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水具有资源和环境的双重属性,也是生态系统的重要支撑条件,同时又是战略性经济资源,攸关国家经济可持续发展和社会长治久安。地下水资源是水资源的重要组成部分,约占全国水资源量的1/3,目前已成为部分城市和工农业用水的主要水源。随着近些年我国工业化的快速发展、城镇化的不断推进以及人口数量的持续增长,水资源供需矛盾突显并有加剧趋势。人类不合理的开采地下水、排放污水引发诸多环境地质问题,人类活动对地下水环境的影响日益加强,地下水污染问题日益严重。 电力工业是国民经济和社会发展的基础产业和公用事业,为我国经济社会发展做出了突出贡献。尽管近几年核电、风电、太阳能发电等在我国电力供应比重上有所提高,地热发电也处在起步阶段,但是煤炭资源丰富的禀赋决定了火电在我国电力行业的主导地位。然而在环保措施不到位,尤其是事故条件下,火电厂的建设与运营将对大气环境特别是地下水环境造成诸多不利影响。 本文依托京能秦皇岛开发区“上大压小”热电项目选题,在广泛查阅、分析前人研究成果、收集利用前人资料及野外调查监测、室内野外试验基础上,针对热电厂在运营期对地下水环境可能造成的影响进行了预测研究,取得了如下成果: (1)基本查明了研究区地貌特征、水文地质条件。研究区主要地貌为堆积平原和低山丘陵;主要含水岩组为第四系全新统和上更新统地层,地下水类型为第四系松散岩类孔隙水以及风化裂隙水,但以孔隙水为主。厂区水位埋深6.2~9.0m,灰场水位埋深约1m,含水层岩性主要为中粗砂、砂砾石,富水性、导水性、渗透性较好,地下水较丰富。研究区地下水化学类型较复杂,水质为淡水,PH值在6.4~8.4之间,属中性-弱碱性水,地下水矿化度小于1g/L。 (2)分析了该热电厂运营期可能出现的事故工况有四种:①厂区柴油点火系统地下管线发生破损、②柴油储罐发生突发泄露、③脱硫系统废水池底部出现破损、④灰场内人工防渗层出现破损;并确定了四种事故工况中每种事故的特征污染因子。 (3)根据前人资料及本次野外调查和试验数据,用MODFLOW建立了地下水三维非稳定渗流数值模型和地下水溶质运移数值模型,并按该热电厂运营期可能出现的上述四种事故工况对地下水环境污染进行了预测。 (4)预测模拟结果:第①中事故后发生7300天,地下水中石油类未超出地下水质量Ⅲ类水标准的范围,影响范围为505357.84m2,最大运移距离2284.21m;事故发生10950天,地下水中石油类浓度低于检出限。表明该工况对含水层有比较大的影响。第①中事故工况下,若其底部防渗层有效,预测因子石油类在1000天浓度低于检出限,在预测期对含水层影响较小;若底部防渗失效,地下水中石油类在在预测时间段内均出现超标,事故发生10950天,地下水中石油类超出地下水质量Ⅲ类水标准的范围为412825.93m2,影响范围为1080938.2m2,最大运移距离2352.16m。表明该工况对含水层有较大的影响,因此,需要施加防渗措施才能有效地降低对地下水环境的影响。第③种事故发生3650天,在预测时间段SO42-在浓度低于检出限,全预测时间段内均未出现超标现象。第7300天Cl-浓度低于检出限,全预测时间段内均未出现超标现象。表明该工况对含水层有比较小的影响。第④种事故发生后的10950天,地下水中F-浓度超过地下水质量Ⅲ类水标准的范围为4165.87m2,影响范围为337804.52m2,最大运移距离1730.03m,表明该工况对含水层有较大的影响。以上事故虽然发生的概率较小,但必须实施严格的监测管理、防渗措施和应急措施,才能有效降低影响至环境可接受范围。