辽宁某地尾矿库地下水环评的数值模型研究

辽宁某地尾矿库地下水环评的数值模型研究

发表时间：2018-06-19T16:51:54.880Z 来源：《基层建设》2018年第11期作者：梁姣

[导读] 摘要：结合辽宁地区地质条件情况，以某金矿尾矿库项目为例，运用Visual MODFLOW软件建立当地的水文地质结构模型，预测两种状况下该尾矿库的运行对周边地下水环境的影响，为尾矿库项目的地下水环境影响评价提供参考。

中国建筑材料工业地质勘查中心辽宁总队辽宁沈阳 110008

摘要：结合辽宁地区地质条件情况，以某金矿尾矿库项目为例，运用Visual MODFLOW软件建立当地的水文地质结构模型，预测两种状况下该尾矿库的运行对周边地下水环境的影响，为尾矿库项目的地下水环境影响评价提供参考。

关键词：地下水环评；尾矿库；Visual MODFLOW；识别和验证

2011年，国家环境保护部发布了《环境影响评价技术导则-地下水环境》（HJ 610-2011），并于同年6月1日起实施[1]。该导则的颁布完善了我国环境影响评价的工作内容，对环境影响评价的实际工作和地下水环境保护工作有着极其重要的意义。2016年，国家环境保护部为简化程序，提高地下水环境影响评价的可操作性，对导则进行了修改和完善，更利于环境影响评价工作者编写地下水环境影响评价。

本文以辽宁某地金矿尾矿库项目为例，运用Visual MODFLOW软件识别尾矿库不同状况下对周边地下水的影响，依据预测结果提出相应的防护措施，为尾矿库项目地下水环评提供参考。

1评估区自然概况

1.1 评估区概况

矿山企业为满足金矿石选矿需求，在选矿厂东北部的沟谷内拟建设一个干堆尾矿库，尾矿库总库容为58万m3，最大坝高30m。在标高52-63m时，尾矿库按照山谷型尾矿库筑坝形式一面初期坝；在标高达到63-82m时，按照平地型尾矿库筑坝的形式在山谷的三面修建副坝。

1.1 评估区地层岩性及构造

评估区出露的地层为辽河群盖县组片麻岩、变粒岩和第四系残坡积沙土、砾石，岩层走向北西。评估区内褶皱构造、断裂构造较发育。

1.2 评估区水文地质条件

按岩性特征和地下水赋存的条件，评价区内有两个主要含水层，一为第四系残坡积粘土沙土、砾石孔隙水，岩性为沙土、砂砾石等。接受大气降水及基岩风化裂隙水补给，含水层含水性较强，渗透性好；二为基岩裂隙水，其中又分为两类，一种为基岩风化裂隙水，含水层分布于全区，主要以潜水状态存在，局部为承压水，赋水性与基岩裂隙发育程度有关，含水性较弱；另一种为构造裂隙水，含水层分布在含金石英脉带、构造带及脉岩充填构造裂隙带中，因岩性变化，含水层赋水性不均匀。

评价区及周边水体矿化度小于1g/L，地下水中氰化物和重金属有毒污染物均未检出。

2 尾矿库地下水环境影响评价等级和范围

2.1 地下水环境影响评价工作等级

根据导则内的相关规定，本项目属于有色金属中采选行业内的尾矿库，地下水环境影响评价项目类别属于Ⅰ类。评估区内无地表水体，仅在沟谷中有季节性溪沟，大气降雨是地下水的主要补给源，主要通过表层下渗补给地下水，赋存于下伏的基岩裂隙含水层。评估区范围内无国家或地方政府设定的与地下水环境相关的其它保护区，评估区地下水环境敏感程度为不敏感。因此，确定评估区地下水环境影响评价工作等级为二级。

2.2 调查评价范围确定

根据导则内对于评估区地下水环境影响现状调查评价范围的规定，本文选用查表法，作为二级评估，本文的调查评价面积应在6-20km2之间。由于该项目位于千山山脉南支脉的一处丘间谷地内，形成一个相对封闭的水文地质单元，因此确定本项目调查评价面积为9.3km2，符合导则中运用查表法确定的二级评估范围。

3 地下水数值模拟

3.1 空间离散

利用Visual MODFLOW的Grid模块对计算区进行划分，单元规格划分为100m×100m，从而创建三维网格模型。根据评估区水文地质条件，将模型中的含水层分为3层。根据评价区的工程勘察钻孔资料、地质资料，确定地表高程和含水层底板高程，将数据导入Visual MODFLOW，利用Grid模块中的Import Elevation命令，生成水文地质结构实体，建立水文地质结构模型[2]。

3.2 时间离散

评估区属于北温带湿润区大陆性季风气候，降水量的变化对地下水位及流场影响明显。此次计算将模拟时间进行离散，将模拟期定为10年，以1个月为时间段。

3.3 初始条件及边界条件

根据工程勘察和现场调查，确定评估区的水位及评估区的初始流场，选择项目区和影响区域外围作为定水头边界，即地下水水位比较稳定的区域。

3.4 模型的识别和验证

模型的识别期和验证期选择在当年5月至10月期间。经过模拟计算，6月、8月和10月的等水位线图被推导出，其与实测水位的平均误差小于0.59m，观测点水位均处于95%置信度区间内，模型参数设置符合要求，可以被用作污染源迁移的实用模型。

4 尾矿库地下水环境影响预测

4.1 模拟工况

根据工况分析，该尾矿库可能对周围地下水造成污染的元素为银、铅、砷等。本文由于篇幅限制，仅以铅为例，探讨该尾矿库两种状况下地下水中铅浓度的模拟预测结果。

对该尾矿库周边设置的5个监测点所采地下水进行取样分析，分析结果显示评估区内地下水铅含量满足《地下水质量标准》（GB/T14848-93）Ⅲ类水质标准。

尾矿库在运行过程中产生的浸出液可能会进入含水层，造成地下水污染。本次地下水模型主要分两种状况进行模拟预测：正常状况下，尾矿库产生的浸出液按照工程设计正常排放，排放物中污染物铅的浓度为1mg/L；非正常状况下，尾矿库产生的浸出液在紧急情况下非正常排放，排放物中污染物铅的浓度为2000mg/L。

4.2 正常状况下地下水环境影响预测

当尾库矿正常排放时，模拟结果显示，尾库矿建成后的第1、5和10年，5个监测点中，铅浓度基本稳定，在10年内一直满足Ⅲ类地下水水质标准。

4.3 非正常状况下地下水环境影响预测

假定非正常状况下，尾矿库持续大规模的污染物排放，模型运行时间定为10年。尾矿库建成后的第1年，尾矿库中心地下水中铅浓度达到2mg/L，污染羽如半开的扇形；第5年时尾矿库中心地下水中铅浓度达到3mg/L，污染羽变大，形成的扇形向东西两侧展开；第10年时，尾矿库中心地下水中铅浓度达到5mg/L，污染羽继续变大，展开幅度继续变大。结果显示，尾矿库中心和其下游地下水中由于受到铅污染，下降至Ⅴ类地下水标准，尾矿库浸出液的泄露对周边地下水造成了较严重的污染。

5 地下水环境保护措施与对策

根据《中华人民共和国水污染防治法》中的规定，地下水保护与污染防治应依据“源头控制、分区防治、污染监控、应急响应”的原则实施。项目在运行过程中要建立健全地下水保护与污染防治的措施与方法，依法依规完全生产；在可能造成污染的场地上提前做好防渗措施，铺设低渗透性的粘土和聚乙烯防渗膜或其它防渗材料[3]；逐步建立完善地下水监测制度，早发现早治理，一旦发现项目造成地下水污染，应及时采取控制措施，减少污染物进入地下含水层的机会和数量；制定地下水风险事故应急响应预案，根据污染物的迁移规律、扩散范围，尽早布置地下防渗墙等工程措施，防微杜渐。

参考文献：

[1]中华人民共和国环境保护部.环境影响评价技术导则地下水环境[S].2016.

[2]孙美娜.兴城市团山子金矿尾矿库地下水污染预测[D].辽宁工程技术大学，2014.

[3]陈素云、王建飞等.地下水模型在地下水环评中的应用研究——以某房地产项目为例[J].轻工科技，2014（5）：79-85.