地下水环境影响评价 案例讲解课件.ppt

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1、地下水环境影响专题评价,2014年4月,案例讲解,2,项目概述,区域及场地水文地质条件,地下水环境现状调查与评价,地下水环境影响预测与评价,地下水污染预防及监测管理,汇报内容,结论及建议,3,一、项目概述,根据地下水功能区划以及当地环保部门的批复，项目场地地下水环境评价执行地下水质量标准（GB/T14848-93）类水质标准。,1、地下水评价执行标准,2、地下水评价工作等级,环境影响评价技术导则地下水环境（HJ610-2011）本工程属于I类建设项目：按照地下水评价等级表，按I类建设项目工作等级划分，本工程建设场地的地下水评价工作等级属于三级.但考虑到拟建项目运营过程中存有危险废渣及酸性废水，

2、对场地地下水有潜在的泄漏污染风险，因此综合考虑将此次地下水评价工作等级定为二级。,4,一、项目概述,3、评价范围,根据项目建设特点以及区域地质环境条件，本次评价范围分新厂址和原厂址两部分。（1）原厂区位于石盖塘镇，评价范围主要包括厂区及其下游相关区域。具体边界北至仙岭水库，西至桐木冲，南边以曹家湾、曾家为边界，东部至斗元冲。控制面积约7.91 km2。,5,一、项目概述,3、评价范围,（2）新厂区调查范围：北至龙桥村、五爱村北面的小江，东至璜溪村、长美山村，西至上西冲，南面以十字村为边界。为本项目区域性的背景条件调查的重点范围，控制面积约50 km2；其次是重点勘察与评价区，以新厂区厂址范围为

3、界，控制面积约1.09km2。,6,二、区域及场地水文地质条件,7,（1）地下水类型及含水岩组特征,二、区域及场地水文地质条件,1、区域水文地质条件,8,二、区域及场地水文地质条件,（2）隔水岩组特征,（3）区域地下水补径排特征,9,2、场区水文地质条件,三、地下水环境现状调查与评价,10,三、地下水环境现状调查与评价,1、原厂区地下水环境现状调查及评价,10,（1）地下水利用现状,（2）地下水环境监测方案,原厂区取样点分布示意图,11,（3）地下水环境现状评价结果,丰水期 2012年8月5处水样中除部分水样亚硝酸盐、高锰酸盐指数、铁超标外，其它监测项均在地下水质量标准（GB/T14848-9

4、3）类标准范围内亚硝酸盐、高锰酸盐指数超标与长期的农业施肥、农田粪便灌溉和生活垃圾排放相关。铁含量超标的2处水样均取自当地居民家的压水井，可能与此有关。,三、地下水环境现状调查与评价,枯水期 2012年12月的5个水样的监测项目均在地下水质量标准（GB/T14848-93）类标准范围内。,小结 综上所述，根据两期水样结果分析，超标的污染元素主要集中在亚硝酸盐、高锰酸盐指数、铁。其中亚硝酸盐、高锰酸盐指数超标与农业施肥及生活垃圾排放有关；铁超标与取水井类型有关。所测水样结果并未发现与原厂区生产过程相关的重金属离子超标，说明石盖塘厂区11年的生产运营对厂区及下游地区地下水环境未造成破坏。,12,（

5、4）原厂区包气带土壤现状评价,土壤浸出实验结果,三、地下水环境现状调查与评价,测试结果评价 室内土壤浸出实验结果表可以看出，所取岩土样中所测的重金属含量均在危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别标准范围之内，表明石盖塘厂区11年的生产运营并未对厂区及其下游包气带土壤造成污染。,13,三、地下水环境现状调查与评价,2、拟建厂区地下水环境现状调查及评价,13,（1）区域水文及地形地貌条件；（2）区域第四系地层类型及包气带岩性、结构、厚度及地貌关系；（3）主要基岩地层的岩性、产状、裂隙发育及主要地质构造空间展布与地貌关系；（4）区域主要含水层和隔水层的岩性、厚度、含水性、渗透性等；（5）地下水露头调查，包括泉

6、的成因类型，出露位置，形成条件及泉水流量、水质、水温，开发利用情况；井的深度、结构、监测层位、水位、水质等；（6）地下水取样及水位测量；（7）地下水利用调查；,（1）包气带的岩性结构、厚度、成因及含水与透水能力；（2）拟建场区位置地下水与区域地下水关系，所在水文地质单元的边界、含水层的岩性结构和地下水补径排条件；（3）拟建场区范围地下水开采利用的历史与现状；（4）场区附近井、泉详细调查，掌握开采井类型、结构、深度、水位埋深等，掌握泉点出露高程、泉点性质等，并选择代表性的井泉布设地下水动态观测点；（5）是否存在其他地下水污染源、主要污染因子及对地下水污染方式与途径等。（6）选择开展环境水文地质试

7、验地段，布置环境水文地质勘察工作。,（1）地下水环境现状调查,水文地质钻探、注水试验、包气带饱和入渗试验,14,三、地下水环境现状调查与评价,地下水水位监测,将13处水文地质钻孔保留为长期监测孔；利用民井获取目标含水层水位变化情况。（详见报告表4.9、4.10）,地下水水质监测,对调查区及场区枯水期及丰水期水质取样分析。（地下水水质监测点数量、类型详见报告表 4.11）,野外水文试验结果,15,三、地下水环境现状调查与评价,实物工作量,16,三、地下水环境现状调查与评价,厂区及周边生态环境较好，未发现周边大型工农业污染源的存在，地下水水质至今未受到明显影响。2012年8月29日9月5日，本次在

8、评价区内共布设了12个地下水监测点。（新厂区水质结果评价总表详见附表十四。新厂区丰水期和枯水期的水质结果对比表详见附表十六）地下水水质分析项目为水温、pH、溶解性总固体、总硬度、高锰酸盐指数（CODMn）、As、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr6+、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、Zn、F-、Cl-、NO2-、NO3-、SO42-、HCO3-。在所分析的项目中，本次环评主要评价地下水质量标准（GB/T14848-93）类标准中的相关项目。其中水温、pH为现场测定，其它阴阳离子为实验室测定。,17,三、地下水环境现状调查与评价,（）地下水环境背景及现状监测,（2）地下水环境现状评

9、价,18,丰水期与枯水期取样点分布图,三、地下水环境现状调查与评价,19,（）地下水环境现状评价结果,A、丰水期（1）新厂区范围内：仅有XYT-20（厂区56号钻孔）的Mn出现超标，且超标倍数较小，原因可能是成孔后钻孔井壁部分段锈蚀从而导致管内地下水Mn元素超标，属工程干扰；（2）区域范围内：66.67%水样的NO2-出现超标，超标点均集中在居民区，由于农药残留及生活污水所致。,三、地下水环境现状调查与评价,B、枯水期（1）新厂区范围内：仅有XYT-20（厂区56号钻孔）的Mn出现超标，且超标倍数较小，原因可能是成孔后钻孔井壁部分段锈蚀从而导致管内地下水Mn元素超标，属工程干扰；（2）区域范围

10、内：枯水期水样各监测指标均在地下水质量标准（GB/T14848-93）类标准范围内。,C、丰、枯水期水质对比（1）新厂区范围内：枯水期的超标倍数比丰水期的小，可能是地下水对Mn存在运移、稀释作用，随着地下水的径流，Mn在地下水中不断扩散、稀释，其浓度有所降低；（2）区域范围内：对比丰、枯水期水样，丰水期的NO2-和PH出现超标，而在枯水期未见超标，这是由于地下水对污染物存在运移、稀释作用，随着地下水的径流，污染物在地下水中不断扩散、稀释其浓度会不断降低。,20,（）场地包气带特征,岩性结构特征 主要为第四系残坡积层，其下伏锡矿山组(D3x1)灰岩，潜水面埋深则主要位于第四系与其下伏基岩交界面附

11、近。第四系残坡积层广泛分布于拟建厂区地表，岩性主要是粘土、粉质粘土，少量含砂粉质粘土，粘土层结构紧密，透水性较差，可视为相对隔水层，平均厚度约11.75m。,渗透性厂区包气带主要由第四系粘土及粉质粘土构成，其渗透性较差，渗透系数约为10-610-7cm/s。,土壤浸出实验结果 室内土壤浸出实验结果表可以看出，钻孔所取岩土样中所测的重金属含量均在危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别标准范围之内。表明拟建厂区范围内包气带土层未受到历史污染，同时在将来地表水的下渗补给过程中不会对其下伏潜水含水层构成污染威胁。,三、地下水环境现状调查与评价,21,四、地下水环境影响预测与评价,1、研究区水文地质条件,第四系孔

12、隙水含水层渗透性差，且地下水分布不连续，无法构成有意义含水层。,锡矿山组基岩裂隙水，局部少量接受上覆第四系孔隙水补给，基岩裸露区则直接接受大气降雨补给；受地形控制，该含水层地下水也主要顺地势向下游径流，整体径流方向自西向东为主。,主要含水层,第四系孔隙水,锡矿山组灰岩风化裂隙水,埋藏条件,赋存介质类型,整体看来，第四系孔隙水与下伏锡矿山组基岩裂隙水之间水力联系较弱。,数值模拟预测评价范围及边界示意图,22,四、地下水环境影响预测与评价,2、地下水环境影响预测评价步骤,设计了天然条件和人工防渗两种工况，并将评价区地下水环境影响预测分为包气带（第四系残坡积物孔隙含水层）和饱和带（锡矿山组灰岩风化裂

13、隙含水层）两个空间层次依次来完成。,预测评价的总体思路是：两种工况下，首先分别针对模拟区包气带进行污染物溶质运移预测，分析如果发生泄漏事故后污染物在包气带中的垂向运移情况；在模拟期内，若污染物穿过包气带并下渗进入饱水带，则再对饱水带进行污染物溶质运移规律的预测与评价。以期对两种工况下，污染物泄漏事故一旦发生，对其污染程度及污染范围作出客观的预测评价。,23,四、地下水环境影响预测与评价,3、包气带环境影响预测与评价,研究区第四系残坡积物空间分布连续，场地表层岩性主要为粘土、粉质粘土，残坡积成因。由于研究区包气带地层岩性单一，污染物的弥散、吸附和降解作用所产生的侧向迁移距离远远小于垂向迁移距离，

14、最终确定对研究区包气带进行一维数值模拟，且污染物泄漏模拟区包气带厚度定为10m。,（1）包气带水文地质概念模型：,24,四、地下水环境影响预测与评价,3、包气带环境影响预测与评价,、土壤水流模型,（2）数学模型及方程求解：,土壤水流运动的控制方程为一维垂向饱和非饱和土壤水中水分运动方程（Richards方程），即 其中：-土壤体积含水率；h-压力水头L，饱和带大于零，非饱和带小于零；z、t-分别为垂直方向坐标变量L、时间变量T；k-垂直方向的水力传导度LT-1；s-作物根系吸水率T-1。初始条件：(z,0)=0(z)Zz0 边界条件：上边界：z0下边界：h(Z，t)hb(t)其中：0(z)为剖

15、面初始土壤含水率；Z：(地表至下边界距离)L；qs为地表水分通量LT-1，蒸散取正值，灌溉和降水入渗取负值；hb(t)为下边界压力水头L。,25,四、地下水环境影响预测与评价,3、包气带环境影响预测与评价,、土壤溶质运移模型,（2）数学模型及方程求解：,根据多孔介质溶质运移理论，考虑土壤吸收的饱和非饱和土壤溶质运移的数学模型为：控制方程：其中：c-土壤水中污染物浓度ML-3；-土壤容重ML-3；s-为单位质量土壤溶质吸附量MM-1；D-土壤水动力弥散系数L2T-1；Q-Z方向达西流速LT-1；A-一般取1。初始条件：Zz0 边界条件：上边界：z0 下边界：其中：c0(z)为剖面初始土层污染物浓

16、度ML-3；qz为蒸发强度LT-1；qs污水下渗水量LT-1；cs污水中污染物浓度；cb(t)为下边界污染物浓度ML-3。,26,四、地下水环境影响预测与评价,3、包气带环境影响预测与评价,（3）包气带数值模型建立,将模拟区概化为一层厚度为10m的粘土层，场地平整后，不考虑植物根系吸水等因素，将模型剖分成100个单元，间隔为1cm，101个节点。在模型中布设5个浓度观测点，分别位于2m、4m、6m、8m和10m深处，模型运行18250天（50年）。模型结构如左图A所示：,图A.厂区岩性概化及观测点分布图（N为观测点）,图B.厂区铺设防渗层后岩性概化及观测点分布图（N为观测点）,场地铺设防渗层后

17、，由于人工防渗层渗透系数与原厂地粘土层渗透系数不同，因此，人工防渗层在岩性上单独分层。模型重新剖分为115个单元，间隔1cm，116个节点。在模型中布设6个浓度观测点，分别位于1.5m、3.5m、5.5m、7.5m、9.5m和11.5m深处，模型运行18250天。模型结构如右图B所示：,27,四、地下水环境影响预测与评价,3、包气带环境影响预测与评价,（3）包气带数值模型建立,边界、初始条件及水文地质参数,上边界：流量边界，设定上边界压强为大气压，并设置降雨，降雨量按桂阳县多年平均降雨量取值为1466.5mm，即0.402cm/d确定。下边界：自由边界初始条件：本次预测赋给包气带含水率或压力水

18、头经验值，对模型进行365天计算，以365天后的稳定计算结果作为本次模拟与预测的初始值。,包气带水文地质初始参数取值表,28,四、地下水环境影响预测与评价,3、包气带环境影响预测与评价,（4）包气带环境影响预测,情景一：天然条件下污染工况,情景二：采取人工防渗措施条件下污染工况,模拟工况,污染物的迁移扩散模拟选择As作为污染因子进行影响预测。本次预测评价本着风险最大原则，在模拟污染物扩散时并不考虑吸附、化学反应等降解作用，仅考虑典型污染物因对流、弥散作用下的扩散过程及规律。,29,四、地下水环境影响预测与评价,情景1、天然条件下污染情景预测在无防渗措施的天然条件下，假设污酸处理站内污酸发生泄漏

19、，设定As为特征污染物，初始浓度2.80g/L。本着风险最大原则，年存水时间按365天计算。泄漏点：污酸处理站泄漏面积：参考污酸处理站部分基础占地面积，设定500m2泄漏时间：5天泄漏量：与泄漏污染物直接接触部分按第一层天然土体渗透系数取1.010-6cm/s，则渗漏量为50010-610-252436002.16m3泄漏浓度：设定As为特征污染物，泄漏初始浓度2.8g/L,泄漏事故后各观测点As浓度变化图,模拟结果 包气带环境影响预测结果表明：当酸库发生泄漏后，厂区包气带是良好的天然防渗层，包气带粘土对其起到了极大的截留作用。但污染物仍能够极缓慢的穿过包气带运移到潜水含水层，并对地下水环境产

20、生一定的影响。,T1：1825，T2：3650，T3：5475，T4：7300，T5：9125，T6：10950，T7：12775，T8：14600，T9：16425 T10：18250（单位：天）泄漏事故后不同时间段纵向浓度分布图,30,四、地下水环境影响预测与评价,泄漏事故后各观测点As浓度变化图,模拟结果 当酸库发生意外泄露后，人工防渗层能够对污染物起到更为明显的截留作用，并进一步降低了污染物的下渗速度和浓度。,T1：1825，T2：3650，T3：5475，T4：7300，T5：9125，T6：10950，T7：12775，T8：14600，T9：16425 T10：18250（单位：

21、天）泄漏事故后不同时间段纵向浓度分布图,31,四、地下水环境影响预测与评价,3、饱和带环境影响预测与评价,拟建场地地层由上到下分别为：粘土、中风化灰岩和微风化灰岩等。粘土层结构紧密，分布较为均匀，透水性极弱，可视为相对隔水层；地下水径流主要存在于中-微风化的灰岩裂隙中，地下水类型表现为潜水。因此，将模拟区概化成非均质、水平方向各向同性、三维非稳定流的水文地质概念模型。,（1）饱和带水文地质概念模型：,32,四、地下水环境影响预测与评价,3、饱和带环境影响预测与评价,（2）地下水渗流模型的建立：,、网格剖分及地质模型,评价区二维网格剖分图,评价区三维网格剖分图,评价区二维剖分结果如图 所示，其中

22、结点数43700个，有限单元数86891个。,地质概化模型分三层（layer）四片（slice）:三层：第一层为第四系，第二层为锡矿山组风化裂隙含水层，第三层为未风化基岩隔水层。四片：地面高程、板岩风化含水层顶板、微风化相对隔水层顶板和底板。,33,四、地下水环境影响预测与评价,（2）地下水渗流模型的建立：,、边界条件及水文地质参数,边界条件：四周边界：由于东、南、西和北侧的地表水系切割深度已达到主要模拟含水层，因此将其概化为第一类边界（定水头边界）；其间无地表水系的地方，根据地下水流场分析，取与等水位线相垂交的方向（也即地下水流线的切线方向）作为零通量边界（流量边界）。上边界：降水补给、蒸发

23、和井排泄边界。下边界：相对隔水边界。,评价模拟区范围及边界,评价区水文地质初始参数取值表,34,四、地下水环境影响预测与评价,3、饱和带环境影响预测与评价,（3）饱和带环境影响预测,情景一：天然条件下污染工况,情景二：采取人工防渗措施条件下污染工况,模拟工况,污染物的迁移扩散模拟选择As作为污染因子进行影响预测。本次预测评价本着风险最大原则，在模拟污染物扩散时并不考虑吸附、化学反应等降解作用，仅考虑典型污染物因对流、弥散作用下的扩散过程及规律。,35,四、地下水环境影响预测与评价,情景2、采取防渗措施条件下污染工况设计根据上述拟定人工防渗层：厚度1.5m、整体防渗系数按10-10 cm/s设计

24、。同样假设污酸处理站内污酸发生泄漏，设定As为特征污染物，初始浓度2.80g/L。本着风险最大原则，年存水时间按365天计算。泄漏点：污酸处理站泄漏面积：参考污酸处理站部分基础占地面积，设定500m2泄漏时间：5天泄漏量：包气带下渗量泄漏浓度：包气带下渗浓度,情景1、天然条件下污染情景预测在无防渗措施的天然条件下，假设污酸处理站内污酸发生泄漏，设定As为特征污染物，初始浓度2.80g/L。本着风险最大原则，年存水时间按365天计算。泄漏点：污酸处理站泄漏面积：参考污酸处理站部分基础占地面积，设定500m2泄漏时间：5天泄漏量：包气带下渗量泄漏浓度：包气带下渗浓度,四、地下水环境影响预测与评价,

25、天然条件下污酸处理站泄漏情景预测,评价区泄露示意图,天然条件下污酸处理站泄漏事故后裂隙水中As污染晕平面分布图,36,四、地下水环境影响预测与评价,天然条件下污酸处理站泄漏情景预测,天然条件下污酸处理站泄漏事故后裂隙水中As污染晕剖面分布图,结果：天然条件下泄漏发生后，厂区粘土层及中-微风化层均具有较好的天然防渗效果，污染物在包气带及饱水带中的迁移极为缓慢，虽然污染物对厂区地下水产生了一定的影响，但污染晕并未扩散出厂区，且垂向影响深度有限，整体上对区域地下水环境影响有限。,37,四、地下水环境影响预测与评价,防渗条件下污酸处理站泄漏情景预测,防渗条件下污酸处理站泄漏事故后裂隙水As污染晕剖面分

26、布图,防渗条件下污酸处理站泄漏事故后裂隙水As污染晕平面分布图,结果：防渗条件下泄漏发生后，厂区人工防渗层、粘土层及中-微风化层均具有较好的防渗效果，污染物在包气带及饱水带中的迁移极为缓慢，虽然污染物对厂区地下水产生了一定的影响，但污染晕并未扩散出厂区，且垂向影响深度不大，整体上对区域地下水环境影响有限。,38,四、地下水环境影响预测与评价,4.地下水环境影响预测结论,天然条件下污染物泄漏情景：厂区下伏地层具备良好的天然防渗效果，对污染物在地下水环境中的运移起到了较好的截留作用。采取人工防渗措施条件下污染物泄漏情景：人工防渗层能够更好的截留污染物，并进一步减小了污染物在地下水环境中运移的范围、

27、速度和浓度。小结：在假设的污酸污染物泄漏条件下，50年期限内，污染物迁移距离和影响范围都非常有限，仅局限在厂区泄漏点周边，未迁移到厂区外围，对区域地下水环境影响更是有限。在考虑防渗措施的工况下，人工防渗层对污染物的下渗起到了更好的阻隔作用，并进一步减小了污染物对地下水环境的影响。,39,40,五、地下水污染预防与监测管理,1、地下水污染防治措施,尽可能减少表层的雨水入渗和降低场地地下水水位是主要防范措施。除了采取场地防渗工程外，应做好场地周边的截水沟工程，尽可能减少地面产流场地渗入地下。,对厂区进行全面工程防渗处理，保证防渗工程下部基础质量可靠。,加强生产和设备运行管理，从原料产品储存、生产、

28、运输、污染处理设施等全过程控制各种有害材料、产品泄漏，定期检查污染源项，及时消除污染隐患，杜绝跑冒滴漏现象；发现有污染物泄漏或渗漏，采取清理污染物和修补漏洞（缝）等补救措施。,建立地下水环境监测系统，厂区下游地下水水质进行连续监测，一旦发现地下水出现污染及时处理。,41,五、地下水污染预防与监测管理,2、地下水环境监测方案,拟建场区地下水监测点布置图,场区地下水监测方案一览表,42,六、结论及建议,目前项目场地及周边地下水水质仅有个别指标超标，但并无重金属元素污染历史，因此区域地下水环境的质量总体较好。由于拟建厂区下伏地层岩性渗透差，且厂区所在区域地下水水力梯度小，因此模拟结果显示：天然情况下，短期泄漏事故对地下水环境影响有限；根据危险废物贮存污染控制标准设计防渗措施后，将对污染物的下渗起到更好的阻隔作用，并进一步减小污染物对地下水环境的影响。做好场地防渗、监测、管理等工作的基础上，项目运营不会对区域地下水环境造成明显影响。,