46 m、9.12 m，20 a后的最大迁移距离为73.57 m、104.90 m；垂向上100 d时污染物最大迁移距离约为9.0 m。

5 结语

危险废物的危险特性，污染物种类繁多，地下水环境影响评价所涉及的重点与一般项目地下水环评存在差异。本文通过数值方法预测了漳州市某建设项目危废填埋场非正常状况下总镍、石油类和氨氮泄露对地下水的影响，为该类项目地下水环评的编制及技术评估提供科学参考。