地下水環(huán)境影響預測

地下水環(huán)境影響預測一、基本要求 二、地下水環(huán)境影響分析 三、Ⅰ類建設項目環(huán)境影響預測 四、Ⅱ類建設項目環(huán)境影響預測 一、基本要求（一）預測原則1、建設項目地下水環(huán)境影響預測應遵循HJ2.1中確定的原則進行。考慮到地下水環(huán)境污染的隱蔽性和難恢復性，還應遵循環(huán)境安全性原則，預測應為評價各方案的環(huán)境安全和環(huán)境保護措施的合理性提供依據(jù)。2、預測的范圍、時段、內容和方法均應根據(jù)評價工作等級、工程特征與環(huán)境特征，結合當?shù)丨h(huán)境功能和環(huán)保要求確定，應以擬建項目對地下水水質、水位、水量動態(tài)變化的影響及由此而產(chǎn)生的主要環(huán)境水文地質問題為重點。3、Ⅰ類建設項目，對工程可行性研究和評價中提出的不同選址（選線）方案、或多個排污方案等所引起的地下水環(huán)境質量變化應分別進行預測，同時給出污染物正常排放和事故排放兩種工況的預測結果。4、Ⅱ類建設項目，應遵循保護地下水資源與環(huán)境的原則，對工程可行性研究中提出的不同選址方案、或不同開采方案等所引起的水位變化及其影響范圍應分別進行預測。5、Ⅲ類建設項目，應同時滿足Ⅰ類和Ⅱ類建設項目的要求。（二）預測范圍1、地下水環(huán)境影響預測的范圍可與現(xiàn)狀調查范圍相同，但應包括保護目標和環(huán)境影響的敏感區(qū)域，必要時擴展至完整的水文地質單元，以及可能與建設項目所在的水文地質單元存在直接補排關系的區(qū)域。2、預測重點應包括：（1）已有、擬建和規(guī)劃的地下水供水水源區(qū)。（2）主要污水排放口和固體廢物堆放處的地下水下游區(qū)域。（3）地下水環(huán)境影響的敏感區(qū)域（如重要濕地、與地下水相關的自然保護區(qū)和地質遺跡等）。（4）可能出現(xiàn)環(huán)境水文地質問題的主要區(qū)域。（5）其他需要重點保護的區(qū)域。（三）預測時段地下水環(huán)境影響預測時段應包括建設項目建設、生產(chǎn)運行和服務期滿后三個階段。（四）預測因子1、Ⅰ類建設項目Ⅰ類建設項目預測因子應選取與擬建項目排放的污染物有關的特征因子，選取重點應包括：（1）改、擴建項目已經(jīng)排放的及將要排放的主要污染物。（2）難降解、易生物蓄積、長期接觸對人體和生物產(chǎn)生危害作用的污染物，應特別關注持久性有機污染物。（3）國家或地方要求控制的污染物。（4）反映地下水循環(huán)特征和水質成因類型的常規(guī)項目或超標項目2、Ⅱ類建設項目Ⅱ類建設項目預測因子應選取水位及與水位變化所引發(fā)的環(huán)境水文地質問題相關的因子。3、Ⅲ類建設項目Ⅲ類建設項目，應同時滿足Ⅰ類和Ⅱ類建設項目的要求。（五）預測方法1、建設項目地下水環(huán)境影響預測方法包括數(shù)學模型法和類比預測法。其中，數(shù)學模型法包括數(shù)值法、解析法、均衡法、回歸分析、趨勢外推、時序分析等方法。2、一級評價應采用數(shù)值法；二級評價中水文地質條件復雜時應采用數(shù)值法，水文地質條件簡單時可采用解析法；三級評價可采用回歸分析、趨勢外推、時序分析或類比預測法。3、采用數(shù)值法或解析法預測時，應先進行參數(shù)識別和模型驗證。4、采用解析模型預測污染物在含水層中的擴散時，一般應滿足以下條件：（1）污染物的排放對地下水流場沒有明顯的影響。（2）預測區(qū)內含水層的基本參數(shù)（如滲透系數(shù)、有效孔隙度等）不變或變化很小。5、采用類比預測分析法時，應給出具體的類比條件。類比分析對象與擬預測對象之間應滿足以下要求：（1）二者的環(huán)境水文地質條件、水動力場條件相似。（2）二者的工程特征及對地下水環(huán)境的影響具有相似性。（六）預測模型概化1、水文地質條件概化應根據(jù)評價等級選用的預測方法，結合含水介質結構特征，地下水補、徑、排條件，邊界條件及參數(shù)類型來進行水文地質條件概化。2、污染源概化污染源概化包括排放形式與排放規(guī)律的概化。根據(jù)污染源的具體情況，排放形式可以概化為點源或面源；排放規(guī)律可以簡化為連續(xù)恒定排放或非連續(xù)恒定排放。3、水文地質參數(shù)值的確定對于一級評價，地下水水量（水位）、水質預測所需用的含水層滲透系數(shù)、釋水系數(shù)、給水度和彌散度等參數(shù)值，應通過現(xiàn)場試驗獲取。對于二級、三級評價所需的水文地質參數(shù)值，可從評價區(qū)以往環(huán)境水文地質勘察成果資料中選取，或依據(jù)相鄰地區(qū)和類比區(qū)最新的勘察成果資料確定；對環(huán)境水文地質條件復雜而又缺少資料的地區(qū)，二級、三級評價所需的水文地質參數(shù)值，也應通過現(xiàn)場試驗獲取。二、地下水環(huán)境影響分析（一）概述前已述及，地下水環(huán)境影響評價工作從內容上大致可分為兩類：一是注重建設工程對地下水水質及其介質環(huán)境的影響評價，二是與地下水有關的非污染型環(huán)境影響評價。早期的地下水環(huán)境影響評價工作，更注重三廢排放對地下水造成污染，致使水質變差的可能性及程度。注重淺表地層的防滲隔污能力，即評價污廢水下滲進入含水層，進而對地下水造成污染的可能性。近年來同時注重了建設工程造成的非污染性的生態(tài)環(huán)境影響。如：1.大面積的地面硬化會改變地表的入滲能力，減少地表水的下滲補給量，從而影響地下水資源的有效補給。城區(qū)附近或多項目連續(xù)建設時此類問題比較突出；2.某些工程因大量引水或排水，會使局部范圍內的地下水位升高，造成土地鹽漬化、沼澤化等，使生態(tài)環(huán)境發(fā)生改變。如水庫工程尤其是平原水庫及南水北調等類型的大型調水工程；3.因工程供水而大量抽取地下水，會導致地下水資源失衡、誘發(fā)地面沉降、地面塌陷等地質環(huán)境問題；4.建設工程對植被的破壞除產(chǎn)生地表生態(tài)環(huán)境影響外，也會影響地下水補給區(qū)的水源涵養(yǎng)能力。考慮以上諸多因素，環(huán)境影響評價工作不僅要研究分析含水層與包氣帶的地層結構、厚度、巖性及滲流過程中各種物理、化學作用的強弱，還要注重研究地下水的水量、水質、環(huán)境功能和社會利用價值。這其中涉及包氣帶、含水層、地下水類型、水動力場、水化學場等諸多水文地質因素。（二）分析評價的原則與思路地質環(huán)境條件分析是地下水環(huán)境影響分析和預測評價的基礎，也是定性評價地下水環(huán)境影響的基本方法。污染評價和非污染的生態(tài)環(huán)境影響評價都離不開對地質環(huán)境條件的分析研究。地下水運動、賦存于含水介質中，其運動條件、形態(tài)，含水介質類型、結構構造，所處地域的地形、地貌條件及區(qū)域地質構造等多種因素，使得對地下水的分析研究十分困難。地下水運動及污染是一個緩慢的過程，污染物自身的轉化以及與含水介質的作用都包含在這一過程中，在短期內往往難以完全弄清這些變化過程。因此，通過一定的模型，定量的分析模擬建設工程對地下水的影響過程，評價其影響結果是十分困難的。實際工作中，多是對產(chǎn)生污染的可能性、污染途徑及可能的影響程度進行總體分析，進而提出防止污染物滲入地下的保護措施。這種做法基于：1.定量評價過于復雜，工作量大、費用高、周期長，定量評價不實用；2.評價工作的目的是控制污染，保護地下水環(huán)境；3.地下水環(huán)境一旦受到污染，將很難治理恢復；4.地下水是一種寶貴的資源，不管其環(huán)境容量如何，均不允許有污染物進入而產(chǎn)生人為污染。因此，分析污染物是否會進入地下水，通過什么樣的途徑進入，進入的速度相對快慢，會有什么樣的污染物進入，將可能的結果分析提出，以警示建設者應該注意的問題；將可能的污染方式和途徑分析清楚，以提出有效的污染防治措施。有此兩點，評價工作的目的就基本達到了。(三)地質環(huán)境條件分析的基本內容環(huán)境影響評價工作，從水文地質條件方面必須闡述明確下列問題，以使參閱者能建立起工程建設地區(qū)的水文地質概念模型及對地下水應用功能重要性的認識。1.地表巖性情況說明包氣帶的巖性、厚度、結構、透水（阻水）性等。2.地下水類型說明工程建設區(qū)的地下水屬于那個類型：①孔隙水、裂隙水、巖溶水；②潛水、承壓水。3.含水層的基本情況說明含水層埋深、厚度、巖性、富水性、含水層分布及其穩(wěn)定性等。4.地下水的補給、逕流、排泄條件說明補給來源、逕流途徑、排泄方式和排泄途徑等。5.水質概況介紹工程建設區(qū)的地下水總體水質狀況。①自然環(huán)境下屬于低礦化淡水、高礦化咸水或是高氟水、高硫酸鹽水、高硬度水；②后期是否受到工業(yè)污染或農(nóng)業(yè)、生活污染等。6地下水的開發(fā)利用介紹地下水的開發(fā)利用現(xiàn)狀、用途、供水方式等。7.評價定性評價地質環(huán)境條件的敏感性及地下水資源的重要性。（四）分析評價的方法和步驟1.分析建設工程所在地段是否處于敏感地區(qū)和地下水環(huán)境條件的敏感地段，分析地下水的環(huán)境質量和用途，宏觀確定建設項目選址的可行性。城市上游、主要供水水源地及其上游、旅游景觀區(qū)、生態(tài)保護區(qū)等屬于環(huán)境功能要求高的敏感地區(qū)；巖溶水分布區(qū)、山前沖洪積扇上部、現(xiàn)代河床與古河道等強滲漏區(qū)為地下水環(huán)境條件敏感地段。在這些地區(qū)應禁止上水污染嚴重的建設項目。必須建設時，應提高評價級別、評價標準和保護等級。含水層的水量大小和水質優(yōu)劣，決定了地下水的利用價值。同時也確定了其功能的重要性。而我們更多的時侯依此來確定地下水的評價級別和保護等級，確定對工程建設的排污要求，制定對地下水的保護措施。地下水的水量是否豐富，首先取決于含水層的巖性和厚度：粗顆粒、空隙（不是空隙度）大的，富水性強。如粗砂、礫石含水層、裂隙巖溶含水層等；同一種巖性時，含水層厚度大的富水性強；其次取決于地下水是否有充足的補給來源和良好的補給通道。如臨近地表水，有固定的壓力水頭進行補給，有較大的入滲、匯流面積等；補給渠道通暢，可以使地下水的交替循環(huán)加快，提高“三水”轉化的速度，從而使含水層的富水性變強。更多的情況下，含水層也是補給通道的一部分或大部分。以上工作利用已有的勘查資料，基本能夠做到。經(jīng)過多年的勘察研究工作，各級政府對地質環(huán)境條件的敏感性、地下水功能的重要性進行了劃分，并制定了相應的防護措施。收集利用這些資料，基本可以完成上述工作。例1：XXX改裝廠建設工程環(huán)境影響評價該建設工程位于泉水直接補給區(qū)的強滲漏帶；在城市總體規(guī)劃上，屬于“生態(tài)保護隔離帶”，是非建設區(qū)；在環(huán)境保護規(guī)劃上屬于“地下水一級保護區(qū)”，環(huán)境條件非常敏感。該項工程不符合地方發(fā)展建設規(guī)劃，不符和環(huán)境保護規(guī)劃，嚴重影響泉水的滲入補給。工程建設對地下水的水質、水量，對當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境、人文環(huán)境均具有不可接受的影響。因此，該工程選址不當，工程建設不具環(huán)境可行性。在該類地區(qū)，若本著以開發(fā)促保護，做一些保護性開發(fā)項目時，應就地下水影響進行專門的地質環(huán)境影響評價工作。例2：XXX焦化廠建設工程環(huán)境影響評價某市位于一較大型的山間盆地內，地表、地下水均較缺乏。水資源缺乏已成為制約該市經(jīng)濟發(fā)展的主要因素之一。僅有的少量優(yōu)質巖溶地下水位于城市上游數(shù)百平方公里的石灰?guī)r分布區(qū)，建設有多個供水水源地，是該城市居民生活用水的主要供水水源。該建設工程就選址于該片石灰?guī)r出露區(qū)。廠區(qū)石灰?guī)r裸露地表，基本無覆蓋層。其上游有兩個水源地，下游有三個水源地，相距不過數(shù)公里。該建設工程位于水源地二級保護區(qū)內，地質環(huán)境條件十分敏感。按照國家環(huán)保局、衛(wèi)生部、建設部、水利部、原地礦部1989年7月10日制定的《飲用水水源保護區(qū)污染防治管理規(guī)定》第三章第十九條規(guī)定，飲用水地下水源各級保護區(qū)及準保護區(qū)內必須遵守下列規(guī)定：二級保護區(qū)內（對于潛水含水層地下水水源地）：1.禁止建設化工、電鍍、皮革、造紙、制漿、冶煉、放射性、印染、染料、煉焦、煉油及其有嚴重污染的企業(yè)，已建成的要限期治理，轉產(chǎn)或搬遷；2.禁止設置城市垃圾、糞便和易溶、有毒有害廢棄物堆放場和轉運站，已有的上述場站要限期搬遷；3.禁止利用未凈化的污水灌溉農(nóng)田，已有的污灌農(nóng)田要限期改用清水灌溉；化工原料、礦物油類及有毒有害礦產(chǎn)品的堆放場所必須有防雨、防滲措施。因此，該項目不符合國家對地下水保護的有關規(guī)定，對城市重要水源地危害明顯，該工程選址不當，工程建設不具環(huán)境可行性。例3：XXX大型石油化工企業(yè)地下水環(huán)境影響分析這是一個早期環(huán)評工作不夠，對地質條件認識不清，選址不當?shù)膶嵗?。其廠址選在大片石灰?guī)r分布區(qū)的地下水富集帶上，雖有較豐富的地下水可取，但環(huán)保工作相當難做。廠區(qū)覆蓋層極薄，局部基巖裸露，防滲隔污能力極差，盡管公司投入了大量資金，做了大量的環(huán)保工作，但數(shù)十平方公里的廠區(qū)，實在無法杜絕油和廢水的跑、冒、滴、漏。現(xiàn)實情況是：工程對廠區(qū)及下游地下水造成了較嚴重污染，局部地段石油類污染相當嚴重，致使水源地報廢。需要特別指出的是地下水及含水介質一旦被污染，治理難度非常大，這是當今世界發(fā)達國家也未解決的難題。如果廠址不是選在富水地段上，而選在下游粘土層較厚的地方，如果工程興建前進行必要的地質環(huán)境勘察論證工作，從地質環(huán)境角度采取一些預防措施，也許就可以減少現(xiàn)今高額的環(huán)保投入和污染治理費用。2.分析建設工程所在區(qū)域的地形地貌、地質構造、水文地質單元，建立區(qū)域地下水補、逕、排概念，籍此分析地下水可能的污染方式、途徑、影響范圍和污染發(fā)展方向。分析研究建設工程對地下水的污染方式和途徑是評價地下水環(huán)境影響，提出預防治理措施的前提和依據(jù)。地下水污染的途徑是多樣的，地下水污染往往是幾種途徑同時作用的綜合結果。分析評價時應分清主次，抓住主要的污染途徑。（1）從滲入方式上分析，污染物可以通過滲坑、滲井經(jīng)包氣帶點狀污染地下水；也可以經(jīng)過河流、滲渠線狀（帶狀）污染地下水；還可以經(jīng)灌溉、降水淋滲方式，以面狀污染地下水。（2）按水力學特點可以是：①間歇入滲型，如降水淋滲、灌溉入滲等；②連續(xù)入滲型，如河渠、滲井等；③越流污染型，污染物通過弱透水層、天窗、井孔等進入相鄰含水層；④逕流污染型，污染物跟隨地下水一起逕流擴散，污染下游地下水。分析研究中應注意，天然條件下的地下水水質與原來的沉積環(huán)境和補給、徑流、排泄條件關系更大。如一些地區(qū)的咸水、深埋的高礦化封存水等都反映了當時的沉積環(huán)境。大氣降水、地表水對地下水水質的改造，僅限于淺部幾百米深度內，即積極參與“三水”轉化、交替循環(huán)快的那部分水。尤其是潛水含水層，交替循環(huán)快，水質好，是工農(nóng)業(yè)及城市生活用水的主要水源，也是環(huán)評工作的主要研究對象。地下水的水化學場是水文地球化學學科研究的重要內容，可以通過水化學場的分析研究解決諸多水文地質方面的問題，如生成環(huán)境、影響因素、影響過程及地下水的補給來源等。因此對地下水的水質演變（時間、空間）規(guī)律的研究十分重要。例4：XXX垃圾填埋場建設工程環(huán)境影響評價問題：垃圾填埋場是否會影響西北部（下游）的奧陶系巖溶水。babac垃圾處理場區(qū)東南方向的第四系孔隙地下水一般沿地形坡向向東南徑流。下伏的下寒武統(tǒng)饅頭組地層巖性為頁巖、砂巖夾薄層泥質白云巖，富水性差，視為不透水巖層。因此正常情況下，垃圾處理場區(qū)地下水不會影響工作區(qū)西北部的奧陶系裂隙巖溶水。但是，當垃圾堆放超過張夏組灰?guī)r底板時，垃圾中的滲濾液就會透過張夏組灰?guī)r向西北方向滲透，到區(qū)域北部與奧陶系灰?guī)r接觸時，就會影響奧陶系裂隙巖溶水。綜上所述：只要垃圾堆放高度不高于a山上張夏組灰?guī)r底板（標高78.21米），就不會影響區(qū)域北部奧陶系灰?guī)r中的裂隙巖溶水。3.分析建設工程所在地的包氣帶類型、巖性結構、滲透性能等，分析污染物可能的污染途徑及形成污染的難易程度。前已述及，包氣帶是潛水面至地表的那部分地質體，其中沒有充滿液態(tài)水，包含有與大氣連通的氣體。是地表水包括其它物質進入地下水含水層的必由途徑。一方面起著保護地下水水質不受污染或少受污染的作用。另一方面，起著接受地表水補給，增加地下水資源量的作用。因此，包氣帶的環(huán)境功能十分重要。工程建設往往通過改變淺表部分，使污染物不易進入地下，而達到對地下水水質保護的目的。但這種改變又使包氣帶原有的結構和性能受到影響，從而造成非污染生態(tài)影響——更多的是減少了地下水接受入滲補給的面積，堵塞了入滲通道致使地下水接受的入滲補給量減少。影響包氣帶環(huán)境功能的主要因素有：地層結構、巖性、包氣帶厚度等。陽離子交替吸附、氧化還原、生物分解等作用，僅在污染強度小、非連續(xù)污染時起作用。對于連續(xù)性的較強污染源作用輕微，在實際工作中，一般都忽略了這些作用。多數(shù)情況下，污染物都是自上而下經(jīng)過包氣帶進入含水層的，污染對象主要是包氣帶和淺部含水層。對地下水的污染程度，除受原始污染物的化學成分、濃度以及當?shù)氐慕邓?、逕流、蒸發(fā)、蒸騰和入滲等條件影響外，還受包氣帶的地質結構、巖石成分、厚度、飽水度及對污染物的吸附滯留能力等困素的影響。一般說來，顆粒細密滲透性差，吸附能力強，則污染物遷移慢；反之，顆粒粗大松散，滲透性好，吸附性能差，則污染物遷移快，污染范圍大。一般地講，在巖溶裂隙水分布區(qū)、風化裂隙水分布區(qū)及河床、河漫灘、洪積扇頂部等孔隙水分布區(qū)，地表滲透性很強，污染物很容易隨水流滲入到含水層中；在沖洪積扇中部、河流低階地處，第四系沉積物顆粒變細、滲透性變差，對滲入水流有一定的阻隔作用，巖石顆粒對污染物有一定的吸附作用，可以在很大程度上阻滯污染物進入含水層；在沖洪積扇前緣、河流下游階地上，第四系堆積物顆粒更細，往往有一定厚度的亞粘土層或粘土層分布，其滲透性能很弱，隔水隔污作用強，污染物很難滲入到含水層中。例5：案例1所介紹工程建設區(qū)位于河流沖積扇的軸部主河道帶上，包氣帶厚20—30米，包氣帶巖性以中細砂類為主，局部為粗砂礫石。其下為巖溶十分發(fā)育的奧陶系石灰?guī)r，巖溶地下水是當?shù)氐闹饕┧?。雖然包氣帶厚度較大，但巖性顆粒較粗，滲透性能極強，大氣降水、地表水極易通過包氣帶滲入地下，首先補給孔隙水，再補給巖溶水，包氣帶防滲隔污能力極差；案例2.3所介紹工程建設區(qū)地表石灰?guī)r裸露，包氣帶巖性為巖溶裂隙非常發(fā)育的奧陶系石灰?guī)r，地下水位埋深在50—80米之間。雖然包氣帶厚度較大，但基本無防滲隔污能力。在上述地質條件下，地表污染物會很快進入地下并迅速向下游擴展。案例3是已建成的工程，已證實了上述分析。4.綜合分析工程所在地的環(huán)境水文地質條件，地下水的環(huán)境功能，就其敏感性、重要性作出結論。分析包氣帶入滲功能和含水層富水性及地下水質量，最終是為了確定工程建設區(qū)段的地質環(huán)境繁感性和保護工作的重要性，從而確定評價工作的評價范圍、研究深度和工作等級。雖然目前還不容易定量的進行分析評價和描述，但應通過該部分的分析結論，明確地下水環(huán)境條件的繁感程度和水資源用途的重要程度。（五）分析評價工作中需注意的其他問題1.地下水是一種溶液，在滲流過程中形成區(qū)域性、復雜的地下水化學類型，自然條件下可形成高氟區(qū)、高硬度區(qū)及硫酸鹽、氯化物的高濃度區(qū)，某些組分的超標，并不直接意味著建設項目的污染，應了解本地區(qū)的地下水化學背景。2.注意調查了解建設項目所在地的礦產(chǎn)分布情況。如石膏礦可溶出硫酸鹽；某些非金屬礦中可溶出砷、硫、磷等；鐵礦中可溶出鐵、錳等；金、汞、鉛礦有共生性，可溶出重金屬離子；含煤地層中地下的硫酸鹽、總硬度、氟化物等含量偏高。3.建設項目特征污染物是一種污染物指示劑，應作為分析評價的重點。尤其應注意上、下游及距污染源不同距離各監(jiān)測點的特征污染物的濃度變化，據(jù)此可以分析研究污染物的擴散方向、影響范圍、污染程度及對保護目標的影響程度等。*王文*王文璟《地下水環(huán)境影響評價》1.松散巖類孔隙水孔隙水含水層根據(jù)成因不同，又可進一步分為：黃河沖積型、山前沖洪積型，山間谷地沖洪積型等類型。由于成因類型不同，其含水層和包氣帶性質差別很大。（1）黃河沖積孔隙含水層：主要分布在菏澤、濟寧（西部）、聊城、濱州、東營等地。由于地處黃河下游，黃河進入平原區(qū)流速變小，攜帶粗顆粒物質的能力變弱。在山東境內主要沉積粘性土、粉砂等細顆粒物質。在古地理環(huán)境中，廣大平原區(qū)逐漸下降，河流不斷改道，使古河道帶和古河道間帶沉積物在空間上層迭交錯分布，呈多層結構。該類地區(qū)水力坡度平緩（約1/5千～1/1萬），含水層滲透系數(shù)小（1.0-0.01米/日），地下水水平徑流速度十分微弱。地下水以垂直運動為主，即在當?shù)貪B入補給，又在當?shù)卣舭l(fā)排泄。一般，在0～60米深度內，地下水為潛水或微承壓水，與大氣降水垂直交替作用密切，主要富集淺層淡水。淺層淡水以下，地下水垂直運動和水平運動都十分滯緩，一定的古地理環(huán)境中形成的咸水體在淺層淡水下普遍分布，因而造成咸水、淡水在垂直方向上的多層結構。（2）山前沖洪積孔隙含水層主要分布在魯中南山區(qū)北部膠濟鐵路沿線以北、南四湖京杭運河以東及郯城以南的山前沖洪積平原。其沉積物來源于魯南山區(qū)，含水層顆粒以中粗砂為主。地下水除接受大氣降水滲入補給外，還接受來源于山區(qū)的地表水的滲入補給，以及來自山區(qū)的側向逕流補給。該類地區(qū)含水層滲透能力強，地下水逕流快，地下水水質好、水量大，是工農(nóng)業(yè)及城鎮(zhèn)生活用水的良好水源，雖同屬平原，但與黃河沖積平原相比，其地質、水文地質條件差別很大。在河流出山口附近稱為沖積扇的“首部”或“頂部”，在這里沉積物顆粒粗，含水層巖性為中粗砂和砂礫石，單層厚度大，層次較少；離開山區(qū)至沖積扇中部，沉積物顆粒逐漸變細，垂直方向上呈現(xiàn)韻律變化：多層中細砂、中粗砂、粗砂礫石相間排列。上部為潛水含水層，下部為承壓含水層；再往下游或向兩側至沖洪積扇前緣或邊緣地帶，沉積物顆粒更細，以粘性土層為主，中細砂、粗砂層較薄，呈多層次夾在粘性土層中。橫向上，沖洪積扇的邊緣地帶，沉積物顆粒也較細，這里往往是兩個相鄰沖洪積扇相互迭置、交替沉積的地段，其顆粒細小，無良好含水層。（3）山間谷地沖洪積孔隙含水層山區(qū)河流在山間盆地、谷地中都沉積一定厚度和寬度的砂礫石層，稱為山間河谷沖洪積孔隙含水層。這類含水層沿河谷呈長條形分布，發(fā)育的寬度和厚度受地質構造條件控制。該類含水層主要依靠地表水滲漏補給和兩側山區(qū)裂隙水的側向補給，降水入滲補給處于次要地位。河谷沖洪積含水層是山區(qū)地下水的重要富集部位，也可形成供水水源地。2.碳酸鹽巖類裂隙巖溶水碳酸鹽巖的特點是其本身可被水流溶蝕，形成溶蝕裂隙、溶孔、溶洞等。在山東能夠形成供水水源地的主要指寒武、奧陶系石灰?guī)r，主要分布在沂沭斷裂帶以西的魯中南地區(qū)。以濟南、章丘、淄博、泰安、萊蕪、棗莊、臨沂及滕州、兗州一帶最具代表性。寒武系下統(tǒng)為厚層頁巖夾灰?guī)r，中上統(tǒng)為石灰?guī)r夾頁巖。寒武系總厚度600～1400米，下奧陶統(tǒng)為厚層白云質灰?guī)r，中奧陶統(tǒng)為厚層質純灰?guī)r，總厚度400～1100米。巖溶水富集的最大特點是開采資源的不均勻性，碳酸鹽巖廣泛出露的山區(qū)是巖溶地下水的補給區(qū)，可充分接受大氣降水的入滲補給，但蓄存條件差，補給區(qū)向下游逕流通暢，地下水開采資源較貧乏，往往造成人畜飲水困難，灌溉用水不足。巖溶水逕流至下游排泄區(qū)，則開采資源十分豐富，往往有大泉出露，形成大、中型供水水源地。同一個巖溶水水文地質單元中，開采資源貧富差異十分突出。在石灰?guī)r裸露區(qū)，其地表巖溶發(fā)育，有利于大氣降水的入滲補給，在石灰?guī)r淺埋區(qū)，覆蓋物厚度多在數(shù)米至數(shù)十米之間，沉積物多為山前沖洪積的粗砂礫石及中細砂或粘土等，分布極不均勻，規(guī)律性差，往往也具有較強的滲透性，亦是巖溶地下水的主要補給區(qū)。濟南泉域的玉符河下游和十六里河一帶（興濟河下游）均屬此類情況。巖溶地下水無論是水平方向還是垂直方向逕流速度都很快，地表污染物一旦進入含水層，便會在逕流作用下迅速擴散，形成大面積的地下水污染。3.決狀巖類風化裂隙水主要指變質巖、巖漿巖、碎屑巖分布區(qū)的風化裂隙水。魯中南山區(qū)除碳酸巖地層和河谷沖積層分布范圍之外的基巖區(qū)均屬此類型。魯東山區(qū)除小范圍的大理巖和河谷沖積層外，大面積分布的也是變質巖、巖漿巖風化裂隙水。上屬巖石不具可溶性，巖石表層在物理風化、生物風化作用下出現(xiàn)裂隙。堅硬巖石分布區(qū)的風化深度一般在10米左右，松軟巖石分布區(qū)風化深度可達20米左右，在斷裂、褶皺等構造破碎部位，裂隙發(fā)育深度更深一些，但范圍很小。風化裂隙從地表向深部發(fā)育逐漸減少，直至消失。深部為致密堅硬巖石成為隔水底板，裂隙水含水層接受大氣降水滲入補給，在發(fā)育深度內作淺部循環(huán)，順山坡向溝谷以下降泉的形式排泄，補給地表水。風化裂隙水受季節(jié)影響明顯，雨季含水層迅速得到補充，水位抬升，向下游逕流速度加快，在山腳下形成細細的泉流。雨季一過，順山坡由上到下，裂隙含水層逐漸疏干，泉流逐漸減小直至干涸。裂隙含水層富水性差，一般不具有集中供水意義，只適合分散的居民用水或少量的農(nóng)業(yè)用水。但裂隙水對維護山區(qū)植被生長、保護山區(qū)生態(tài)環(huán)境作用十分重要。三、Ⅰ類建設項目環(huán)境影響預測（一）溶質在地下水中運移的彌散理論圖4-4各向同性、一維均勻流場中示蹤劑擴散示意圖（a）連續(xù)供應示蹤劑（b）瞬時點源圖4-4各向同性、一維均勻流場中示蹤劑擴散示意圖（a）連續(xù)供應示蹤劑（b）瞬時點源通過下述兩個例子，可以在宏觀上了解水動力彌散現(xiàn)象的基本特征。1、設含水層均質各向同性，水流沿x方向均勻流動，含水層中的示蹤劑物質起始濃度C0均勻分布。若在一鉆孔中瞬時注入濃度為Ci的示蹤劑，在鉆孔下游就會發(fā)現(xiàn)示蹤物質不僅隨水流一起運動，而且逐漸分散開來，超出了按平均實際流速所預計到的范圍。隨著時間的推移，示蹤劑占據(jù)的范圍越來越大。示蹤物質不僅有沿流動方向的縱向擴展，還有垂直水流方向的橫向擴散。不同時刻示蹤劑濃度的分布見圖4-4。圖4-5一維驅替的穿透曲線2、考慮均質砂柱中飽和的水流運動。設在某一瞬時t0,用含有示蹤劑濃度為C0的溶液去驅替砂柱中原來的溶液。在砂柱末端測量示蹤劑的濃度變化C(t),繪制示蹤劑相對濃度C(t)/C0與時間t的關系曲線(見圖4-5)，并稱之為穿透曲線。若不存在彌散現(xiàn)象，那么穿透曲線應如圖4-5中虛線所示的形式，即有一個以平均流速移運的直立鋒面。但實際觀測到的曲線都具有圖4-5中實線所示的形式。穿透曲線呈S形，在兩種不同濃度的流體之間存在著一個不斷加寬的過渡帶。圖4-5一維驅替的穿透曲線由此可見，在流動過程中示蹤劑物質要逐漸擴展并不斷地占有流動區(qū)域越來越大的部分。就宏觀擴展而言，示蹤劑占據(jù)了超出按平均流速所應分布的范圍；就微觀的擴展而言，是由于攜帶不同濃度溶質的流體質點微觀流速的差異使溶質逐步混合，過渡帶逐漸擴展，濃度趨于平均。這是一個不穩(wěn)定的、不可逆轉的過程。就是說，這一過程是隨時間變化的，而并不能用逆轉流動來返回到示蹤劑分布的原始狀態(tài)。水動力彌散是大量的單個溶質質點通過孔隙的實際運移與發(fā)生在孔隙中的各種物理和化學現(xiàn)象的宏觀反映。通常，造成彌散現(xiàn)象的主要原因包括流體的流動、多孔介質復雜的微觀結構、分子擴散、流體性質的變化（如密度和粘度變化對流速分布的影響）、液相和固相間的相互作用、溶質本身的物理化學作用等。但其中主要是機械彌散和分子擴散這兩種物質運移過程同時作用的結果。實際上，機械彌散和分子擴散是同時存在的，兩個過程之間的劃分完全是人為的。當溶質在多孔介質中流動時，機械彌散和分子擴散以不可分割的形式共同起作用，兩者的綜合結果稱為水動力彌散。當流速較大時，機械彌散在水動力彌散中起主要作用，這是常見的情況；當流速很小時，分子擴散作用在水動力彌散中的地位變得更重要。顯然，機械彌散和分子擴散都會使溶質既在平均流速方向擴散又沿垂直于平均流速的方向擴散。前者稱為縱向彌散，后者稱為橫向彌散。（二）溶質運移方程由物理學的知識可知，溶質在自由溶液中的擴散服從Fick定律。該定律表明：單位時間通過單位面積的溶質的質量與該面積上的濃度梯度成正比，即(4-14)式中——溶質在自由溶液中的擴散通量；——溶質在自由溶液中的擴散系數(shù)，為與溶質類型、溫度等因素有關的系數(shù)，當濃度較低時，可認為與濃度無關?！苜|在溶液中的濃度梯度；理論和實驗研究證明，在多孔介質中，溶質的擴散也可用Fick定律表示?？紤]到固體顆粒的存在，溶質在多孔介質中的擴散通量可以表示為(4-15)式中——為溶質在多孔介質中的擴散通量，表示在單位時間內通過單位面積多孔介質的溶質質量?！寥荔w積含水率，對于飽和土壤即為土壤孔隙度；——溶質在多孔介質中的擴散系數(shù)。常稱為有效擴散系數(shù)；根據(jù)質量守恒原理，在均質各向同性非飽和介質中，溶質運移的基本方程可以描述為(4-16)上式左端項表示單位體積多孔介質中溶質質量隨時間的變化率。右端第一項為彌散項，表示在水動力彌散作用下單位時間內單位體積多孔介質中溶質質量的變化；右端第二項為對流項，表示在對流作用下單位時間內單位體積多孔質中溶質質量的變化；第三項為源匯項，表示除對流和彌散作用外的各種物理化學作用所引起的單位體積多孔介質內溶質質量隨時間的變化率。表示變量的散度。式(4-16)稱為水動力彌散方程，或稱對流彌散方程。在圖（4-4）描述的流場中，式(4-16)可寫為(4-17)式中：——污染物在液相中濃度；——方向的平均流速；——有效擴散系數(shù)；——源匯項的污染物濃度；——單位體積的源匯項的體積流速；——有效孔隙度；——N個不同的反應中第k個反應的溶解污染物的產(chǎn)率。（三）初始條件和邊界條件上述水動力彌散方程描述了溶質在多孔介質運動過程中的質量守恒，但要確定一個水動力彌散問題的解，即求得研究區(qū)域內的濃度分布C，還需具備以下條件：a、空間區(qū)域Ω和時間區(qū)域[0，T]，即確定出問題的研究時空范圍；b、給出研究區(qū)域內的所有水流運動參數(shù)和溶質運移參數(shù)，如多孔介質的有效擴散系數(shù)(Dij)、縱向彌散度（αL）、橫向彌散度（αT）等；c、定解條件，包括初始條件和邊界條件。1、初始條件是指在初始時刻t=0時研究區(qū)域Ω內各點上的濃度分布(4-18)2、邊界條件通常是指在研究區(qū)域的邊界線上溶質濃度或濃度通量的變化情況。下面為幾種常見的水動力彌散問題的邊界條件。①若在邊界處,溶質濃度已知為，則邊界條件稱為已知濃度邊界或稱Ⅰ類邊界，可表示為：(4-19)對于邊界流速比較大的已知濃度的入滲問題，經(jīng)?？梢员磉_為這類邊界條件。②若在邊界處，已知濃度梯度，稱為Ⅱ類邊界，即：(4-20)式中：q是已知函數(shù)，ni是方向余玄，當多孔介質的外界為隔水、隔溶質的不透水巖體時，通過邊界的流量與溶質通量都為0。此時q=0。③若給定邊界上的濃度及梯度，稱為混合邊界或稱Ⅲ類邊界，即：(4-21)式中，g為已知函數(shù)。左側第一項為彌散通量，第二項為對流通量。（四）溶質運移方程的求解方法及其應用由溶質運移方程（4-17）、初始條件（4-18）和邊界條件（4-19、20、21）確定的定解問題，可以求得解析解，用于溶質在均勻一維流場中的擴散預測。但這種理想的水流在自然界中很少存在。實際工作中，常用均質、各向同性含水層中的飽和二維流來概化實際上為三維運動的地下水模型，再考慮到復雜的邊界條件，對于實際的地下水污染問題，其定解問題非常復雜，解析解求取非常困難。1、解析解下面介紹一個適用于承壓含水層中一維穩(wěn)定流二維水動力彌散平面連續(xù)點源問題的解析解，供參考使用。（4-22）式中：x,y—計算點處的坐標位置；t—時間，d；C(x,y,t)—t時刻點x,y處的示蹤劑濃度，mg/L；M—承壓含水層的厚度，m；mt—單位時間注入示蹤劑的質量，kg/d；u—水流速度，m/d；n—有效孔隙度，無量綱；DL—縱向彌散系數(shù)，m2/d；DT—橫向彌散系數(shù)，m2/d；—第二類零階修正貝塞爾函數(shù)（查表）；—第一類越流系數(shù)井函數(shù)（查表）；2、數(shù)值解實際工作中常采用有限差分或有限單元等數(shù)值解法解決這些問題。溶質運移問題數(shù)值解法的基本思路是把連續(xù)的問題離散化，將描述溶質運移的偏微分方程式（4-17）用一組線性方程來代替，把相應線性方程組的解作為原問題的近似解。其優(yōu)點是易于處理非均質問題和具有復雜邊界形狀的問題。通過近二十年的研究，隨著計算機技術的不斷發(fā)展，國際上已經(jīng)形成了一批非常有影響的地下水模擬軟件，如MODFLOW、visualMODFLOW、MT3D、MODPATH、FEFLOW等，這些軟件解決了以往工作中復雜的數(shù)學計算，大大提高了計算精度和計算速度，減輕了研究人員的勞動時間，提高了勞動效率，為解決問題提供了新的技術和手段，成為未來地下水研究的一個技術手段。其中，美國地質調查局（USGS）開發(fā)的MODFLOW和德國WASY公司開發(fā)的FEFLOW分別為有限差分法和有限元法模擬地下水運動的代表。利用模擬軟件進行地下水環(huán)境評價都是通過建立水質模型來實現(xiàn)的，具體工作步驟如下：（1）明確工作目標和任務根據(jù)所要考察的實際水文地質問題確定所研究的目標和任務，進而對預計的研究成果精度提出恰當?shù)囊?。?）收集資料與野外調查明確水質模型的范圍，對區(qū)域地質背景、水文地質背景進行調查，查明含水介質條件、地下水流動條件和研究區(qū)的邊界條件三方面內容。收集研究區(qū)內的地層、巖性、構造、第四紀地質及地貌資料；收集區(qū)內地表水體相關資料，包括河流的流速、流量、含砂(泥)量、河床淤積速度，地表水的水位、水質、蓄水量及其滲漏補給地下水量；收集區(qū)域土壤、植被、農(nóng)作物相關資料，分析包氣帶水的運移特征及其水質特征；查明地下水的補給、徑流、儲存和排泄條件，分析地下水水動力、水化學特征及含水層富水性變化規(guī)律；分析區(qū)域大氣降水和蒸發(fā)的時空分布特征及降水入滲條件；分析區(qū)內水循環(huán)特征，分析大氣降水、地表水、包氣帶水與地下水的相互轉化特征及其水均衡要素。在此基礎上查明含水層(目的層)系統(tǒng)的結構及其內部水量分配條件、含水層系統(tǒng)裸露區(qū)的入滲條件、含水層系統(tǒng)垂向水量交換條件和側向水量交換條件、地下水在不同時期(枯、平、豐水期)和不同開采條件下的滲透水流狀態(tài)以及地下水在天然狀態(tài)和開采條件下的水均衡條件、地下水水化學背景、地下水污染、水資源開發(fā)利用狀況等等。根據(jù)所收集的現(xiàn)有資料，對模型所含的參數(shù)和定解條件進行初步的分析，明確還需為獲取必要信息所進行的調查研究工作。在此基礎上，制定和設計出為獲得這些參數(shù)和條件所必須進行的勘探和試驗，包括需要增加的鉆探工作量、抽水試驗或野外彌散試驗的布置，室內水質分析等。（3）選擇模型根據(jù)模型使用目的選擇所需要的模型。對流-彌散模型考慮了水動力彌散的作用，能比較精確地刻畫過渡帶的濃度分布，比純對流模型更加符合實際。對于時空范圍大的水質問題，或對研究區(qū)的精度要求不太高時，可選用較簡單的純對流水質模型，這樣就避免了因確定水動力彌散系數(shù)而帶來的困難。對于局部的水質問題或者精度要求較高的水質問題，必須用對流-彌散模型，它能反映污染物在含水層中的時空分布規(guī)律。根據(jù)收集資料和野外調查結果，分析計算區(qū)內的水文地質條件，確定計算區(qū)的范圍、含水層的結構及地下水流動方程的類型。如，含水系統(tǒng)是單層的還是多層的；含水層是承壓的、無壓的，還是承壓-無壓的；多層結構的層間水力聯(lián)系是面狀越流、“巖性天窗”勾通，還是兩者兼有；含水層是均質結構、二元結構，還是多層非均質結構，等等。（4）現(xiàn)場試驗初步確定了地下水水質模型的基本類型后，經(jīng)常碰到的問題是缺乏某些資料，如長期地下水位觀測資料、水質統(tǒng)測資料、某些水文地質參數(shù)、源匯項等。水位和水質資料的缺乏可以補充觀測網(wǎng)點，增加觀測時段來收集；水文地質參數(shù)的缺乏，根據(jù)模型的要求，選用經(jīng)驗值或進行抽水試驗、示蹤劑注入的彌散試驗等方法來獲得。地下水補給來源主要有降雨入滲、灌溉入滲、渠系滲漏、越流補給等，主要通過經(jīng)驗公式計算得出；地下水的排泄方式主要有側向徑流排泄、潛水蒸發(fā)排泄和人工開采，主要利用經(jīng)驗公式和野外調查獲得。（5）模型建立根據(jù)研究區(qū)的基本情況和收集到的資料建立數(shù)學模型，數(shù)學模型包括研究區(qū)的水文地質條件、初始條件和邊界條件。由于不同的水質模型以及不同的計算方法需要不同的計算機程序，根據(jù)具體的數(shù)學模型選用合適的計算軟件程序。但由于水文地質條件的復雜性很難用一個通用的程序來解決，我們要根據(jù)實地的水文地質條件，提出能符合實際的仿真模型，結合已有的水質模型程序或軟件，經(jīng)過適當?shù)男薷摹⒀a充，輸入研究區(qū)的主要數(shù)據(jù)，得到研究區(qū)的仿真模型。對流-彌散模型輸入的主要數(shù)據(jù)包括：①含水層的幾何參數(shù)，包括邊界形狀、頂?shù)装甯叨鹊取＂诟髌史纸Y點的初始水頭與初始濃度，對于未知的結點值可通過相鄰結點上有關值插值獲得。③源匯項：抽水井（或注水井）的位置和強度，河流、地表水體的位置及補給量，灌溉回歸水的分布與強度，各污染源的位置以及各源匯項的水質等。④水流方程的邊界條件（如一類邊界、二類邊界或流量邊界分布）與水質方程的邊界條件（如等濃度邊界）。⑤各種水文地質參數(shù)的估計值，包括給水度、彈性給水度、滲透系數(shù)、降雨入滲系數(shù)、灌溉回歸入滲系數(shù)、縱向彌散度、橫向彌散度、分子擴散系數(shù)等。⑥水位、水質動態(tài)的長期觀測資料，或野外試驗期間水位與水質動態(tài)的觀測資料，主要用于模型校正。（6）模型校正及運轉將各種水文地質參數(shù)的估計值與邊界條件、初始條件等各種有關數(shù)據(jù)代入水質模型中，模擬已有的污染過程，將各觀測孔的計算水位值或示蹤劑濃度值與實測的水位值或示蹤劑濃度值之差的平方求和作為目標函數(shù)，當目標函數(shù)極小時就稱模擬結果較優(yōu)。要達到模擬結果較優(yōu)，需要對參數(shù)進行反復修正，但必須符合水文地質的約束條件，最終得到一個能夠代表該區(qū)域實際情況的水質模型。為了提高模型的仿真性與可靠性，可用其他時段的觀測資料對已模擬的參數(shù)和邊界條件進行檢驗。（7）模型預測經(jīng)過反復校正或檢驗后可獲得一個仿真的水質模型。結合所研究問題的具體任務與目標，可操作水質模型使其運轉。根據(jù)不同的條件預測水質的發(fā)展趨勢，提供各種趨勢的效果，管理部門可通過對比各種方案的不同效果，作出相應的對策，從而達到地下水管理與規(guī)劃的目的，同時有效地控制地下水污染過程。例7XX煉油廠地下水石油污染模擬1、地下水流數(shù)值模型的建立及求解分析研究區(qū)的水文地質條件，收集和整理相關的水文地質資料，在此基礎上建立研究區(qū)水文地質概念模型(圖4-6)和地下水流數(shù)值模型。運用VisualMODFLOW對模型進行求解，并根據(jù)實測資料對模型進行了檢驗和校正，擬合程度達到模擬要求，進而為地下水流溶質運移模型的建立打下基礎。1.1水文地質概念模型含水層結構概化：從含水層結構上來看，研究區(qū)為多層結構區(qū)，可分為潛水含水層和承壓含水層。根據(jù)實測資料，區(qū)內潛水埋深一般1—5m，含水層厚度一般24—36m。承壓含水層厚度在104—112m之間，潛水及承壓水之間夾有平均厚度在5—10m左右的粘質砂土、粉質粘土和粉砂質土弱透水層。本次研究把潛水和承壓水作為計算目的層。通過分析鉆孔資料和水文地質調查資料，將含水層概化為非均質、各向同性含水層，而局部可以視為均質。模擬區(qū)地下水的水動力條件可以概化為非穩(wěn)定的三維流。研究區(qū)邊界條件概化：研究區(qū)占地面積35km2。研究區(qū)四周邊界定為第一類邊界條件，邊界水位均由地下水位長期觀測資料插值獲得。計算區(qū)上界面與大氣接觸，在該面上發(fā)生大氣降水入滲補給、灌溉入滲補給、渠系滲漏補給、潛水蒸發(fā)排泄等水量交換，可概化為潛水面邊界，下界面為承壓水底界，巖性主要為粘土和粉細沙，孔隙不發(fā)育，地下水徑流滯緩，與下部含水層間水量交換微弱，可概化為隔水邊界。研究區(qū)源匯項概化：研究區(qū)包括承壓含水層和潛水含水層。其中，潛水含水層主要接受大氣降水補給、灌溉入滲補給和渠系滲漏補給、側向滲流補給。地下水消耗項主要是蒸發(fā)排泄和人工開采、側向徑流排泄。初始條件概化：結合研究區(qū)長期水位觀測孔、民井(孔)的實測水位資料，繪制研究區(qū)在初始時刻的等水頭線，確定初始流場。1.2地下水流數(shù)學模型根據(jù)前述的水文地質概念模型，研究區(qū)地下水三維非穩(wěn)定流數(shù)學模型如下：(4-23)(4-23)1.3模型離散化及基礎資料的給定（1）空間的離散化研究范圍是一個規(guī)則的矩形區(qū)域，長×寬=7000m×5000m，共35km2。將研究區(qū)平面上分為88行×98列，每個單元長寬都是11m，垂向上剖分為3層，其中潛水含水層1層，弱透水層1層，承壓含水層1層，地形高程以散列點的形式輸入到模型中，然后運用Kriging插值法進行賦值。（2）時間的離散化選取2008年1月1日為模擬的起始時間，2008年12月31日為模擬的終止時間。每個月為一個應力期，應力期內每三天作為一個時間步長，嚴格控制每次迭代的誤差。在每個應力期保持含水層補給和排泄強度不變。（3）初始條件的輸入初始水位采用2008年1月統(tǒng)測的分層觀測水位，將實測水位以散列點的形式輸入到模型中，然后利用Kriging插值即可得到每一層各節(jié)點的初始水位值，從而得到研究區(qū)數(shù)值模擬的初始流場，其中弱透水層的初始水位取上下兩個含水層水位的算術平均值。（4）邊界條件的輸入研究區(qū)四周邊界都概化為第一類邊界條件，每個月中旬的水位值作為水位觀測值輸入到VisualMODFLOW中。（5）水文地質參數(shù)的初值本次數(shù)值模擬所涉及的水文地質參數(shù)包括潛水含水層、弱透水層及承壓水含水層的滲透系數(shù)、潛水的給水度、承壓水的彈性釋水率。本次工作中，收集整理了大量的非穩(wěn)定流抽水試驗資料，結合研究區(qū)地質、水文地質條件將以上資料所得參數(shù)輸入到地下水流模型中。（6）源匯項的處理潛水的補給來源包括、降雨入滲補給、灌溉入滲補給和渠系滲漏補給，其中側向徑流補給和渠系滲漏補給占主導地位。研究區(qū)地下水排泄方式包括側向徑流排泄、潛水蒸發(fā)排泄和人工開采。承壓水在天然狀態(tài)下的補給來源主要是接受潛水的越流補給、區(qū)外的側向徑流補給，人工開采是其主要的排泄方式。潛水對承壓水的越流補給屬于含水層內部的水量交換，不作為源匯項處理。研究區(qū)內的補給和排泄按補給強度和開采強度處理，人工開采按單井開采流量計算。1.4數(shù)學模型的識別、驗證（1）模型識別此次研究把2008年1月至2008年6月的開采量及各種水文地質資料代入模型，以各長期觀測孔的觀測水位與模型相應位置相同時刻的計算水位間的誤差平方和最小為目標。通過調整分區(qū)參數(shù)值使二者之間的差值盡量小，并據(jù)此來判斷所用水文地質參數(shù)及分區(qū)是否合理。經(jīng)反復調整參數(shù)，獲得了較為滿意的水文地質參數(shù)。（2）模型驗證通過識別后的模型基本能反映實際的地下水流運動狀態(tài)，在此基礎上，將2008年1月到2008年12月所有的開采量和水文地質資料帶入模型，用全年的數(shù)據(jù)來檢驗所選水文地質參數(shù)是否合適。經(jīng)檢驗，各觀測孔實測水位與計算水位差值的絕對值絕大多數(shù)小于lm，如圖4-7所示，表明各觀測孔的水位計算結果與實測結果吻合很好，充分驗證了所取參數(shù)的合理性。同時對比2008年12月潛水和承壓水的實測水位與模型計算水位，如圖4-8可以看出模擬流場與實際流場的變化趨勢基本一致，在大部分地區(qū)擬合效果均較好，能夠較真實地反應研究區(qū)的地下水運動特征，可以運用到地下水水質模型中。2、地下水水質模型及預測通過VisualMODFLOW中的MT3DMS模塊計算污染物質的運移情況，可以求出污染物在地下水系統(tǒng)中的變化規(guī)律，預測研究區(qū)污染物質在不同時刻、不同的情況下所導致的地下水污染程度。圖4-7各觀測井水位擬合圖圖4-8模擬流場與實際流場對比圖2.1溶質運移數(shù)學模型根據(jù)研究區(qū)的具體條件，采用下述的溶質運移模型。（4-24）（4-24）以上即為溶質運移的數(shù)學模型，該數(shù)學模型包括彌散項、對流項、吸附項及源匯項。2.2水質模型的建立水質模型是以水流模型為基礎建立的，水質模型的概化與所建立的水流概念模型相符。本次水質模擬區(qū)范圍、含水層結構、邊界類型劃分、源匯項的概化均與水流概念模型相同，流體概化為不可壓縮的均質流體，粘度和密度均為常數(shù)。（1）模擬因子的選擇本次研究分三種不同的情況來預測研究區(qū)污染物的運移情況，在預測正常工況和突發(fā)事故的污染情況時，選擇保守性示蹤劑?？紤]污染物質在含水層中的反應和吸附時，選擇非保守性示蹤劑。（2）邊界條件、初始條件本次模擬主要計算煉油廠廠區(qū)和廢渣場在易發(fā)生石油泄露的區(qū)域，石油污染物大面積泄露而導致的地下水污染。研究區(qū)其它地方地表及地下水中有機物含量很少，可以忽略。因此，研究區(qū)包括邊界上的模擬因子初始濃度可以概化為0mg/L。研究區(qū)水質模型選定2008年1月1日作為初始時刻，初始時刻含水層中污染物的濃度為0mg/L。（3）模型參數(shù)溶質運移模型所涉及的參數(shù)中含水介質的有效孔隙度(n)由試驗所得n=0.23。下面將其它參數(shù)的取值作一說明。①地下水滲流速度按照公式計算地下水滲流速度。計算值為0.04m/d②縱向彌散系數(shù)的確定為了得到溶質運移模型需要的彌散參數(shù)，本次研究結合抽水試驗進行了野外彌散實驗，同時取兩個場區(qū)的土樣，采用一維土柱彌散實驗法，進行了室內土柱彌散實驗。兩個彌散實驗得到的縱向彌散度相差很小，潛水含水層中的縱向彌散度為1.541cm，承壓含水層中的縱向彌散度為1.47cm。模型計算中用到的彌散參數(shù)是在參考了Gelhar等人關于縱向彌散度與觀測尺度關系的理論基礎上，根據(jù)污染場地的研究尺度得出。潛水含水層縱向彌散度選用6m，承壓水含水層縱向彌散度選用5.74m。③其他參數(shù)選用經(jīng)驗值。（4）溶質運移模型的計算溶質運移模型選用VisualMODFLOW的MT3DMS模塊進行計算。2.3研究區(qū)地下水石油污染物的預測以煉油廠為例，預測地下水中石油污染物的遷移轉化情況。（1）方案介紹在現(xiàn)狀供水量開采條件下，確定主要污染源分布位置。污染物影響范圍參照苯的檢出下限值0.0006mg/L作為影響范圍下限值；污染超標范圍根據(jù)《生活飲用水衛(wèi)生標準GB5749—2006》中苯限值為0.0lmg/L確定。模型選擇苯成品罐區(qū)和裝卸棧臺作為污染物泄露區(qū)，見圖4-9，在泄露區(qū)的外圍附近設置一組濃度觀測井，用來測定不同時間泄露區(qū)附近地下水中污染物的濃度變化、及污染暈的擴散范圍，選擇模型中心位置設定泄露區(qū)，同時，在泄露區(qū)的周圍也設置了一組濃度觀測井。水質模型運行時間從2008年1月1日到2008年12月31模型計算過程需要輸入彌散、對流、源匯項和吸附作用等參數(shù)。其中縱向彌散度是在彌散實驗的基礎上綜合考慮研究區(qū)尺度效應的影響后確定。吸附作用參數(shù)采用經(jīng)驗值。此次模型計算沒有考慮污染物在地下水中的反應，故不考慮反應項的影響。（2）不同時段污染物的運移情況圖4-10分別表示煉油廠污染物質運移180天和365天的污染暈范圍，表4-28列出了模型計算的煉油廠地下水中污染物的運移范圍。由于地下水天然水力坡度僅0.0015，石油污染物形成的污染暈在一年內主要是向四周擴大，并未明顯隨地下水總體流動方向產(chǎn)生運移。圖中外圍的兩根紅線分別代表濃度為0.01mg/L的污染物超標范圍和濃度為0.0006mg/L的污染物影響范圍。如圖所示，廢渣場地下水在180天的時候只是受到了輕度的污染，污染物濃度值很小，中心位置的濃度為850mg/L。一年以后地下水中的污染物運移范圍進一步擴大，濃度遞增顯著。中心位置處不但濃度高達3900mg/L，而且范圍擴大了近100倍。污染物濃度逐年線性增加，若不及時治理，污染范圍會進一步擴大。圖4-10不同時刻煉油廠污染暈范圍圖4-11和圖4-12表示污染物在垂向上的運移情況，表4-29列出了不同時刻污染物在垂向上的運移情況。污染物質經(jīng)過180天的運移，只是在潛水的表層有少許積累，但是其影響范圍卻已經(jīng)到達潛水含水層的中部。運移一年以后，垂向上的影響范圍沒有顯著的增加，可是潛水表層的污染物濃度明顯增加，污染物在橫向和縱向上得到了積累。圖4-11不同時刻廢渣場的垂向污染暈圖4-12不同時刻煉油廠的垂向污染暈（3）濃度觀測值污染物泄露區(qū)周圍分別設置了潛水和承壓水兩組濃度觀測孔，用來觀測示蹤劑濃度隨時間的變化情況，觀測孔位置分布情況見圖4-13，各濃度觀測值見圖4-14和4-15。由于煉油廠潛水2號觀測孔設置在潛水表層，3號觀測孔設置在潛水中部，運移一年后，如圖4-14所示，煉油廠2號觀測孔中的最大濃度值為56.2mg/L，3號觀測孔中的最大濃度值僅為0.015mg/L，而承壓水觀測孔中的濃度最大值在1×10-25mg/L。這一點完全說明了石油污染物經(jīng)過一年的運移，只是在潛水含水層表層積累，并未大量向下運移。同時可以看出，由于含水介質吸附作用，地下水被污染后100天內濃度并沒有顯著增加。隨后，在最靠近污染暈中心的煉油廠潛水2號觀測井中，吸附量達到飽和，污染物的濃度成倍增加，形成了污染物在該含水層的積累。圖4-13廢渣場和煉油廠濃度觀測孔位置示意圖圖4-14煉油廠觀測孔濃度觀測值圖4-15廢渣場觀測孔濃度觀測值四、Ⅱ類建設項目環(huán)境影響預測（一）地面硬化對水源涵養(yǎng)的影響工程建設往往要進行大面積的地面硬化，這些活動會改變地表的入滲功能，減少地面水的下滲補給量，從而影響地下水資源的有效補給。這種影響在城區(qū)附近多項目連續(xù)建設時比較明顯。連續(xù)的大面積地面硬化會使本應滲入地下的水流轉變?yōu)榈乇磙熈鳎斐沙鞘泻闈碁暮?，同時影響地下水資源的有效補給，使水資源不足、泉水斷流等。建設工程地面硬化對水源涵養(yǎng)的影響評價，目前沒有成熟定型的評價方法?？偨Y以往工作，可循如下思路進行：1.確定工作的目的任務（1）研究建設工程是否對地下水資源補給產(chǎn)生影響；（2）這種影響的程度如何；（3）產(chǎn)生原因是什么，影響因素有哪些；（4）應采取什么樣的預防治理措施。2.工作思路從巖性結構研究包氣帶的入滲能力。當建設區(qū)面積比較大時，這種入滲能力有分區(qū)性，垂直方向上也有分帶性。應通過一定的方法手段對此進行較全面的了解。在此基礎上做出建設區(qū)入滲能力分區(qū)，以此作為建筑物規(guī)劃布局、地面綠化及建設截流增滲補源工程的依據(jù)。3.方法手段首先要充分收集利用以往的勘查資料。但以往的地質勘查工作受勘查目的、勘查精度所限，往往只對區(qū)域性的宏觀規(guī)律勘查研究較多。其研究范圍往往從數(shù)百平方公里到數(shù)萬平方公里，而對局部地段的地質構造、地層結構、巖性組成、包氣帶厚度、入滲性能等均研究不足，所掌握資料遠不能滿足“地面硬化對水源涵養(yǎng)的影響評價工作”的需要。因此必須投入一定的勘查工作，如調查、測量、試驗、物探、鉆探等。（1）環(huán)境地質綜合調查:主要調查建設區(qū)及其周圍的地形、地貌、地層、構造、巖性結構、水文、植被及井、泉等水文地質情況。（2）測量：指對主要地質點、水文點的高程和坐標測量。（3）試驗：必要的抽水試驗、滲水試驗、連通試驗等，如單環(huán)法、雙環(huán)法、示蹤法等。（4）物探：主要用于確定斷層構造、地層結構、含水層富水性等。（5）鉆探：掌握地層的結構和巖性，并通過分層取樣，獲取地層的各項水文地質、工程地質參數(shù)。上述工作不是必須全部做，應根據(jù)評價工作要求和評價區(qū)復雜程度有選擇的進行。4.綜合研究在取得上述勘查資料的基礎上，圍繞地表入滲性能綜合研究評價建設工程對地下水入滲補給量的影響。（1）做出入滲能力分區(qū)圖，為建筑物詳細規(guī)劃提供依據(jù)。（2）計算因地面硬化而減少的入滲量，評價建設工程對地下水源涵養(yǎng)的影響。Q=αPF（4-25）式中Q—因地面硬化減少的入滲量；α—降雨入滲系數(shù)；P—年均降雨量；F—建設工程地面硬化面積。（3）提出增加地下水入滲量的補償措施。如建設工程盡可能避開強滲漏帶或在滲透性好的地段建設截流增滲補源工程等。例8：XXX建設項目地下水環(huán)境影響評價方案Ⅰ、項目基本情況及目的任務XXX建設項目位于泉域直接補給區(qū)，占地面積3.2平方公里。隨著城區(qū)的逐步擴大，地面硬化面積增加，直接補給區(qū)大氣降水入滲面積逐漸減小。工程建設區(qū)覆蓋層較薄，局部灰?guī)r裸露，生態(tài)環(huán)境脆弱。為了保護泉水、保護生態(tài)環(huán)境，為工程規(guī)劃布局提供依據(jù)，需對工程建設區(qū)進行勘查評價，提出保護大氣降水有效入滲補給和保護生態(tài)環(huán)境的措施建議。根據(jù)相關的規(guī)范、規(guī)程要求，結合場區(qū)特點，確定的目的、任務是：1、開展水文地質、環(huán)境地質調查。調查地形、地貌、分布規(guī)律、水文地質特征等；2、調查、測量工作區(qū)地表水系的分布及特征；3、根據(jù)巖土層的類型、埋藏分布條件，分析研究地下水的滲透機理，評價其滲透性；4、對場地包氣帶地層進行分區(qū)，確定強滲透區(qū)；5、提出地質環(huán)境保護的措施建議，為涵養(yǎng)水源和保護泉水提供依據(jù)。Ⅱ、區(qū)域地質、水文地質條件：（略）Ⅲ、場區(qū)文地質條件場區(qū)位于泉域中部，是泉域巖溶水直接補給區(qū)，地下水流向由南向北，該區(qū)接受大氣降水及河谷水流的滲漏補給，徑流到市區(qū)后以泉的形式排泄。南部灰?guī)r裸露，北部被第四系所覆蓋。區(qū)內第四系不含水，含水巖組為奧陶系碳酸鹽巖裂隙巖溶含水巖組。該組灰?guī)r裂隙巖溶水接受大氣降水的直接補給及地表水的滲漏補給。以人工開采和地下徑流形式排泄。直接補給區(qū)大氣降水直接轉化為巖溶地下水，是泉水的主要補給來源。大氣降水的補給作用與地形、地貌、巖性、含水層水位埋深等因素密切相關，滲透性可劃分為三種情況：1、直接補給區(qū)：南部地段部分奧陶系灰?guī)r裸露，地形坡度大，屬丘陵區(qū)或殘丘區(qū)。在大氣降水落至地面后，受地形的影響，部分轉化為表流，部分入滲地下補給地下水。一般在地表巖溶相對發(fā)育地段，大氣降水在入滲后，順層補給，沿巖溶通道向下運動，最終到達含水層。而補給地下水的強度與地下水的水位埋深、地形、地表巖溶發(fā)育程度相關。降雨強度的大小也是影響大氣降水補給地下水的重要因素之一，特別是在地形坡度較大的山區(qū)，降雨強度越大，入滲補給地下水的比例相對就越小。裸露灰?guī)r區(qū)入滲量不僅與地形、雨強有關，還與地表植被關系密切，密林區(qū)入滲量大，地表徑流小，疏林區(qū)入滲量小，表流大。2、在山間溝谷及山腳陡坡地帶，第四系松散層本身不含水，沉積層厚度小，顆粒大，其下為灰?guī)r，這一地帶接受大氣降水入滲的性能較好，上覆松散層和植被能使更多的降水入滲補給巖溶地下水。山前溝谷地帶地勢較平坦或坡度較緩，能夠匯集山區(qū)的表流，松散層的粗大顆粒使降水在補給包氣帶后，能夠迅速的入滲給灰?guī)r地下水。3、山前地段的坡度較緩，有較薄的松散覆蓋層，在降雨強度較小的情況下，更有利于補給。降水后首先補給松散層，在其飽和后向下滲流進而補給巖溶地下水。此類地區(qū)人類活動相對強烈，植被較發(fā)育，溝谷兩側有梯田，起到涵養(yǎng)水源作用，對于地下水補給極為有利。該地段為地下水徑流區(qū)，水位埋深大，影響降水的轉化速度及滲入量。次降水小于10mm時，對地下水補給作用較小。Ⅳ、調查評價工作思路及工作方法1、總體工作思路（1）根據(jù)調查評價工作的目的、要求，結合工程特點和場地水文地質條件，先利用已有資料進行宏觀分析，劃分水文地質單元、劃分含水巖組，分析補、逕、排條件及其與泉水的水力聯(lián)系等；（2）進行環(huán)境地質調查：劃分微地貌單元，調查第四系分布、植被發(fā)育等方面情況；（3）通過物探、鉆探、試驗等手段，查明地層的巖性、結構、厚度、透水性等，進行巖性分區(qū)、滲透能力分區(qū)。2、工作方法采用資料收集、環(huán)境地質調查、工程鉆探、室內試驗和現(xiàn)場原位測試等方法進行。（1）資料收集收集區(qū)內的地形、地貌、氣象、水文、地質、水文地質、環(huán)境地質、城市規(guī)劃建設等方面資料。了解水利、環(huán)保、建材、冶金、化工、交通、城建、煤炭等部門在區(qū)內所作的工作，對前人的生產(chǎn)科研成果進行全面系統(tǒng)的綜合研究。（2）環(huán)境地質調查地貌調查，包括下列內容：地貌的形態(tài)、成因類型；地形、地貌與含水層的分布及地下水的埋藏、補給、徑流，排泄的關系。地層調查，包括下列內容：地層的成因類型、時代、層序及接觸關系；地層的產(chǎn)狀、厚度及分布范圍；不同地層的透水性、富水性及其變化規(guī)律；土層底部巖層的含水性或隔水性；地下水徑流、地表水文網(wǎng)等與巖溶發(fā)育的關系。地質構造調查，包括下列內容：褶皺的類型，軸的位置、長度及延伸和傾伏方向；兩翼和核部地層的產(chǎn)狀、裂隙發(fā)育特征及富水地段的位置。斷層的位置、類型、規(guī)模、產(chǎn)狀、斷距、力學性質和活動性：斷層上、下盤的節(jié)理發(fā)育程度；斷層帶充填物的性質和膠結情況；斷層帶的導水性、含水性和富水地段的位置。不同巖層層位和構造部位中節(jié)理的力學性質、發(fā)育特征、充填情況、延伸和交接關系及其富水性。水質調查，劃分地下水的水化學類型，了解地下水水化學成分的變化規(guī)律。了解地下水污染的來源、途徑、范圍、深度和污染程度。（3）鉆探鉆探工作的目的是為了了解場地巖土的結構、進行各項原位測試、采取原狀土樣。根據(jù)資料收集、環(huán)境地質調查、工程物探確定鉆孔深度。（4）試驗采取原狀土試樣測定滲透指標，采取水樣對其化學成分進行分析；進行滲水試驗評價其滲透性能。（二）水位升高導致的生態(tài)環(huán)境影響1、問題：某些工程的建設會使地下水位抬高，如修建水庫、開挖河渠、遠距離調水工程等。在平原地區(qū)修建水庫和大型引水渠，問題更明顯，主要產(chǎn)生如下問題：（1）水庫滲漏造成壩后浸沒：壩體、壩基、庫底滲漏均可導致庫區(qū)一定范圍內地下水位升高，部分地段水位高出地面，產(chǎn)生壩后浸沒，使土地沼澤化。（2）水位升高導致次生鹽漬化：由于水位抬高，雖未產(chǎn)生淹沒，但達到了地下水的蒸發(fā)深度，在浸沒區(qū)外圍更大范圍內出現(xiàn)次生鹽漬化。（3）砂土液化、地面不均勻沉降等：由于地下水位抬高，原處于非飽和狀態(tài)的液化砂土轉為飽和狀態(tài)，在外力振動作用下會產(chǎn)生砂土液化，危害工程安全；由于增加了地面荷載，地面會發(fā)生不均勻沉降，同樣會危及工程安全。環(huán)境影響評價工作，主要涉及前兩類問題。2、基本思路：通過基本的地質環(huán)境調查，查明評價區(qū)的地形地貌、地質構造、地層巖性等基礎地質條件；通過鉆探取樣、試驗測試獲取各種地層的水文地質、工程地質參數(shù)；計算可能的滲漏量、淹沒范圍和影響范圍；評價工程建設對環(huán)境的影響；提出防治措施或建議。3、計算方法（1）水庫滲漏量計算：水庫建成后，壩基會有一定的滲漏量，滲漏量計算公式[4]為：（4-26）式中：q—單寬滲流量（m3）；k—滲透系數(shù)；hm—透水層厚度（m）；△h0，t—庫邊正常運行水位與蓄水前潛水位ho,o之差；L—壩基寬度（m）。根據(jù)勘查、試驗參數(shù)計算壩基單寬滲漏量q，再根據(jù)滲漏壩基總長度L，計算壩基總滲漏量Q:Q=q×L(萬m3/a)（4-27）（2）壩后浸沒計算水庫蓄水后引起的迴水將造成壩后潛水位升高并逐漸自岸邊向遠處擴展。經(jīng)過一定時間迴水后，潛水位可能接近甚至高出地面，形成一定范圍的浸沒，進而引起沼澤化、次生鹽漬化等生態(tài)環(huán)境問題。其浸沒時間和浸沒范圍的計算如下：基本假設條件：假設庫區(qū)下游地層與壩基是均質、各向同性的，滿足地下水動力學中對地下滲流條件的要求。根據(jù)**薛禺群編著（4-28）式中：hx,t—t時刻距庫水邊線x米處的潛水位（m）；ho,o—評估期間地下水位（m）；△ho,t—庫邊正常運行水位與蓄水前潛水位ho,o之差（m）；—庫水對地下水位的影響系數(shù)，由自變量λ查表所得；x

—計算點至庫水邊線的水平距離（m）；t—庫水滲透歷時（天）；a—壓力傳導系數(shù)（m2/d）；k—滲透系數(shù)（m/d）;hm—透水層厚度（m）；μ—土體的給水度。根據(jù)計算結果，可以推算水庫滲漏導致的壩后浸沒；對應不同的蓄水標高，計算在不同時間的浸沒范圍和各地段可能的浸沒時間及最大可能浸沒范圍。例9：XXX供水工程做為南水北調東線工程的組成部分，其主體工程主要由引水、調蓄水庫、輸水、凈水廠和配水五項工程組成，工程永久占地9029畝，其中調蓄水庫占地8475畝，凈水廠占地300畝，其它工程占地254畝。本工程屬大型城市供水工程，估算總投資11.5319億元，設計以黃河水、長江水為雙供水水源。確定近期年供水量9267萬m3，水廠日處理水能力30萬噸，遠期年供水量14600萬m3，日處理水能力50萬噸。其工程級別依據(jù)《水利水電工程等級劃分及設計標準》（SL-252-2000）確定為Ⅱ級，主要建筑物級別為2級，次要建筑物級別為3級。評價工作的主要任務是：①調查了解水庫庫區(qū)及周圍的環(huán)境地質條件；②查明水庫庫區(qū)及周圍地區(qū)各類地質環(huán)境問題的發(fā)育現(xiàn)狀及影響因素；③分析預測主要地質環(huán)境問題的發(fā)展趨勢及可能對工程建設造成的不利影響；④分析評價工程建設可能誘發(fā)、加劇地質環(huán)境問題的可能性和發(fā)生范圍，對周圍地質環(huán)境的影響和危害程度作出評價；⑤針對可能出現(xiàn)的地質環(huán)境問題提出防治措施及建議。1、壩后浸沒預測評價因水庫以北緊鄰小清河，故只選擇東、西、南三側圍壩對下游浸沒進行預測，水庫評估區(qū)地下水總體流向西南，評估期三個斷面附近的地下水埋深相差約4.5m，東側埋深淺，西側和南側埋深大。已知條件與假設條件：（1）假設水庫下游地層與壩基是均質、各向同性的；（2）根據(jù)勘察資料，壩基16m深度以上多為砂壤土，夾少量壤土，具中等透水性，視為透水層；16m以下多為壤土及粘土，這一深度范圍的k值加權平均小于10-5cm/s，視為相對隔水層；（3）取產(chǎn)生浸沒的臨界水位埋深為1.7m，臨界水位埋深下的透水層厚度hm=14.3m；（4）水庫設計水深8.0m，設計庫水位27.51米。地下水位按評估期統(tǒng)測水位考慮，西側壩段取斷面附近較低水位8.6米，東側取較低水位6.0米，南側取附近較低水位7.4米。假設預測范圍內水位無變化。（5）西側地表高程19.8米，浸沒臨界地下水位18.1米；東側地表高程