山西临兴区块煤层气先导试验项目地下水环境影响分析

闫冬梅

（山西省地质工程勘察院，山西太原030024）

1 地理位置与交通

临兴区块煤层气先导试验区位于临兴中区东北部，行政区划属于山西省吕梁市兴县赵家坪乡，面积为20.53km2。

2 工程概况

临兴区块先导性试验项目地面建设工程共包括6个井场（分别为LX-101、LX-102、LX-103、LX-104、LX-105、LX-4）、一座集气站（1#集气站）、井场至集气站以及集气站至康宁中心处理厂的集输管线、污水处理设施以及其他所属配套辅助系统。

井场内设置高、中压2条集气管线，1条用于不压裂时直/定向井，1条用于水平井和压裂时直/定向井，由2条管线分别集输。在每座井场设置1条计量管汇，并通过1条计量管线输送至临兴1#集气站，对井场产出的致密气和水进行计量。1#集气站内的致密气经中压生产/计量分离器进入三甘醇脱水装置，或者经高压生产/计量分离器进入节流制冷脱水装置，脱水后的天然气进入集输干线输送到康宁中心处理厂附近的交接计量处。各装置脱出污水进入污水处理装置（闭排罐），天然气凝液量比较少，同样进入闭排罐，工艺流程见图1。

图1 煤层气采集工艺流程图

3 地下水调查评价范围

项目所在地区浅层地下水类型主要为砂岩裂隙水及河谷松散孔隙水，确定目的含水层为浅层孔隙—裂隙含水层。考虑到该目的含水层补给来源单一，径流途径短，地表水与地下水水力联系密切，尽可能将评价场地所在沟谷的地表分水岭范围内的区域作为一个完整的水文地质单元，据此确定出项目地下水的评价范围面积约39.8km2，如图2所示。

4 地下水环境保护目标

地下水环境保护目标主要有两类：其一为评价范围内赵家坪乡镇水源地水井及其保护区，该水源地共两眼水源井，一眼潜水井（#3），一眼泉水井（Q29）；其二为分散的农村居民饮用水源。具体保护目标情况详见表1和图2。

表1 环境保护目标表

5 地下水环境影响预测

5.1 预测对象及污染源强

5.1.1 预测对象

临兴先导区各建设项目均位于赵家坪乡镇水源地保护区的补给径流区，通过分析，确定地下水预测对象为：

（1）建设期各井场泥浆池、沉砂池中的钻井废水，非连续恒定排放点源；

（2）建设期各井场压裂液储存池中的压裂液返排液，非连续恒定排放点源；

（3）运营期1#集气站工业场地化粪池中的生活污水，连续恒定排放点源；

（4）运营期LX-104井场污水处理站集水池中的生产废水，连续恒定排放点源。

5.1.2 污染源强的确定

（1）建设期各井场泥浆池等钻井废水。各井场建设期泥浆池特征污染因子为石油类，浓度均为1300mg/L，石油类本底值浓度选择各监测点现状平均值，为检出限值0.01mg/L。废水产生量除LX-4井场的1.2m3/d外，其余井场均为1.5m3/d。

由于各井场钻井周期不同，事故状态下废污水下渗的时间也不同，考虑到废水蒸发需要一定的时间，故在各井场钻井周期的基础上，增加100d的时间为废水下渗时间。综合以上各因素确定钻井废水污染源强统计表见表2。

表2 各井场泥浆池等钻井废水污染源强统计表

（2）各井场建设期压裂液储存池中压裂液返排液特征污染因子为氯化物，各井场浓度不一；氯化物本底值浓度选择各监测点现状平均值，为88mg/L。考虑到压裂液返排液定期拉运的特点，假设各井场在整个建设期都存放有压裂液返排液，且在井场建设活动结束后的100d压裂液返排液被完全运走，那么据此可以确定各井场压裂液返排液的下渗时段。综合各因素，确定压裂液返排液污染源强统计表见表3。

表3 井场压裂液返排液污染源强统计表

（3）运营期1#集气站工业场地化粪池污水产生量为18m3/d，特征污染物为氨氮，浓度80mg/L。氨氮本底值浓度选择各监测点现状平均值，为0.08mg/L。污染源投放时间设定为整个服务期（7300d），连续污染。综合各因素，确定生活污水污染源强统计表见表4。

表4 生活污水污染源强统计表

（4）运营期LX-104井场污水处理站集水池生产废水产生量为20m3/d，特征污染物为石油类，浓度400mg/L。石油类本底值浓度选择各监测点现状平均值，为检出限值0.01mg/L。污染源投放时间设定为整个服务期（7300d），连续污染。综合各因素，确定生产废水污染源强统计表见表5。

表5 生产废水渗漏量计算表

5.1.3 预测时段的确定

各预测对象的模拟预测时间均为100d、1000d、5000d及7300d。

5.2 地下水环境影响分析

建设期对地下水影响主要由各井场泥浆池等事故状态渗漏以及各井场压裂液储存池事故状态渗漏这两个污染源组成，运营期对地下水的影响主要体现在污废水的处理过程。项目选取Visual Modflow软件，进行了地下水数值模拟研究，通过运用数值法来模拟预测污染源事故状态对地下水及环境保护目标的影响。

5.2.1 建设期对地下水、水源地等的影响

由模拟预测结果可知：在不考虑包气带垂向运动以及化学反应和吸附的作用下，各井场污染晕的范围在逐步扩大，顺着地下水流向的距离也在不断增大，但是污染晕的最大浓度在逐步降低，并且随着时间的推移，整体向下游移动。

（1）建设期各井场泥浆池等底板破裂对地下水的影响。在整个服务年限的运移时间内，各井场污染晕范围始终没有波及到各村分散居民用水水源以及赵家坪水源地潜水井二级保护区，建设期各井场泥浆池等事故状态下池底破裂对地下水及水源地影响较小，且影响时间有限。

（2）建设期各井场压裂液储存池底板破裂对地下水的影响。在整个服务年限的运移时间内，各井场污染晕范围始终没有波及到各村分散居民用水水源以及赵家坪水源地潜水井二级保护区，建设期各井场压裂液储存池事故状态下池底破裂对地下水及水源地影响较小，且影响时间有限。

5.2.2 运营期对地下水、水源地等的影响

由模拟预测结果可知：在不考虑包气带垂向运动以及化学反应和吸附的作用下，污染晕的范围在逐步扩大，顺着地下水流向的距离也在不断增大，由于设定为连续污染，污染晕最大浓度在不断扩大。

（1）运营期1#集气站工业场地化粪池底板破裂对地下水的影响。在污染物进入地下水后的100d、1000d以及5000d三个时间段，污染晕范围始终没有波及到各村分散居民用水水源以及赵家坪水源地潜水井二级保护区；但在污染后的7300d，污染晕的边缘可能会影响到企业自备井（#1），由于模拟没有考虑化学反应、吸附等地下水净化作用，实际情况要好于模拟结果。

（2）运营期LX-104井场污水处理站集水池底板破裂对地下水的影响。在污染物进入地下水后的各个时间段，污染晕范围始终没有波及到各村分散居民用水水源以及赵家坪水源地潜水井二级保护区。

（3）采气管线、闭排罐等设施对地下水的影响。在水气输送过程中，采气管线、污水管线等局部破裂会导致废水泄漏或者局部腐蚀，出现跑、冒、漏、滴的现象，从而可能污染地下水。但是，由于各井场以及集气站都设有计量阀，能够在24h内发现问题并及时补救，所以对地下水的污染是短暂的、局部的、有限的，对地下水环境影响轻微。

闭排罐为撬装式，倘若罐体意外破裂，石油将会流向地面。但是，罐体泄漏会被工作人员及时发现，并采取相应补救措施，而且罐体布置场地地面做了防渗硬化处理，对地下水污染的可能性很小，对地下水环境影响轻微。

6 结论

综上所述，从地下水环境影响角度分析，在采取了严格的地下水环保措施后，建设项目是可行的。