地下水环境影响预测

地下水环境影响预测一、基本要求 二、地下水环境影响分析 三、Ⅰ类建设项目环境影响预测 四、Ⅱ类建设项目环境影响预测 一、基本要求（一）预测原则1、建设项目地下水环境影响预测应遵循HJ2.1中确定的原则进行。考虑到地下水环境污染的隐蔽性和难恢复性，还应遵循环境安全性原则，预测应为评价各方案的环境安全和环境保护措施的合理性提供依据。2、预测的范围、时段、内容和方法均应根据评价工作等级、工程特征与环境特征，结合当地环境功能和环保要求确定，应以拟建项目对地下水水质、水位、水量动态变化的影响及由此而产生的主要环境水文地质问题为重点。3、Ⅰ类建设项目，对工程可行性研究和评价中提出的不同选址（选线）方案、或多个排污方案等所引起的地下水环境质量变化应分别进行预测，同时给出污染物正常排放和事故排放两种工况的预测结果。4、Ⅱ类建设项目，应遵循保护地下水资源与环境的原则，对工程可行性研究中提出的不同选址方案、或不同开采方案等所引起的水位变化及其影响范围应分别进行预测。5、Ⅲ类建设项目，应同时满足Ⅰ类和Ⅱ类建设项目的要求。（二）预测范围1、地下水环境影响预测的范围可与现状调查范围相同，但应包括保护目标和环境影响的敏感区域，必要时扩展至完整的水文地质单元，以及可能与建设项目所在的水文地质单元存在直接补排关系的区域。2、预测重点应包括：（1）已有、拟建和规划的地下水供水水源区。（2）主要污水排放口和固体废物堆放处的地下水下游区域。（3）地下水环境影响的敏感区域（如重要湿地、与地下水相关的自然保护区和地质遗迹等）。（4）可能出现环境水文地质问题的主要区域。（5）其他需要重点保护的区域。（三）预测时段地下水环境影响预测时段应包括建设项目建设、生产运行和服务期满后三个阶段。（四）预测因子1、Ⅰ类建设项目Ⅰ类建设项目预测因子应选取与拟建项目排放的污染物有关的特征因子，选取重点应包括：（1）改、扩建项目已经排放的及将要排放的主要污染物。（2）难降解、易生物蓄积、长期接触对人体和生物产生危害作用的污染物，应特别关注持久性有机污染物。（3）国家或地方要求控制的污染物。（4）反映地下水循环特征和水质成因类型的常规项目或超标项目2、Ⅱ类建设项目Ⅱ类建设项目预测因子应选取水位及与水位变化所引发的环境水文地质问题相关的因子。3、Ⅲ类建设项目Ⅲ类建设项目，应同时满足Ⅰ类和Ⅱ类建设项目的要求。（五）预测方法1、建设项目地下水环境影响预测方法包括数学模型法和类比预测法。其中，数学模型法包括数值法、解析法、均衡法、回归分析、趋势外推、时序分析等方法。2、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。3、采用数值法或解析法预测时，应先进行参数识别和模型验证。4、采用解析模型预测污染物在含水层中的扩散时，一般应满足以下条件：（1）污染物的排放对地下水流场没有明显的影响。（2）预测区内含水层的基本参数（如渗透系数、有效孔隙度等）不变或变化很小。5、采用类比预测分析法时，应给出具体的类比条件。类比分析对象与拟预测对象之间应满足以下要求：（1）二者的环境水文地质条件、水动力场条件相似。（2）二者的工程特征及对地下水环境的影响具有相似性。（六）预测模型概化1、水文地质条件概化应根据评价等级选用的预测方法，结合含水介质结构特征，地下水补、径、排条件，边界条件及参数类型来进行水文地质条件概化。2、污染源概化污染源概化包括排放形式与排放规律的概化。根据污染源的具体情况，排放形式可以概化为点源或面源；排放规律可以简化为连续恒定排放或非连续恒定排放。3、水文地质参数值的确定对于一级评价，地下水水量（水位）、水质预测所需用的含水层渗透系数、释水系数、给水度和弥散度等参数值，应通过现场试验获取。对于二级、三级评价所需的水文地质参数值，可从评价区以往环境水文地质勘察成果资料中选取，或依据相邻地区和类比区最新的勘察成果资料确定；对环境水文地质条件复杂而又缺少资料的地区，二级、三级评价所需的水文地质参数值，也应通过现场试验获取。二、地下水环境影响分析（一）概述前已述及，地下水环境影响评价工作从内容上大致可分为两类：一是注重建设工程对地下水水质及其介质环境的影响评价，二是与地下水有关的非污染型环境影响评价。早期的地下水环境影响评价工作，更注重三废排放对地下水造成污染，致使水质变差的可能性及程度。注重浅表地层的防渗隔污能力，即评价污废水下渗进入含水层，进而对地下水造成污染的可能性。近年来同时注重了建设工程造成的非污染性的生态环境影响。如：1.大面积的地面硬化会改变地表的入渗能力，减少地表水的下渗补给量，从而影响地下水资源的有效补给。城区附近或多项目连续建设时此类问题比较突出；2.某些工程因大量引水或排水，会使局部范围内的地下水位升高，造成土地盐渍化、沼泽化等，使生态环境发生改变。如水库工程尤其是平原水库及南水北调等类型的大型调水工程；3.因工程供水而大量抽取地下水，会导致地下水资源失衡、诱发地面沉降、地面塌陷等地质环境问题；4.建设工程对植被的破坏除产生地表生态环境影响外，也会影响地下水补给区的水源涵养能力。考虑以上诸多因素，环境影响评价工作不仅要研究分析含水层与包气带的地层结构、厚度、岩性及渗流过程中各种物理、化学作用的强弱，还要注重研究地下水的水量、水质、环境功能和社会利用价值。这其中涉及包气带、含水层、地下水类型、水动力场、水化学场等诸多水文地质因素。（二）分析评价的原则与思路地质环境条件分析是地下水环境影响分析和预测评价的基础，也是定性评价地下水环境影响的基本方法。污染评价和非污染的生态环境影响评价都离不开对地质环境条件的分析研究。地下水运动、赋存于含水介质中，其运动条件、形态，含水介质类型、结构构造，所处地域的地形、地貌条件及区域地质构造等多种因素，使得对地下水的分析研究十分困难。地下水运动及污染是一个缓慢的过程，污染物自身的转化以及与含水介质的作用都包含在这一过程中，在短期内往往难以完全弄清这些变化过程。因此，通过一定的模型，定量的分析模拟建设工程对地下水的影响过程，评价其影响结果是十分困难的。实际工作中，多是对产生污染的可能性、污染途径及可能的影响程度进行总体分析，进而提出防止污染物渗入地下的保护措施。这种做法基于：1.定量评价过于复杂，工作量大、费用高、周期长，定量评价不实用；2.评价工作的目的是控制污染，保护地下水环境；3.地下水环境一旦受到污染，将很难治理恢复；4.地下水是一种宝贵的资源，不管其环境容量如何，均不允许有污染物进入而产生人为污染。因此，分析污染物是否会进入地下水，通过什么样的途径进入，进入的速度相对快慢，会有什么样的污染物进入，将可能的结果分析提出，以警示建设者应该注意的问题；将可能的污染方式和途径分析清楚，以提出有效的污染防治措施。有此两点，评价工作的目的就基本达到了。(三)地质环境条件分析的基本内容环境影响评价工作，从水文地质条件方面必须阐述明确下列问题，以使参阅者能建立起工程建设地区的水文地质概念模型及对地下水应用功能重要性的认识。1.地表岩性情况说明包气带的岩性、厚度、结构、透水（阻水）性等。2.地下水类型说明工程建设区的地下水属于那个类型：①孔隙水、裂隙水、岩溶水；②潜水、承压水。3.含水层的基本情况说明含水层埋深、厚度、岩性、富水性、含水层分布及其稳定性等。4.地下水的补给、迳流、排泄条件说明补给来源、迳流途径、排泄方式和排泄途径等。5.水质概况介绍工程建设区的地下水总体水质状况。①自然环境下属于低矿化淡水、高矿化咸水或是高氟水、高硫酸盐水、高硬度水；②后期是否受到工业污染或农业、生活污染等。6地下水的开发利用介绍地下水的开发利用现状、用途、供水方式等。7.评价定性评价地质环境条件的敏感性及地下水资源的重要性。（四）分析评价的方法和步骤1.分析建设工程所在地段是否处于敏感地区和地下水环境条件的敏感地段，分析地下水的环境质量和用途，宏观确定建设项目选址的可行性。城市上游、主要供水水源地及其上游、旅游景观区、生态保护区等属于环境功能要求高的敏感地区；岩溶水分布区、山前冲洪积扇上部、现代河床与古河道等强渗漏区为地下水环境条件敏感地段。在这些地区应禁止上水污染严重的建设项目。必须建设时，应提高评价级别、评价标准和保护等级。含水层的水量大小和水质优劣，决定了地下水的利用价值。同时也确定了其功能的重要性。而我们更多的时侯依此来确定地下水的评价级别和保护等级，确定对工程建设的排污要求，制定对地下水的保护措施。地下水的水量是否丰富，首先取决于含水层的岩性和厚度：粗颗粒、空隙（不是空隙度）大的，富水性强。如粗砂、砾石含水层、裂隙岩溶含水层等；同一种岩性时，含水层厚度大的富水性强；其次取决于地下水是否有充足的补给来源和良好的补给通道。如临近地表水，有固定的压力水头进行补给，有较大的入渗、汇流面积等；补给渠道通畅，可以使地下水的交替循环加快，提高“三水”转化的速度，从而使含水层的富水性变强。更多的情况下，含水层也是补给通道的一部分或大部分。以上工作利用已有的勘查资料，基本能够做到。经过多年的勘察研究工作，各级政府对地质环境条件的敏感性、地下水功能的重要性进行了划分，并制定了相应的防护措施。收集利用这些资料，基本可以完成上述工作。例1：XXX改装厂建设工程环境影响评价该建设工程位于泉水直接补给区的强渗漏带；在城市总体规划上，属于“生态保护隔离带”，是非建设区；在环境保护规划上属于“地下水一级保护区”，环境条件非常敏感。该项工程不符合地方发展建设规划，不符和环境保护规划，严重影响泉水的渗入补给。工程建设对地下水的水质、水量，对当地的生态环境、人文环境均具有不可接受的影响。因此，该工程选址不当，工程建设不具环境可行性。在该类地区，若本着以开发促保护，做一些保护性开发项目时，应就地下水影响进行专门的地质环境影响评价工作。例2：XXX焦化厂建设工程环境影响评价某市位于一较大型的山间盆地内，地表、地下水均较缺乏。水资源缺乏已成为制约该市经济发展的主要因素之一。仅有的少量优质岩溶地下水位于城市上游数百平方公里的石灰岩分布区，建设有多个供水水源地，是该城市居民生活用水的主要供水水源。该建设工程就选址于该片石灰岩出露区。厂区石灰岩裸露地表，基本无覆盖层。其上游有两个水源地，下游有三个水源地，相距不过数公里。该建设工程位于水源地二级保护区内，地质环境条件十分敏感。按照国家环保局、卫生部、建设部、水利部、原地矿部1989年7月10日制定的《饮用水水源保护区污染防治管理规定》第三章第十九条规定，饮用水地下水源各级保护区及准保护区内必须遵守下列规定：二级保护区内（对于潜水含水层地下水水源地）：1.禁止建设化工、电镀、皮革、造纸、制浆、冶炼、放射性、印染、染料、炼焦、炼油及其有严重污染的企业，已建成的要限期治理，转产或搬迁；2.禁止设置城市垃圾、粪便和易溶、有毒有害废弃物堆放场和转运站，已有的上述场站要限期搬迁；3.禁止利用未净化的污水灌溉农田，已有的污灌农田要限期改用清水灌溉；化工原料、矿物油类及有毒有害矿产品的堆放场所必须有防雨、防渗措施。因此，该项目不符合国家对地下水保护的有关规定，对城市重要水源地危害明显，该工程选址不当，工程建设不具环境可行性。例3：XXX大型石油化工企业地下水环境影响分析这是一个早期环评工作不够，对地质条件认识不清，选址不当的实例。其厂址选在大片石灰岩分布区的地下水富集带上，虽有较丰富的地下水可取，但环保工作相当难做。厂区覆盖层极薄，局部基岩裸露，防渗隔污能力极差，尽管公司投入了大量资金，做了大量的环保工作，但数十平方公里的厂区，实在无法杜绝油和废水的跑、冒、滴、漏。现实情况是：工程对厂区及下游地下水造成了较严重污染，局部地段石油类污染相当严重，致使水源地报废。需要特别指出的是地下水及含水介质一旦被污染，治理难度非常大，这是当今世界发达国家也未解决的难题。如果厂址不是选在富水地段上，而选在下游粘土层较厚的地方，如果工程兴建前进行必要的地质环境勘察论证工作，从地质环境角度采取一些预防措施，也许就可以减少现今高额的环保投入和污染治理费用。2.分析建设工程所在区域的地形地貌、地质构造、水文地质单元，建立区域地下水补、迳、排概念，籍此分析地下水可能的污染方式、途径、影响范围和污染发展方向。分析研究建设工程对地下水的污染方式和途径是评价地下水环境影响，提出预防治理措施的前提和依据。地下水污染的途径是多样的，地下水污染往往是几种途径同时作用的综合结果。分析评价时应分清主次，抓住主要的污染途径。（1）从渗入方式上分析，污染物可以通过渗坑、渗井经包气带点状污染地下水；也可以经过河流、渗渠线状（带状）污染地下水；还可以经灌溉、降水淋渗方式，以面状污染地下水。（2）按水力学特点可以是：①间歇入渗型，如降水淋渗、灌溉入渗等；②连续入渗型，如河渠、渗井等；③越流污染型，污染物通过弱透水层、天窗、井孔等进入相邻含水层；④迳流污染型，污染物跟随地下水一起迳流扩散，污染下游地下水。分析研究中应注意，天然条件下的地下水水质与原来的沉积环境和补给、径流、排泄条件关系更大。如一些地区的咸水、深埋的高矿化封存水等都反映了当时的沉积环境。大气降水、地表水对地下水水质的改造，仅限于浅部几百米深度内，即积极参与“三水”转化、交替循环快的那部分水。尤其是潜水含水层，交替循环快，水质好，是工农业及城市生活用水的主要水源，也是环评工作的主要研究对象。地下水的水化学场是水文地球化学学科研究的重要内容，可以通过水化学场的分析研究解决诸多水文地质方面的问题，如生成环境、影响因素、影响过程及地下水的补给来源等。因此对地下水的水质演变（时间、空间）规律的研究十分重要。例4：XXX垃圾填埋场建设工程环境影响评价问题：垃圾填埋场是否会影响西北部（下游）的奥陶系岩溶水。babac垃圾处理场区东南方向的第四系孔隙地下水一般沿地形坡向向东南径流。下伏的下寒武统馒头组地层岩性为页岩、砂岩夹薄层泥质白云岩，富水性差，视为不透水岩层。因此正常情况下，垃圾处理场区地下水不会影响工作区西北部的奥陶系裂隙岩溶水。但是，当垃圾堆放超过张夏组灰岩底板时，垃圾中的渗滤液就会透过张夏组灰岩向西北方向渗透，到区域北部与奥陶系灰岩接触时，就会影响奥陶系裂隙岩溶水。综上所述：只要垃圾堆放高度不高于a山上张夏组灰岩底板（标高78.21米），就不会影响区域北部奥陶系灰岩中的裂隙岩溶水。3.分析建设工程所在地的包气带类型、岩性结构、渗透性能等，分析污染物可能的污染途径及形成污染的难易程度。前已述及，包气带是潜水面至地表的那部分地质体，其中没有充满液态水，包含有与大气连通的气体。是地表水包括其它物质进入地下水含水层的必由途径。一方面起着保护地下水水质不受污染或少受污染的作用。另一方面，起着接受地表水补给，增加地下水资源量的作用。因此，包气带的环境功能十分重要。工程建设往往通过改变浅表部分，使污染物不易进入地下，而达到对地下水水质保护的目的。但这种改变又使包气带原有的结构和性能受到影响，从而造成非污染生态影响——更多的是减少了地下水接受入渗补给的面积，堵塞了入渗通道致使地下水接受的入渗补给量减少。影响包气带环境功能的主要因素有：地层结构、岩性、包气带厚度等。阳离子交替吸附、氧化还原、生物分解等作用，仅在污染强度小、非连续污染时起作用。对于连续性的较强污染源作用轻微，在实际工作中，一般都忽略了这些作用。多数情况下，污染物都是自上而下经过包气带进入含水层的，污染对象主要是包气带和浅部含水层。对地下水的污染程度，除受原始污染物的化学成分、浓度以及当地的降水、迳流、蒸发、蒸腾和入渗等条件影响外，还受包气带的地质结构、岩石成分、厚度、饱水度及对污染物的吸附滞留能力等困素的影响。一般说来，颗粒细密渗透性差，吸附能力强，则污染物迁移慢；反之，颗粒粗大松散，渗透性好，吸附性能差，则污染物迁移快，污染范围大。一般地讲，在岩溶裂隙水分布区、风化裂隙水分布区及河床、河漫滩、洪积扇顶部等孔隙水分布区，地表渗透性很强，污染物很容易随水流渗入到含水层中；在冲洪积扇中部、河流低阶地处，第四系沉积物颗粒变细、渗透性变差，对渗入水流有一定的阻隔作用，岩石颗粒对污染物有一定的吸附作用，可以在很大程度上阻滞污染物进入含水层；在冲洪积扇前缘、河流下游阶地上，第四系堆积物颗粒更细，往往有一定厚度的亚粘土层或粘土层分布，其渗透性能很弱，隔水隔污作用强，污染物很难渗入到含水层中。例5：案例1所介绍工程建设区位于河流冲积扇的轴部主河道带上，包气带厚20—30米，包气带岩性以中细砂类为主，局部为粗砂砾石。其下为岩溶十分发育的奥陶系石灰岩，岩溶地下水是当地的主要供水水源。虽然包气带厚度较大，但岩性颗粒较粗，渗透性能极强，大气降水、地表水极易通过包气带渗入地下，首先补给孔隙水，再补给岩溶水，包气带防渗隔污能力极差；案例2.3所介绍工程建设区地表石灰岩裸露，包气带岩性为岩溶裂隙非常发育的奥陶系石灰岩，地下水位埋深在50—80米之间。虽然包气带厚度较大，但基本无防渗隔污能力。在上述地质条件下，地表污染物会很快进入地下并迅速向下游扩展。案例3是已建成的工程，已证实了上述分析。4.综合分析工程所在地的环境水文地质条件，地下水的环境功能，就其敏感性、重要性作出结论。分析包气带入渗功能和含水层富水性及地下水质量，最终是为了确定工程建设区段的地质环境繁感性和保护工作的重要性，从而确定评价工作的评价范围、研究深度和工作等级。虽然目前还不容易定量的进行分析评价和描述，但应通过该部分的分析结论，明确地下水环境条件的繁感程度和水资源用途的重要程度。（五）分析评价工作中需注意的其他问题1.地下水是一种溶液，在渗流过程中形成区域性、复杂的地下水化学类型，自然条件下可形成高氟区、高硬度区及硫酸盐、氯化物的高浓度区，某些组分的超标，并不直接意味着建设项目的污染，应了解本地区的地下水化学背景。2.注意调查了解建设项目所在地的矿产分布情况。如石膏矿可溶出硫酸盐；某些非金属矿中可溶出砷、硫、磷等；铁矿中可溶出铁、锰等；金、汞、铅矿有共生性，可溶出重金属离子；含煤地层中地下的硫酸盐、总硬度、氟化物等含量偏高。3.建设项目特征污染物是一种污染物指示剂，应作为分析评价的重点。尤其应注意上、下游及距污染源不同距离各监测点的特征污染物的浓度变化，据此可以分析研究污染物的扩散方向、影响范围、污染程度及对保护目标的影响程度等。*王文*王文璟《地下水环境影响评价》1.松散岩类孔隙水孔隙水含水层根据成因不同，又可进一步分为：黄河冲积型、山前冲洪积型，山间谷地冲洪积型等类型。由于成因类型不同，其含水层和包气带性质差别很大。（1）黄河冲积孔隙含水层：主要分布在菏泽、济宁（西部）、聊城、滨州、东营等地。由于地处黄河下游，黄河进入平原区流速变小，携带粗颗粒物质的能力变弱。在山东境内主要沉积粘性土、粉砂等细颗粒物质。在古地理环境中，广大平原区逐渐下降，河流不断改道，使古河道带和古河道间带沉积物在空间上层迭交错分布，呈多层结构。该类地区水力坡度平缓（约1/5千～1/1万），含水层渗透系数小（1.0-0.01米/日），地下水水平径流速度十分微弱。地下水以垂直运动为主，即在当地渗入补给，又在当地蒸发排泄。一般，在0～60米深度内，地下水为潜水或微承压水，与大气降水垂直交替作用密切，主要富集浅层淡水。浅层淡水以下，地下水垂直运动和水平运动都十分滞缓，一定的古地理环境中形成的咸水体在浅层淡水下普遍分布，因而造成咸水、淡水在垂直方向上的多层结构。（2）山前冲洪积孔隙含水层主要分布在鲁中南山区北部胶济铁路沿线以北、南四湖京杭运河以东及郯城以南的山前冲洪积平原。其沉积物来源于鲁南山区，含水层颗粒以中粗砂为主。地下水除接受大气降水渗入补给外，还接受来源于山区的地表水的渗入补给，以及来自山区的侧向迳流补给。该类地区含水层渗透能力强，地下水迳流快，地下水水质好、水量大，是工农业及城镇生活用水的良好水源，虽同属平原，但与黄河冲积平原相比，其地质、水文地质条件差别很大。在河流出山口附近称为冲积扇的“首部”或“顶部”，在这里沉积物颗粒粗，含水层岩性为中粗砂和砂砾石，单层厚度大，层次较少；离开山区至冲积扇中部，沉积物颗粒逐渐变细，垂直方向上呈现韵律变化：多层中细砂、中粗砂、粗砂砾石相间排列。上部为潜水含水层，下部为承压含水层；再往下游或向两侧至冲洪积扇前缘或边缘地带，沉积物颗粒更细，以粘性土层为主，中细砂、粗砂层较薄，呈多层次夹在粘性土层中。横向上，冲洪积扇的边缘地带，沉积物颗粒也较细，这里往往是两个相邻冲洪积扇相互迭置、交替沉积的地段，其颗粒细小，无良好含水层。（3）山间谷地冲洪积孔隙含水层山区河流在山间盆地、谷地中都沉积一定厚度和宽度的砂砾石层，称为山间河谷冲洪积孔隙含水层。这类含水层沿河谷呈长条形分布，发育的宽度和厚度受地质构造条件控制。该类含水层主要依靠地表水渗漏补给和两侧山区裂隙水的侧向补给，降水入渗补给处于次要地位。河谷冲洪积含水层是山区地下水的重要富集部位，也可形成供水水源地。2.碳酸盐岩类裂隙岩溶水碳酸盐岩的特点是其本身可被水流溶蚀，形成溶蚀裂隙、溶孔、溶洞等。在山东能够形成供水水源地的主要指寒武、奥陶系石灰岩，主要分布在沂沭断裂带以西的鲁中南地区。以济南、章丘、淄博、泰安、莱芜、枣庄、临沂及滕州、兖州一带最具代表性。寒武系下统为厚层页岩夹灰岩，中上统为石灰岩夹页岩。寒武系总厚度600～1400米，下奥陶统为厚层白云质灰岩，中奥陶统为厚层质纯灰岩，总厚度400～1100米。岩溶水富集的最大特点是开采资源的不均匀性，碳酸盐岩广泛出露的山区是岩溶地下水的补给区，可充分接受大气降水的入渗补给，但蓄存条件差，补给区向下游迳流通畅，地下水开采资源较贫乏，往往造成人畜饮水困难，灌溉用水不足。岩溶水迳流至下游排泄区，则开采资源十分丰富，往往有大泉出露，形成大、中型供水水源地。同一个岩溶水水文地质单元中，开采资源贫富差异十分突出。在石灰岩裸露区，其地表岩溶发育，有利于大气降水的入渗补给，在石灰岩浅埋区，覆盖物厚度多在数米至数十米之间，沉积物多为山前冲洪积的粗砂砾石及中细砂或粘土等，分布极不均匀，规律性差，往往也具有较强的渗透性，亦是岩溶地下水的主要补给区。济南泉域的玉符河下游和十六里河一带（兴济河下游）均属此类情况。岩溶地下水无论是水平方向还是垂直方向迳流速度都很快，地表污染物一旦进入含水层，便会在迳流作用下迅速扩散，形成大面积的地下水污染。3.决状岩类风化裂隙水主要指变质岩、岩浆岩、碎屑岩分布区的风化裂隙水。鲁中南山区除碳酸岩地层和河谷冲积层分布范围之外的基岩区均属此类型。鲁东山区除小范围的大理岩和河谷冲积层外，大面积分布的也是变质岩、岩浆岩风化裂隙水。上属岩石不具可溶性，岩石表层在物理风化、生物风化作用下出现裂隙。坚硬岩石分布区的风化深度一般在10米左右，松软岩石分布区风化深度可达20米左右，在断裂、褶皱等构造破碎部位，裂隙发育深度更深一些，但范围很小。风化裂隙从地表向深部发育逐渐减少，直至消失。深部为致密坚硬岩石成为隔水底板，裂隙水含水层接受大气降水渗入补给，在发育深度内作浅部循环，顺山坡向沟谷以下降泉的形式排泄，补给地表水。风化裂隙水受季节影响明显，雨季含水层迅速得到补充，水位抬升，向下游迳流速度加快，在山脚下形成细细的泉流。雨季一过，顺山坡由上到下，裂隙含水层逐渐疏干，泉流逐渐减小直至干涸。裂隙含水层富水性差，一般不具有集中供水意义，只适合分散的居民用水或少量的农业用水。但裂隙水对维护山区植被生长、保护山区生态环境作用十分重要。三、Ⅰ类建设项目环境影响预测（一）溶质在地下水中运移的弥散理论图4-4各向同性、一维均匀流场中示踪剂扩散示意图（a）连续供应示踪剂（b）瞬时点源图4-4各向同性、一维均匀流场中示踪剂扩散示意图（a）连续供应示踪剂（b）瞬时点源通过下述两个例子，可以在宏观上了解水动力弥散现象的基本特征。1、设含水层均质各向同性，水流沿x方向均匀流动，含水层中的示踪剂物质起始浓度C0均匀分布。若在一钻孔中瞬时注入浓度为Ci的示踪剂，在钻孔下游就会发现示踪物质不仅随水流一起运动，而且逐渐分散开来，超出了按平均实际流速所预计到的范围。随着时间的推移，示踪剂占据的范围越来越大。示踪物质不仅有沿流动方向的纵向扩展，还有垂直水流方向的横向扩散。不同时刻示踪剂浓度的分布见图4-4。图4-5一维驱替的穿透曲线2、考虑均质砂柱中饱和的水流运动。设在某一瞬时t0,用含有示踪剂浓度为C0的溶液去驱替砂柱中原来的溶液。在砂柱末端测量示踪剂的浓度变化C(t),绘制示踪剂相对浓度C(t)/C0与时间t的关系曲线(见图4-5)，并称之为穿透曲线。若不存在弥散现象，那么穿透曲线应如图4-5中虚线所示的形式，即有一个以平均流速移运的直立锋面。但实际观测到的曲线都具有图4-5中实线所示的形式。穿透曲线呈S形，在两种不同浓度的流体之间存在着一个不断加宽的过渡带。图4-5一维驱替的穿透曲线由此可见，在流动过程中示踪剂物质要逐渐扩展并不断地占有流动区域越来越大的部分。就宏观扩展而言，示踪剂占据了超出按平均流速所应分布的范围；就微观的扩展而言，是由于携带不同浓度溶质的流体质点微观流速的差异使溶质逐步混合，过渡带逐渐扩展，浓度趋于平均。这是一个不稳定的、不可逆转的过程。就是说，这一过程是随时间变化的，而并不能用逆转流动来返回到示踪剂分布的原始状态。水动力弥散是大量的单个溶质质点通过孔隙的实际运移与发生在孔隙中的各种物理和化学现象的宏观反映。通常，造成弥散现象的主要原因包括流体的流动、多孔介质复杂的微观结构、分子扩散、流体性质的变化（如密度和粘度变化对流速分布的影响）、液相和固相间的相互作用、溶质本身的物理化学作用等。但其中主要是机械弥散和分子扩散这两种物质运移过程同时作用的结果。实际上，机械弥散和分子扩散是同时存在的，两个过程之间的划分完全是人为的。当溶质在多孔介质中流动时，机械弥散和分子扩散以不可分割的形式共同起作用，两者的综合结果称为水动力弥散。当流速较大时，机械弥散在水动力弥散中起主要作用，这是常见的情况；当流速很小时，分子扩散作用在水动力弥散中的地位变得更重要。显然，机械弥散和分子扩散都会使溶质既在平均流速方向扩散又沿垂直于平均流速的方向扩散。前者称为纵向弥散，后者称为横向弥散。（二）溶质运移方程由物理学的知识可知，溶质在自由溶液中的扩散服从Fick定律。该定律表明：单位时间通过单位面积的溶质的质量与该面积上的浓度梯度成正比，即(4-14)式中——溶质在自由溶液中的扩散通量；——溶质在自由溶液中的扩散系数，为与溶质类型、温度等因素有关的系数，当浓度较低时，可认为与浓度无关。——溶质在溶液中的浓度梯度；理论和实验研究证明，在多孔介质中，溶质的扩散也可用Fick定律表示。考虑到固体颗粒的存在，溶质在多孔介质中的扩散通量可以表示为(4-15)式中——为溶质在多孔介质中的扩散通量，表示在单位时间内通过单位面积多孔介质的溶质质量。———土壤体积含水率，对于饱和土壤即为土壤孔隙度；——溶质在多孔介质中的扩散系数。常称为有效扩散系数；根据质量守恒原理，在均质各向同性非饱和介质中，溶质运移的基本方程可以描述为(4-16)上式左端项表示单位体积多孔介质中溶质质量随时间的变化率。右端第一项为弥散项，表示在水动力弥散作用下单位时间内单位体积多孔介质中溶质质量的变化；右端第二项为对流项，表示在对流作用下单位时间内单位体积多孔质中溶质质量的变化；第三项为源汇项，表示除对流和弥散作用外的各种物理化学作用所引起的单位体积多孔介质内溶质质量随时间的变化率。表示变量的散度。式(4-16)称为水动力弥散方程，或称对流弥散方程。在图（4-4）描述的流场中，式(4-16)可写为(4-17)式中：——污染物在液相中浓度；——方向的平均流速；——有效扩散系数；——源汇项的污染物浓度；——单位体积的源汇项的体积流速；——有效孔隙度；——N个不同的反应中第k个反应的溶解污染物的产率。（三）初始条件和边界条件上述水动力弥散方程描述了溶质在多孔介质运动过程中的质量守恒，但要确定一个水动力弥散问题的解，即求得研究区域内的浓度分布C，还需具备以下条件：a、空间区域Ω和时间区域[0，T]，即确定出问题的研究时空范围；b、给出研究区域内的所有水流运动参数和溶质运移参数，如多孔介质的有效扩散系数(Dij)、纵向弥散度（αL）、横向弥散度（αT）等；c、定解条件，包括初始条件和边界条件。1、初始条件是指在初始时刻t=0时研究区域Ω内各点上的浓度分布(4-18)2、边界条件通常是指在研究区域的边界线上溶质浓度或浓度通量的变化情况。下面为几种常见的水动力弥散问题的边界条件。①若在边界处,溶质浓度已知为，则边界条件称为已知浓度边界或称Ⅰ类边界，可表示为：(4-19)对于边界流速比较大的已知浓度的入渗问题，经常可以表达为这类边界条件。②若在边界处，已知浓度梯度，称为Ⅱ类边界，即：(4-20)式中：q是已知函数，ni是方向余玄，当多孔介质的外界为隔水、隔溶质的不透水岩体时，通过边界的流量与溶质通量都为0。此时q=0。③若给定边界上的浓度及梯度，称为混合边界或称Ⅲ类边界，即：(4-21)式中，g为已知函数。左侧第一项为弥散通量，第二项为对流通量。（四）溶质运移方程的求解方法及其应用由溶质运移方程（4-17）、初始条件（4-18）和边界条件（4-19、20、21）确定的定解问题，可以求得解析解，用于溶质在均匀一维流场中的扩散预测。但这种理想的水流在自然界中很少存在。实际工作中，常用均质、各向同性含水层中的饱和二维流来概化实际上为三维运动的地下水模型，再考虑到复杂的边界条件，对于实际的地下水污染问题，其定解问题非常复杂，解析解求取非常困难。1、解析解下面介绍一个适用于承压含水层中一维稳定流二维水动力弥散平面连续点源问题的解析解，供参考使用。（4-22）式中：x,y—计算点处的坐标位置；t—时间，d；C(x,y,t)—t时刻点x,y处的示踪剂浓度，mg/L；M—承压含水层的厚度，m；mt—单位时间注入示踪剂的质量，kg/d；u—水流速度，m/d；n—有效孔隙度，无量纲；DL—纵向弥散系数，m2/d；DT—横向弥散系数，m2/d；—第二类零阶修正贝塞尔函数（查表）；—第一类越流系数井函数（查表）；2、数值解实际工作中常采用有限差分或有限单元等数值解法解决这些问题。溶质运移问题数值解法的基本思路是把连续的问题离散化，将描述溶质运移的偏微分方程式（4-17）用一组线性方程来代替，把相应线性方程组的解作为原问题的近似解。其优点是易于处理非均质问题和具有复杂边界形状的问题。通过近二十年的研究，随着计算机技术的不断发展，国际上已经形成了一批非常有影响的地下水模拟软件，如MODFLOW、visualMODFLOW、MT3D、MODPATH、FEFLOW等，这些软件解决了以往工作中复杂的数学计算，大大提高了计算精度和计算速度，减轻了研究人员的劳动时间，提高了劳动效率，为解决问题提供了新的技术和手段，成为未来地下水研究的一个技术手段。其中，美国地质调查局（USGS）开发的MODFLOW和德国WASY公司开发的FEFLOW分别为有限差分法和有限元法模拟地下水运动的代表。利用模拟软件进行地下水环境评价都是通过建立水质模型来实现的，具体工作步骤如下：（1）明确工作目标和任务根据所要考察的实际水文地质问题确定所研究的目标和任务，进而对预计的研究成果精度提出恰当的要求。（2）收集资料与野外调查明确水质模型的范围，对区域地质背景、水文地质背景进行调查，查明含水介质条件、地下水流动条件和研究区的边界条件三方面内容。收集研究区内的地层、岩性、构造、第四纪地质及地貌资料；收集区内地表水体相关资料，包括河流的流速、流量、含砂(泥)量、河床淤积速度，地表水的水位、水质、蓄水量及其渗漏补给地下水量；收集区域土壤、植被、农作物相关资料，分析包气带水的运移特征及其水质特征；查明地下水的补给、径流、储存和排泄条件，分析地下水水动力、水化学特征及含水层富水性变化规律；分析区域大气降水和蒸发的时空分布特征及降水入渗条件；分析区内水循环特征，分析大气降水、地表水、包气带水与地下水的相互转化特征及其水均衡要素。在此基础上查明含水层(目的层)系统的结构及其内部水量分配条件、含水层系统裸露区的入渗条件、含水层系统垂向水量交换条件和侧向水量交换条件、地下水在不同时期(枯、平、丰水期)和不同开采条件下的渗透水流状态以及地下水在天然状态和开采条件下的水均衡条件、地下水水化学背景、地下水污染、水资源开发利用状况等等。根据所收集的现有资料，对模型所含的参数和定解条件进行初步的分析，明确还需为获取必要信息所进行的调查研究工作。在此基础上，制定和设计出为获得这些参数和条件所必须进行的勘探和试验，包括需要增加的钻探工作量、抽水试验或野外弥散试验的布置，室内水质分析等。（3）选择模型根据模型使用目的选择所需要的模型。对流-弥散模型考虑了水动力弥散的作用，能比较精确地刻画过渡带的浓度分布，比纯对流模型更加符合实际。对于时空范围大的水质问题，或对研究区的精度要求不太高时，可选用较简单的纯对流水质模型，这样就避免了因确定水动力弥散系数而带来的困难。对于局部的水质问题或者精度要求较高的水质问题，必须用对流-弥散模型，它能反映污染物在含水层中的时空分布规律。根据收集资料和野外调查结果，分析计算区内的水文地质条件，确定计算区的范围、含水层的结构及地下水流动方程的类型。如，含水系统是单层的还是多层的；含水层是承压的、无压的，还是承压-无压的；多层结构的层间水力联系是面状越流、“岩性天窗”勾通，还是两者兼有；含水层是均质结构、二元结构，还是多层非均质结构，等等。（4）现场试验初步确定了地下水水质模型的基本类型后，经常碰到的问题是缺乏某些资料，如长期地下水位观测资料、水质统测资料、某些水文地质参数、源汇项等。水位和水质资料的缺乏可以补充观测网点，增加观测时段来收集；水文地质参数的缺乏，根据模型的要求，选用经验值或进行抽水试验、示踪剂注入的弥散试验等方法来获得。地下水补给来源主要有降雨入渗、灌溉入渗、渠系渗漏、越流补给等，主要通过经验公式计算得出；地下水的排泄方式主要有侧向径流排泄、潜水蒸发排泄和人工开采，主要利用经验公式和野外调查获得。（5）模型建立根据研究区的基本情况和收集到的资料建立数学模型，数学模型包括研究区的水文地质条件、初始条件和边界条件。由于不同的水质模型以及不同的计算方法需要不同的计算机程序，根据具体的数学模型选用合适的计算软件程序。但由于水文地质条件的复杂性很难用一个通用的程序来解决，我们要根据实地的水文地质条件，提出能符合实际的仿真模型，结合已有的水质模型程序或软件，经过适当的修改、补充，输入研究区的主要数据，得到研究区的仿真模型。对流-弥散模型输入的主要数据包括：①含水层的几何参数，包括边界形状、顶底板高度等。②各剖分结点的初始水头与初始浓度，对于未知的结点值可通过相邻结点上有关值插值获得。③源汇项：抽水井（或注水井）的位置和强度，河流、地表水体的位置及补给量，灌溉回归水的分布与强度，各污染源的位置以及各源汇项的水质等。④水流方程的边界条件（如一类边界、二类边界或流量边界分布）与水质方程的边界条件（如等浓度边界）。⑤各种水文地质参数的估计值，包括给水度、弹性给水度、渗透系数、降雨入渗系数、灌溉回归入渗系数、纵向弥散度、横向弥散度、分子扩散系数等。⑥水位、水质动态的长期观测资料，或野外试验期间水位与水质动态的观测资料，主要用于模型校正。（6）模型校正及运转将各种水文地质参数的估计值与边界条件、初始条件等各种有关数据代入水质模型中，模拟已有的污染过程，将各观测孔的计算水位值或示踪剂浓度值与实测的水位值或示踪剂浓度值之差的平方求和作为目标函数，当目标函数极小时就称模拟结果较优。要达到模拟结果较优，需要对参数进行反复修正，但必须符合水文地质的约束条件，最终得到一个能够代表该区域实际情况的水质模型。为了提高模型的仿真性与可靠性，可用其他时段的观测资料对已模拟的参数和边界条件进行检验。（7）模型预测经过反复校正或检验后可获得一个仿真的水质模型。结合所研究问题的具体任务与目标，可操作水质模型使其运转。根据不同的条件预测水质的发展趋势，提供各种趋势的效果，管理部门可通过对比各种方案的不同效果，作出相应的对策，从而达到地下水管理与规划的目的，同时有效地控制地下水污染过程。例7XX炼油厂地下水石油污染模拟1、地下水流数值模型的建立及求解分析研究区的水文地质条件，收集和整理相关的水文地质资料，在此基础上建立研究区水文地质概念模型(图4-6)和地下水流数值模型。运用VisualMODFLOW对模型进行求解，并根据实测资料对模型进行了检验和校正，拟合程度达到模拟要求，进而为地下水流溶质运移模型的建立打下基础。1.1水文地质概念模型含水层结构概化：从含水层结构上来看，研究区为多层结构区，可分为潜水含水层和承压含水层。根据实测资料，区内潜水埋深一般1—5m，含水层厚度一般24—36m。承压含水层厚度在104—112m之间，潜水及承压水之间夹有平均厚度在5—10m左右的粘质砂土、粉质粘土和粉砂质土弱透水层。本次研究把潜水和承压水作为计算目的层。通过分析钻孔资料和水文地质调查资料，将含水层概化为非均质、各向同性含水层，而局部可以视为均质。模拟区地下水的水动力条件可以概化为非稳定的三维流。研究区边界条件概化：研究区占地面积35km2。研究区四周边界定为第一类边界条件，边界水位均由地下水位长期观测资料插值获得。计算区上界面与大气接触，在该面上发生大气降水入渗补给、灌溉入渗补给、渠系渗漏补给、潜水蒸发排泄等水量交换，可概化为潜水面边界，下界面为承压水底界，岩性主要为粘土和粉细沙，孔隙不发育，地下水径流滞缓，与下部含水层间水量交换微弱，可概化为隔水边界。研究区源汇项概化：研究区包括承压含水层和潜水含水层。其中，潜水含水层主要接受大气降水补给、灌溉入渗补给和渠系渗漏补给、侧向渗流补给。地下水消耗项主要是蒸发排泄和人工开采、侧向径流排泄。初始条件概化：结合研究区长期水位观测孔、民井(孔)的实测水位资料，绘制研究区在初始时刻的等水头线，确定初始流场。1.2地下水流数学模型根据前述的水文地质概念模型，研究区地下水三维非稳定流数学模型如下：(4-23)(4-23)1.3模型离散化及基础资料的给定（1）空间的离散化研究范围是一个规则的矩形区域，长×宽=7000m×5000m，共35km2。将研究区平面上分为88行×98列，每个单元长宽都是11m，垂向上剖分为3层，其中潜水含水层1层，弱透水层1层，承压含水层1层，地形高程以散列点的形式输入到模型中，然后运用Kriging插值法进行赋值。（2）时间的离散化选取2008年1月1日为模拟的起始时间，2008年12月31日为模拟的终止时间。每个月为一个应力期，应力期内每三天作为一个时间步长，严格控制每次迭代的误差。在每个应力期保持含水层补给和排泄强度不变。（3）初始条件的输入初始水位采用2008年1月统测的分层观测水位，将实测水位以散列点的形式输入到模型中，然后利用Kriging插值即可得到每一层各节点的初始水位值，从而得到研究区数值模拟的初始流场，其中弱透水层的初始水位取上下两个含水层水位的算术平均值。（4）边界条件的输入研究区四周边界都概化为第一类边界条件，每个月中旬的水位值作为水位观测值输入到VisualMODFLOW中。（5）水文地质参数的初值本次数值模拟所涉及的水文地质参数包括潜水含水层、弱透水层及承压水含水层的渗透系数、潜水的给水度、承压水的弹性释水率。本次工作中，收集整理了大量的非稳定流抽水试验资料，结合研究区地质、水文地质条件将以上资料所得参数输入到地下水流模型中。（6）源汇项的处理潜水的补给来源包括、降雨入渗补给、灌溉入渗补给和渠系渗漏补给，其中侧向径流补给和渠系渗漏补给占主导地位。研究区地下水排泄方式包括侧向径流排泄、潜水蒸发排泄和人工开采。承压水在天然状态下的补给来源主要是接受潜水的越流补给、区外的侧向径流补给，人工开采是其主要的排泄方式。潜水对承压水的越流补给属于含水层内部的水量交换，不作为源汇项处理。研究区内的补给和排泄按补给强度和开采强度处理，人工开采按单井开采流量计算。1.4数学模型的识别、验证（1）模型识别此次研究把2008年1月至2008年6月的开采量及各种水文地质资料代入模型，以各长期观测孔的观测水位与模型相应位置相同时刻的计算水位间的误差平方和最小为目标。通过调整分区参数值使二者之间的差值尽量小，并据此来判断所用水文地质参数及分区是否合理。经反复调整参数，获得了较为满意的水文地质参数。（2）模型验证通过识别后的模型基本能反映实际的地下水流运动状态，在此基础上，将2008年1月到2008年12月所有的开采量和水文地质资料带入模型，用全年的数据来检验所选水文地质参数是否合适。经检验，各观测孔实测水位与计算水位差值的绝对值绝大多数小于lm，如图4-7所示，表明各观测孔的水位计算结果与实测结果吻合很好，充分验证了所取参数的合理性。同时对比2008年12月潜水和承压水的实测水位与模型计算水位，如图4-8可以看出模拟流场与实际流场的变化趋势基本一致，在大部分地区拟合效果均较好，能够较真实地反应研究区的地下水运动特征，可以运用到地下水水质模型中。2、地下水水质模型及预测通过VisualMODFLOW中的MT3DMS模块计算污染物质的运移情况，可以求出污染物在地下水系统中的变化规律，预测研究区污染物质在不同时刻、不同的情况下所导致的地下水污染程度。图4-7各观测井水位拟合图图4-8模拟流场与实际流场对比图2.1溶质运移数学模型根据研究区的具体条件，采用下述的溶质运移模型。（4-24）（4-24）以上即为溶质运移的数学模型，该数学模型包括弥散项、对流项、吸附项及源汇项。2.2水质模型的建立水质模型是以水流模型为基础建立的，水质模型的概化与所建立的水流概念模型相符。本次水质模拟区范围、含水层结构、边界类型划分、源汇项的概化均与水流概念模型相同，流体概化为不可压缩的均质流体，粘度和密度均为常数。（1）模拟因子的选择本次研究分三种不同的情况来预测研究区污染物的运移情况，在预测正常工况和突发事故的污染情况时，选择保守性示踪剂。考虑污染物质在含水层中的反应和吸附时，选择非保守性示踪剂。（2）边界条件、初始条件本次模拟主要计算炼油厂厂区和废渣场在易发生石油泄露的区域，石油污染物大面积泄露而导致的地下水污染。研究区其它地方地表及地下水中有机物含量很少，可以忽略。因此，研究区包括边界上的模拟因子初始浓度可以概化为0mg/L。研究区水质模型选定2008年1月1日作为初始时刻，初始时刻含水层中污染物的浓度为0mg/L。（3）模型参数溶质运移模型所涉及的参数中含水介质的有效孔隙度(n)由试验所得n=0.23。下面将其它参数的取值作一说明。①地下水渗流速度按照公式计算地下水渗流速度。计算值为0.04m/d②纵向弥散系数的确定为了得到溶质运移模型需要的弥散参数，本次研究结合抽水试验进行了野外弥散实验，同时取两个场区的土样，采用一维土柱弥散实验法，进行了室内土柱弥散实验。两个弥散实验得到的纵向弥散度相差很小，潜水含水层中的纵向弥散度为1.541cm，承压含水层中的纵向弥散度为1.47cm。模型计算中用到的弥散参数是在参考了Gelhar等人关于纵向弥散度与观测尺度关系的理论基础上，根据污染场地的研究尺度得出。潜水含水层纵向弥散度选用6m，承压水含水层纵向弥散度选用5.74m。③其他参数选用经验值。（4）溶质运移模型的计算溶质运移模型选用VisualMODFLOW的MT3DMS模块进行计算。2.3研究区地下水石油污染物的预测以炼油厂为例，预测地下水中石油污染物的迁移转化情况。（1）方案介绍在现状供水量开采条件下，确定主要污染源分布位置。污染物影响范围参照苯的检出下限值0.0006mg/L作为影响范围下限值；污染超标范围根据《生活饮用水卫生标准GB5749—2006》中苯限值为0.0lmg/L确定。模型选择苯成品罐区和装卸栈台作为污染物泄露区，见图4-9，在泄露区的外围附近设置一组浓度观测井，用来测定不同时间泄露区附近地下水中污染物的浓度变化、及污染晕的扩散范围，选择模型中心位置设定泄露区，同时，在泄露区的周围也设置了一组浓度观测井。水质模型运行时间从2008年1月1日到2008年12月31模型计算过程需要输入弥散、对流、源汇项和吸附作用等参数。其中纵向弥散度是在弥散实验的基础上综合考虑研究区尺度效应的影响后确定。吸附作用参数采用经验值。此次模型计算没有考虑污染物在地下水中的反应，故不考虑反应项的影响。（2）不同时段污染物的运移情况图4-10分别表示炼油厂污染物质运移180天和365天的污染晕范围，表4-28列出了模型计算的炼油厂地下水中污染物的运移范围。由于地下水天然水力坡度仅0.0015，石油污染物形成的污染晕在一年内主要是向四周扩大，并未明显随地下水总体流动方向产生运移。图中外围的两根红线分别代表浓度为0.01mg/L的污染物超标范围和浓度为0.0006mg/L的污染物影响范围。如图所示，废渣场地下水在180天的时候只是受到了轻度的污染，污染物浓度值很小，中心位置的浓度为850mg/L。一年以后地下水中的污染物运移范围进一步扩大，浓度递增显著。中心位置处不但浓度高达3900mg/L，而且范围扩大了近100倍。污染物浓度逐年线性增加，若不及时治理，污染范围会进一步扩大。图4-10不同时刻炼油厂污染晕范围图4-11和图4-12表示污染物在垂向上的运移情况，表4-29列出了不同时刻污染物在垂向上的运移情况。污染物质经过180天的运移，只是在潜水的表层有少许积累，但是其影响范围却已经到达潜水含水层的中部。运移一年以后，垂向上的影响范围没有显著的增加，可是潜水表层的污染物浓度明显增加，污染物在横向和纵向上得到了积累。图4-11不同时刻废渣场的垂向污染晕图4-12不同时刻炼油厂的垂向污染晕（3）浓度观测值污染物泄露区周围分别设置了潜水和承压水两组浓度观测孔，用来观测示踪剂浓度随时间的变化情况，观测孔位置分布情况见图4-13，各浓度观测值见图4-14和4-15。由于炼油厂潜水2号观测孔设置在潜水表层，3号观测孔设置在潜水中部，运移一年后，如图4-14所示，炼油厂2号观测孔中的最大浓度值为56.2mg/L，3号观测孔中的最大浓度值仅为0.015mg/L，而承压水观测孔中的浓度最大值在1×10-25mg/L。这一点完全说明了石油污染物经过一年的运移，只是在潜水含水层表层积累，并未大量向下运移。同时可以看出，由于含水介质吸附作用，地下水被污染后100天内浓度并没有显著增加。随后，在最靠近污染晕中心的炼油厂潜水2号观测井中，吸附量达到饱和，污染物的浓度成倍增加，形成了污染物在该含水层的积累。图4-13废渣场和炼油厂浓度观测孔位置示意图图4-14炼油厂观测孔浓度观测值图4-15废渣场观测孔浓度观测值四、Ⅱ类建设项目环境影响预测（一）地面硬化对水源涵养的影响工程建设往往要进行大面积的地面硬化，这些活动会改变地表的入渗功能，减少地面水的下渗补给量，从而影响地下水资源的有效补给。这种影响在城区附近多项目连续建设时比较明显。连续的大面积地面硬化会使本应渗入地下的水流转变为地表迳流，而造成城市洪涝灾害，同时影响地下水资源的有效补给，使水资源不足、泉水断流等。建设工程地面硬化对水源涵养的影响评价，目前没有成熟定型的评价方法。总结以往工作，可循如下思路进行：1.确定工作的目的任务（1）研究建设工程是否对地下水资源补给产生影响；（2）这种影响的程度如何；（3）产生原因是什么，影响因素有哪些；（4）应采取什么样的预防治理措施。2.工作思路从岩性结构研究包气带的入渗能力。当建设区面积比较大时，这种入渗能力有分区性，垂直方向上也有分带性。应通过一定的方法手段对此进行较全面的了解。在此基础上做出建设区入渗能力分区，以此作为建筑物规划布局、地面绿化及建设截流增渗补源工程的依据。3.方法手段首先要充分收集利用以往的勘查资料。但以往的地质勘查工作受勘查目的、勘查精度所限，往往只对区域性的宏观规律勘查研究较多。其研究范围往往从数百平方公里到数万平方公里，而对局部地段的地质构造、地层结构、岩性组成、包气带厚度、入渗性能等均研究不足，所掌握资料远不能满足“地面硬化对水源涵养的影响评价工作”的需要。因此必须投入一定的勘查工作，如调查、测量、试验、物探、钻探等。（1）环境地质综合调查:主要调查建设区及其周围的地形、地貌、地层、构造、岩性结构、水文、植被及井、泉等水文地质情况。（2）测量：指对主要地质点、水文点的高程和坐标测量。（3）试验：必要的抽水试验、渗水试验、连通试验等，如单环法、双环法、示踪法等。（4）物探：主要用于确定断层构造、地层结构、含水层富水性等。（5）钻探：掌握地层的结构和岩性，并通过分层取样，获取地层的各项水文地质、工程地质参数。上述工作不是必须全部做，应根据评价工作要求和评价区复杂程度有选择的进行。4.综合研究在取得上述勘查资料的基础上，围绕地表入渗性能综合研究评价建设工程对地下水入渗补给量的影响。（1）做出入渗能力分区图，为建筑物详细规划提供依据。（2）计算因地面硬化而减少的入渗量，评价建设工程对地下水源涵养的影响。Q=αPF（4-25）式中Q—因地面硬化减少的入渗量；α—降雨入渗系数；P—年均降雨量；F—建设工程地面硬化面积。（3）提出增加地下水入渗量的补偿措施。如建设工程尽可能避开强渗漏带或在渗透性好的地段建设截流增渗补源工程等。例8：XXX建设项目地下水环境影响评价方案Ⅰ、项目基本情况及目的任务XXX建设项目位于泉域直接补给区，占地面积3.2平方公里。随着城区的逐步扩大，地面硬化面积增加，直接补给区大气降水入渗面积逐渐减小。工程建设区覆盖层较薄，局部灰岩裸露，生态环境脆弱。为了保护泉水、保护生态环境，为工程规划布局提供依据，需对工程建设区进行勘查评价，提出保护大气降水有效入渗补给和保护生态环境的措施建议。根据相关的规范、规程要求，结合场区特点，确定的目的、任务是：1、开展水文地质、环境地质调查。调查地形、地貌、分布规律、水文地质特征等；2、调查、测量工作区地表水系的分布及特征；3、根据岩土层的类型、埋藏分布条件，分析研究地下水的渗透机理，评价其渗透性；4、对场地包气带地层进行分区，确定强渗透区；5、提出地质环境保护的措施建议，为涵养水源和保护泉水提供依据。Ⅱ、区域地质、水文地质条件：（略）Ⅲ、场区文地质条件场区位于泉域中部，是泉域岩溶水直接补给区，地下水流向由南向北，该区接受大气降水及河谷水流的渗漏补给，径流到市区后以泉的形式排泄。南部灰岩裸露，北部被第四系所覆盖。区内第四系不含水，含水岩组为奥陶系碳酸盐岩裂隙岩溶含水岩组。该组灰岩裂隙岩溶水接受大气降水的直接补给及地表水的渗漏补给。以人工开采和地下径流形式排泄。直接补给区大气降水直接转化为岩溶地下水，是泉水的主要补给来源。大气降水的补给作用与地形、地貌、岩性、含水层水位埋深等因素密切相关，渗透性可划分为三种情况：1、直接补给区：南部地段部分奥陶系灰岩裸露，地形坡度大，属丘陵区或残丘区。在大气降水落至地面后，受地形的影响，部分转化为表流，部分入渗地下补给地下水。一般在地表岩溶相对发育地段，大气降水在入渗后，顺层补给，沿岩溶通道向下运动，最终到达含水层。而补给地下水的强度与地下水的水位埋深、地形、地表岩溶发育程度相关。降雨强度的大小也是影响大气降水补给地下水的重要因素之一，特别是在地形坡度较大的山区，降雨强度越大，入渗补给地下水的比例相对就越小。裸露灰岩区入渗量不仅与地形、雨强有关，还与地表植被关系密切，密林区入渗量大，地表径流小，疏林区入渗量小，表流大。2、在山间沟谷及山脚陡坡地带，第四系松散层本身不含水，沉积层厚度小，颗粒大，其下为灰岩，这一地带接受大气降水入渗的性能较好，上覆松散层和植被能使更多的降水入渗补给岩溶地下水。山前沟谷地带地势较平坦或坡度较缓，能够汇集山区的表流，松散层的粗大颗粒使降水在补给包气带后，能够迅速的入渗给灰岩地下水。3、山前地段的坡度较缓，有较薄的松散覆盖层，在降雨强度较小的情况下，更有利于补给。降水后首先补给松散层，在其饱和后向下渗流进而补给岩溶地下水。此类地区人类活动相对强烈，植被较发育，沟谷两侧有梯田，起到涵养水源作用，对于地下水补给极为有利。该地段为地下水径流区，水位埋深大，影响降水的转化速度及渗入量。次降水小于10mm时，对地下水补给作用较小。Ⅳ、调查评价工作思路及工作方法1、总体工作思路（1）根据调查评价工作的目的、要求，结合工程特点和场地水文地质条件，先利用已有资料进行宏观分析，划分水文地质单元、划分含水岩组，分析补、迳、排条件及其与泉水的水力联系等；（2）进行环境地质调查：划分微地貌单元，调查第四系分布、植被发育等方面情况；（3）通过物探、钻探、试验等手段，查明地层的岩性、结构、厚度、透水性等，进行岩性分区、渗透能力分区。2、工作方法采用资料收集、环境地质调查、工程钻探、室内试验和现场原位测试等方法进行。（1）资料收集收集区内的地形、地貌、气象、水文、地质、水文地质、环境地质、城市规划建设等方面资料。了解水利、环保、建材、冶金、化工、交通、城建、煤炭等部门在区内所作的工作，对前人的生产科研成果进行全面系统的综合研究。（2）环境地质调查地貌调查，包括下列内容：地貌的形态、成因类型；地形、地貌与含水层的分布及地下水的埋藏、补给、径流，排泄的关系。地层调查，包括下列内容：地层的成因类型、时代、层序及接触关系；地层的产状、厚度及分布范围；不同地层的透水性、富水性及其变化规律；土层底部岩层的含水性或隔水性；地下水径流、地表水文网等与岩溶发育的关系。地质构造调查，包括下列内容：褶皱的类型，轴的位置、长度及延伸和倾伏方向；两翼和核部地层的产状、裂隙发育特征及富水地段的位置。断层的位置、类型、规模、产状、断距、力学性质和活动性：断层上、下盘的节理发育程度；断层带充填物的性质和胶结情况；断层带的导水性、含水性和富水地段的位置。不同岩层层位和构造部位中节理的力学性质、发育特征、充填情况、延伸和交接关系及其富水性。水质调查，划分地下水的水化学类型，了解地下水水化学成分的变化规律。了解地下水污染的来源、途径、范围、深度和污染程度。（3）钻探钻探工作的目的是为了了解场地岩土的结构、进行各项原位测试、采取原状土样。根据资料收集、环境地质调查、工程物探确定钻孔深度。（4）试验采取原状土试样测定渗透指标，采取水样对其化学成分进行分析；进行渗水试验评价其渗透性能。（二）水位升高导致的生态环境影响1、问题：某些工程的建设会使地下水位抬高，如修建水库、开挖河渠、远距离调水工程等。在平原地区修建水库和大型引水渠，问题更明显，主要产生如下问题：（1）水库渗漏造成坝后浸没：坝体、坝基、库底渗漏均可导致库区一定范围内地下水位升高，部分地段水位高出地面，产生坝后浸没，使土地沼泽化。（2）水位升高导致次生盐渍化：由于水位抬高，虽未产生淹没，但达到了地下水的蒸发深度，在浸没区外围更大范围内出现次生盐渍化。（3）砂土液化、地面不均匀沉降等：由于地下水位抬高，原处于非饱和状态的液化砂土转为饱和状态，在外力振动作用下会产生砂土液化，危害工程安全；由于增加了地面荷载，地面会发生不均匀沉降，同样会危及工程安全。环境影响评价工作，主要涉及前两类问题。2、基本思路：通过基本的地质环境调查，查明评价区的地形地貌、地质构造、地层岩性等基础地质条件；通过钻探取样、试验测试获取各种地层的水文地质、工程地质参数；计算可能的渗漏量、淹没范围和影响范围；评价工程建设对环境的影响；提出防治措施或建议。3、计算方法（1）水库渗漏量计算：水库建成后，坝基会有一定的渗漏量，渗漏量计算公式[4]为：（4-26）式中：q—单宽渗流量（m3）；k—渗透系数；hm—透水层厚度（m）；△h0，t—库边正常运行水位与蓄水前潜水位ho,o之差；L—坝基宽度（m）。根据勘查、试验参数计算坝基单宽渗漏量q，再根据渗漏坝基总长度L，计算坝基总渗漏量Q:Q=q×L(万m3/a)（4-27）（2）坝后浸没计算水库蓄水后引起的迴水将造成坝后潜水位升高并逐渐自岸边向远处扩展。经过一定时间迴水后，潜水位可能接近甚至高出地面，形成一定范围的浸没，进而引起沼泽化、次生盐渍化等生态环境问题。其浸没时间和浸没范围的计算如下：基本假设条件：假设库区下游地层与坝基是均质、各向同性的，满足地下水动力学中对地下渗流条件的要求。根据**薛禺群编著（4-28）式中：hx,t—t时刻距库水边线x米处的潜水位（m）；ho,o—评估期间地下水位（m）；△ho,t—库边正常运行水位与蓄水前潜水位ho,o之差（m）；—库水对地下水位的影响系数，由自变量λ查表所得；x

—计算点至库水边线的水平距离（m）；t—库水渗透历时（天）；a—压力传导系数（m2/d）；k—渗透系数（m/d）;hm—透水层厚度（m）；µ—土体的给水度。根据计算结果，可以推算水库渗漏导致的坝后浸没；对应不同的蓄水标高，计算在不同时间的浸没范围和各地段可能的浸没时间及最大可能浸没范围。例9：XXX供水工程做为南水北调东线工程的组成部分，其主体工程主要由引水、调蓄水库、输水、净水厂和配水五项工程组成，工程永久占地9029亩，其中调蓄水库占地8475亩，净水厂占地300亩，其它工程占地254亩。本工程属大型城市供水工程，估算总投资11.5319亿元，设计以黄河水、长江水为双供水水源。确定近期年供水量9267万m3，水厂日处理水能力30万吨，远期年供水量14600万m3，日处理水能力50万吨。其工程级别依据《水利水电工程等级划分及设计标准》（SL-252-2000）确定为Ⅱ级，主要建筑物级别为2级，次要建筑物级别为3级。评价工作的主要任务是：①调查了解水库库区及周围的环境地质条件；②查明水库库区及周围地区各类地质环境问题的发育现状及影响因素；③分析预测主要地质环境问题的发展趋势及可能对工程建设造成的不利影响；④分析评价工程建设可能诱发、加剧地质环境问题的可能性和发生范围，对周围地质环境的影响和危害程度作出评价；⑤针对可能出现的地质环境问题提出防治措施及建议。1、坝后浸没预测评价因水库以北紧邻小清河，故只选择东、西、南三侧围坝对下游浸没进行预测，水库评估区地下水总体流向西南，评估期三个断面附近的地下水埋深相差约4.5m，东侧埋深浅，西侧和南侧埋深大。已知条件与假设条件：（1）假设水库下游地层与坝基是均质、各向同性的；（2）根据勘察资料，坝基16m深度以上多为砂壤土，夹少量壤土，具中等透水性，视为透水层；16m以下多为壤土及粘土，这一深度范围的k值加权平均小于10-5cm/s，视为相对隔水层；（3）取产生浸没的临界水位埋深为1.7m，临界水位埋深下的透水层厚度hm=14.3m；（4）水库设计水深8.0m，设计库水位27.51米。地下水位按评估期统测水位考虑，西侧坝段取断面附近较低水位8.6米，东侧取较低水位6.0米，南侧取附近较低水位7.4米。假设预测范围内水位无变化。（5）西侧地表高程19.8米，浸没临界地下水位18.1米；东侧地表高程