固体危险废物填埋场地下水环境影响数值模拟与评价

固体危险废物填埋场地下水环境影响数值模拟与评价李传生（山东省地质测绘院，山东 济南 250002）摘要：本文以东营某固体危险废物处置中心项目为例，分析了非正常工况持续泄露条件下固体危险废物填埋场渗滤液中Cd在地下水中的迁移规律。

一旦发生事故，渗滤液将会通过第包气带渗入至地下水中，从而造成地下水污染，使地下水水质恶化。

经预测事故状态下，对孔隙水影响有一定影响，影响范围较小。

从水平方向看对于第一及第二模拟层，持续泄漏发生后，地下水污染中心浓度均逐步升高，污染面积逐步扩大。

从垂直方向看第一及第二模拟层受污染物影响较大，第三模拟层未受到污染物影响，可见随着深度的增加，受污染物影响逐渐减小。

关键词：危险废物；地下水；数值模拟中图分类号：X832文献标识码：A 文章编号：2095-672X(2018)10-0012-03DOI:10.16647/15-1369/X.2018.10.006Numerical simulation and evaluation of groundwater environmental impact of solid hazardous waste landfill siteLi Chuansheng(Shandong Geological Surveying and Mapping Institute, Ji’nan Shandong 250002, China)Abstract: Taking the project of a solid hazardous waste disposal center in Dongying as an example, this paper analyzes the migration law of Cd which is from the l eachate of solid hazardous waste landfill under the condition of continuous leakage of abnormal working conditions in groundwater. In the event of an accident, leachate would be infiltrated into the groundwater through the vadose zone, causing groundwater pollution and worsening the groundwater quality. Under the condition of the acc ident, the pore water would be influenced and the influence area would be comparatively small. From the horizontal point of view, for the first and second simulation lay ers, the concentration of groundwater pollution center would be gradually increased and the pollution area would be gradually expanded after the continuous leakage. Fro m the vertical point of view, the first and second simulation layers would be affected by the pollutant, and the third simulation layer would be not affected. It can clearly b e seen that along with the increase of the depth, the influence of the pollutants decreases gradually in groundwater.Key words: Hazardous waste; Groundwater;Numerical simulation近年来随着国家环渤海经济区构架的建立与发展，渤海沿岸各城市大力发展新材化工、医药、电子等行业。

这些行业在带动当地经济高速发展的同时，在生产过程中不可避免地会产生大量的危险废物。

目前填埋是处理这些废物主要方式之一。

但填埋阶段会产生渗滤液,而一旦发生渗漏,会对当地地下水产生污染风险。

本文以东营某固体危险废物处置中心项目为例，分析项目建设对当地地下水环境的影响。

1 研究区概况1.1 项目概况本次论文的研究依托于东营市固体危险废物处置中心项目，该项位于东营市东南部。

本项目整个工艺流程包括了本项目包括废物收集、运输、计量、贮存；物化处置系统；安全填埋处置系统。

通过对项目工艺流程的分析，该项目可能对周围地下水环境造成影响的污染物为填埋产生渗滤液。

1.2 地质与水文地质1.2.1 地层岩性根据项目区岩土工程勘察报告，从工程地质的角度将场区勘察深度范围内的地基土自上而下分为7层。

分别为：①1层素填土（Q4ml）：黄褐色，以粉土为主，湿，松散。

场区普遍分布，厚度：0.40～0.70m，平均0.53m；②2层粉土（Q4al+pl）：黄褐色或褐黄色，湿，中密-密实。

相近粉砂，局部夹薄层粉砂或粉质黏土。

场区普遍分布，厚度：2.50～5.20m，平均3.63m；③3层粉土（Q4al+pl）：黄褐色或灰褐色，湿，中密-密实。

相近粉砂，局部夹薄层粉砂或粉质黏土。

仅在北地块场区普遍分布，南地块场地缺失该层，厚度：2.80～5.60m，平均4.07m；④4层粉质黏土（Q4al+pl）：黄褐色，可塑。

场区普遍分布，厚度：7.10～12.20m，平均10.09m；⑤5层粉土（Q4al+pl）：黄褐色或灰褐色，湿，密实。

相近粉砂，局部夹粉砂。

场区普遍分布，厚度：2.40～7.50m，平均4.79m；⑥6层粉土（Q4al+pl）：黄褐色或灰褐色，湿，密实。

近粉质黏土，局部夹薄层粉质黏土和6-1层粉砂透镜体，揭露厚度6.80m；⑦6-1层粉砂（Q4al+pl）：黄褐色，饱和，中密～密实，成分以石英、长石为主，夹于第6层粉土中，分布无规律。

1.2.2 水文地质工作区位于清南区冲海积平原咸水水文地质亚区中的“上咸下淡”孔隙水水文地质小区I5-1小区。

区域地下水类型主要有第四系松散岩类孔隙水。

根据埋藏条件分为浅层地下水和深层地下水。

2 地下水数值模拟按《环境影响评价技术导则 地下水环境》（HJ 610-2016）的要求，采用地下水数值法进行地下水评价。

首先建立地下水系统的概念模型。

在地下水系统概念模型的基础上再建立地下水流、水质数学模型，最终建立数值模型。

本次利用数值模拟分析，借用GMS计算求解模型。

2.1 水文地质概念模型2.1.1 含水层概化地层分析可知，评价区含水层岩性主要为粉土，局部夹粉砂。

粉质粘土层构成相对弱透水层。

依据地层岩性，将评价区地层概化为3层。

第1层为潜水含水层，包括工程地质分层的1层素填土、2层与3层粉土；第2层为粉质黏土相对弱透水层；第3层为承压水含水层，包括工程地质分层的5层、6层粉土与6-1层粉砂。

第四系孔隙水是地下水环境影响预测与评价模拟的目标。

2.1.2 边界条件水文地质概念模型边界条件由评价区具体的水文地质条件确定。

评价区位于冲积平原，区域地下水由陆地向沿海呈北北东方向径流，水力坡度小。

评价区边界主要依据区域地下水流场划定。

评价区南边界与北边界均由地下水等水位线确定，为给定水头边界；西边界为垂直于等水位线边界，为零流量边界；东边界北部及南端为垂直于等水位线的零流量边界，东边界南部主要为水库边界，水库常年有水，为给定水头边界（图1）。

图1 水文地质概念模型边界条件及源汇项概化2.1.3 源汇项模型源汇项根据评价区实际水文地质条件概化，见图1。

评价区补给项主要为大气降水入渗补给、地下水侧向径流补给，排泄项主要为侧向径流排泄、蒸发排泄。

①降水入渗补给：评价区孔隙水接受降水入渗补给。

降水量分布在时间上有相对的不均一性，即年际差异，而多年平均降水量则相对恒定，采用多年平均降水量乘以降水入渗补给系数，得到模型降水入渗补给量。

降水入渗补给分布的空间不均匀性用降水入渗分区概化处理，全区概化为几个降水入渗强度不同的小区，各小区的入渗补给强度，根据包气带岩性、潜水位埋深、地形、植被等给出估计初值，经模型调试识别后确定；②侧向径流补给：评价区南边界侧向径流补给强度依据给定水头边界，通过模型含水层渗透系数、地下水水力坡度等计算初始值，最终经模型调参识别后确定补给量；③侧向径流排泄：评价区北边界侧向径流排泄强度依据给定水头边界，通过模型含水层渗透系数、地下水水力坡度等计算初始值，经模型调参识别后确定排泄量；④蒸发排泄：在评价区地下水位埋深小于6m 的地段存在蒸发排泄，由模型模拟模块确定蒸发量； ⑤溶质运移污染物：本次溶质运移模拟以特征污染物Cd 为模拟运移物质；⑥污染源：污染源水量按其可能进入含水层的水量确定，污染物浓度根据工程分析部分给出的浓度确定。

2.1.4 水文地质参数评价区孔隙含水层的岩性在空间分布上有一定差异，为非均质层，其非均质性用参数（K、μ）分区概化处理。

根据本次岩土工程勘察报告的推荐值给定各水文地质参数初始值，依据调查得到的水位观测值与地下水流场进行调参，直至水流模型模拟的结果与实际情况相符。

主要水文地质参数的调参结果为：含水层：水平渗透系数K：0.7~1.5 m/d；纵向弥散度：7~10 m；有效孔隙度：0.25~0.27。

弱透水层：水平渗透系数K：0.1~0.3 m/d；纵向弥散度：4~8 m；有效孔隙度：0.15~0.20。

溶质模型是以水流模型为基础建立的，溶质模型水文地质条件的概化与所建立的水流模型一致。

本次溶质运移模型模拟区的范围、含水层结构、边界类型划分、源汇项的概化等均与水流模型一致，流体概化为不可压缩的均质流体，粘度和密度均为常数。

2.2 地下水流数值模拟2.2.1 模型网格剖分评价区剖分采用5×5m 网格。

模型共剖分1124行，1206列，共计3层，活动单元格总计2888432个。

2.2.2 模拟程序包模型降水入渗面状补给采用Recharge 子程序包、水头边界采用Specified Head 子程序包、地下水蒸发采用ETS 子程序包、污染源水量采用Well 子程序包、污染源浓度采用Specified Conc. 子程序包。