地下水环境影响评价方法与治理研究

沈阳农业大学学士学位论文文献综述1地下水环境影响评价方法与治理研究摘要：本文叙述了地下水环境影响评价工作要点、方法与治理研究以煤矿开采地区为例说了其情况与问题。论述地下水环境影响评价的重要性，讨论了地下水环评工作的等级划分原则、地下水环境调查的工作内容和重点、地下水环境脆弱性评价。针对煤矿开采对地下水污染的问题,首先分析了煤矿开采对地下水污染的影响因素,然后通过对研究区域地下水污染物组分的分析,考虑各种评价方法的优缺点,采用模糊综合评判法,对煤炭开采对地下水的污染做出了比较合乎实际的评价。最后,对防治煤矿开采对地下水污染工作提出一些建议。关键词：煤矿开采；地下水；环境影响；评价1煤炭开采对地下水资源的影响煤炭开采包括露天开采和井工开采，其中井工开采占94%左右不论哪种开采方式，均易产生地下水环境问题［1］煤炭开采对地下水资源影响复杂多样，在煤炭开各个时期(采期坑排水期以及矿山尾矿矸石堆积期)都可能对地下不同位置(浅层中层和深层)改变地下水场流及补径排条件，对地下水资源水量、水质、水平衡等方面产生深远影响［2－6］1.1水量与水循环影响水资源和煤矿共处于一个地质体中，通常施工单位为了能够维持正常的采矿模式，确保采煤工作面能够横向和纵向的发展会在采矿的同时把工作面周围的水和潜在的水全部排出开采使围岩变形和移动，煤系地层上覆岩层直至地面，出现冒落带弯曲带和垂直向裂缝带［7］煤系地层中的水和散松岩类地层中的水快速向下渗透，形成区域性地下水位降落漏斗区，浅中层的水位逐年被下降并被输干;随着开采深度的加大，深层含水层的水也被截留转化为矿坑水被排出，以矿井为中心的地下水位下降漏斗区范围和幅度不断扩大，在其影响范围内，地下水流动加快，储存量不断减少［4］因岩层破坏和地表裂隙或塌陷作用，原有的蓄水构造和地下水补径排条件发生变异［8－9］地表径流与采区上含水层与采区之间的水力联系通过采动地层沟通［4］地表径流基流和潜流中各有一部分或全部由以横向运动为主，变为以垂向运动为主，向矿坑汇流转为矿坑水或渗透地下转为地下水的运动;同时，降雨入渗速度加快蒸发量减少地下水则由以前的基流和潜流排泄为主，变为以矿坑排水为主［2］;同时，因局部承压水转为无压，含水层变为透水层，地下水调蓄能力降低，向地表水补给量减少这样整个区域地表水地下水均衡系统遭到破坏，造成大面积疏干漏斗泉水干枯水资源逐步枯竭以及河水断流，一定程度上加剧地区的供水紧张问题。1.2水质影响地下水水质的污染源主要来自受污坑井水和煤矸石等固体废弃物。1.2.1矿井水造成的水环境污染［4－10］矿井水的污染一部分来开采过程中的井下粪便，煤沙尘，废坑木的腐烂，废机油废酸液，井下洒水及防火灌浆水等，一部分来自煤层围岩中的硫化物矿物与氧气水接触在微生物的催化作用下，经过一系列复杂的地球化学反应产生的酸性矿井水这些污染物包括汞铅铬等重金属;氟化物氰化物等无机毒物以及无机酸盐类和无机悬浮物等受污染的矿井水在大量未经处理的情况下，一部分通过岩层地下水环境影响评价方法与治理研究裂隙直接下渗到下腹地层，一部分排出地表后，首先污染地表水，继而在流经碳酸盐岩渗漏段时，或随河沟循环流动时再次入渗地下污染地下水此外，大气污染通过大气降水入渗也会产生地下水。1．2．2煤矸石等固体废弃物造成的水环境污染［4－10］露天堆放的煤矸石长期经风化降雨降雪淋溶和自身所载水分的作用，产生一系列的理化变化，有毒有害成分随淋溶水向地下渗透，在土壤中浓缩聚集，向地下水中迁移，污染地下水资源其中含有的有害杂质包括硫化物，碳酸盐类混合物，可溶性无机盐以及汞砷氟氯等微量元素此外，选煤厂在煤炭选洗的煤泥水接纳矿区污废水的塌陷坑水体，对地下水都有不同程度的污染在水循环失衡状态下，这些有毒有害物质的释放对水环境造成严重的威胁。2煤炭开采地下水环境影响评价地下水环境影响评价的主要任务是进行地下水环境现状评价和项目的环境影响预测，评价项目实施过程中对地下水环境可能造成的直接影响和间接危害，并针对评价结果提出防治对策，保护水资源，为项目实施提供决策选址管理等科学依据主要涉及确定评价等级现状调查与评价影响预测［11－13］2.1评价等级的确定2．1．1项目分类依据导则［12］，Ⅰ类项目指在建设生产运行和服务期满后的各个过程中，可能造成地下水水质污染的建设项目;Ⅱ类项目指在建设生产运行和服务期满后的各个过程中，可能引起地下水流场或地下水水位变化，并导致环境水文地质问题的建设项目依据前述分析和导则项目分类，煤炭开采属于Ⅱ类但考虑目前企业节水意识增强，矿井水多能全部回收，水质污染多因煤矸石等固废堆积，因此建议井田(矿田)开采范围确定为Ⅱ类，煤矿工业场地和排矸场地确定为Ⅰ类，进行分区域分类开展地下水环境影响评价工作。2．1．2评价级别的划分Ⅱ类项目根据建设项目地下水供水(或排水注水)规模引起的地下水水位变化范围建设项目场地的地下水环境敏感程度以及可能造成的环境水文地质问题的大小等条件确定据不完全统计，全国煤矿每年疏排矿井水超过2亿m3，而煤炭的大规模开采造成的采空塌陷地面裂缝区。域地下水位下降煤矸石堆放矿坑排水等一系列地质灾害和地质环境问题也是显而易见的［1－10］依据导则中的建设项目供水(或排水注水)规模建设项目引起的地下水水位变化区域范围和建设项目造成的环境水文地质问题大小这三项指标，很容易判断煤炭开采评价级别为二级及以上［12］评价级别判定时，地下水排水量应采用经国土资源管理部门批准的矿井(田)地质勘探报告中确定的矿井(田)正常涌水量地下水环境敏感程度的划分中，水土流失重点防治区建议按水利部公告［2006］第2号水利部关于划分国家级水土流失防治区的公告中规定的水土流失重点预防保护区执行。2．2现状调查与评价依据导则[12]，煤炭开采建设项目的地下水环境现状调查与评价的范围包括开采项目建设生产运行和服务期满后三个阶段的地下水水位变化的影响区域，以沈阳农业大学学士学位论文文献综述3及相关的环境保护目标和敏感区域，如已有拟建和规划的地下水供水水源区，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)，可能出现环境水文地质问题等主要区域必要时应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。2．2．1现状调查监测地下水的现状调查监测包括污染源调查地质现状调查地下水环境现状监测环境水文地质勘查与试验。地下水污染源调查调查按工业污染源调查技术要求及其建档技术规定的要求进行煤炭工业对地下水环境可能造成的污染影响仅限于工业场地排矸场地附近，对于矸石属性鉴别为Ⅰ类一般工业固体废物的煤矿建设项目，建议煤矿建设项目污染源调查按工业场地排矸场地确定的评价类别和级别开展地下水污染源调查工作，井田(矿田)开采范围可简化污染源调查工作除项目自身污染源调查外，同时搜集已有污染源调查资料。地质现状调查包括一般性地质资料收集，水文地质条件调查和水文地质问题调查，具体参见导则针对煤炭开采项目，调查应注重对评价区土壤和植被状况;地层岩性地质构造地貌特征;包气带岩性结构厚度;含水层的岩性组成厚度渗透系数和富水程度;隔水层的岩性组成厚度渗透系数;地下水类型地下水补给径流和排泄条件集中供水水源地或水源井的分布情况(包括开采层的成井的密度水井结构深度以及开采历史)与项目位置关系以及与地下水有关的其它人类活动情况调查，如保护区划分情况等方面的调查。2．3影响预测影响预测是对建设项目在建设生产运行和服务期满后三个阶段，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的预测。2．3．1预测范围与时段预测范围可与现状调查一致，由于煤矿建设项目井田(矿田)范围较大服务年限长达几十年甚至上百年，且项目的工程设计仅对项目投产20年的工作面进行排产方案设计，因此，建议按照远粗近细的原则，重点进行运行期前20年煤炭开采影响范围的地下水环境影响预测。2．3．2预测因子与方法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(如水力联系裂隙带高度变化水资源破坏量等)煤炭工业场地Ⅰ类二级评价除考虑矸石场外，还应考虑选煤厂;矸石场的源强就是淋溶液;选煤厂的源强重点考虑煤泥水储水池5%～10%渗漏;污染因子重点考虑重金属有毒有害元素，具体指标选择，结合建设项目工程特征排污种类排污去向及周围地区环境质量概况，结合国家行业等相关标准确定评价因子。预测方法包括数学模型法和类比预测法依据导则［13］，一级评价采用数值法;二级评价中当井田(矿田)水文地质条件件复杂时应采用数值法，当其水文地质条件较为简单，煤炭开采导水裂缝带发育高度不会直接导通潜水和具有开发利用价值的含水层时，可采用解析法。2．4评价与措施地下水环境影响评价方法与治理研究结合地下水环境现状调查和地下水环境影响预测结果，对建设项目各实施阶段(建设生产运行和服务期满后)不同排污方案及不同防渗措施下的地下水环境影响进行评价，包括地下水流场或地下水水位(水头)影响及可能出现的环境水文地质问题的类型性质及其影响的范围特征和程度等根据评价结果的对比，推荐地下水环境影响最小的方案［13］同时，针对项目方案制定预防保护措施与对策，如地面沉降岩溶塌陷地面裂缝等环境水文地质问题产生的具体措施制定，地下水动态监测系统等。3结语煤炭开采对地下水环境影响深远，煤炭开采的地下水环境影响评价对于保护地下水资源，维护水生态平衡，保障社会经济发展有重要的意义导则的出台，改变了以往的地下水评价工作深度与重点参差不齐的局面，对煤炭行业规范地下水环境影响评价工作具有指导作用本文分析了煤炭开采对下水环境水质水量的影响;结合导则，讨论了地下水环境影响评价的相关内容，提出煤炭开采的地下水环境影响评价可按Ⅱ类项目执行，评价级别为二级及以上;必要时，可对井区(Ⅱ类)和排矸石场等(Ⅰ类)进行分区评价;选择监测评价因子时，应综合考虑常规指标国家和地方控制污染物指标以及煤炭行业特征污染因子;评价结果应包括地下水流场或地下水水位(水头)影响及可能出现的环境水文地质问题的类型性质及其影响的范围特征和程度等建议。参考文献［1］段颖，段云海．煤矿开采对地下水环境的影响分析［J］．环境科学与管理．2007，32(8):176－178．［2］周进生，王剑辉，党学亚．矿产开发对地下水失衡影响及其控制对策以陕北煤炭资源开发为例［J］．中国矿业．2009，18(12):52－55．［3］潘桂花．山西省煤炭开采区地下水资源保护对策［J］．地下水．2010，32(1):61－62．［4］海龙，梁冰，白国良．煤矿开采条件下地下水渗流问题探讨［J］．西安石油大学(自然科学版)．2007，22(1):25－28．［5］孙博．浅谈地下水污染及其防治［J］．科技情报开发与经济．2008，18(3):122－124．［6］徐耀先，杨健．煤矿开采区地下水环境影响评价方法与治理研究［J］．环境科学导刊．2009，28(5):71－74．［7］纪万斌．塌陷灾害与防治丛书［M］．北京:地震出版社．1998．［8］白喜庆，孙占起．煤矿开采诱发的水环境问题研究［J］．中国矿业大学学报．2002，121．［9］孟凡生，王业耀．煤矿开采环境影响评价中地下水问题探析［M］．地下水．2007，1，29．［10］张健．浅谈煤矿地下开采对地质环境的影响及灾害治理［J］．四川地质学报．2009，29(6):219－221．［11］朱学愚，钱孝星．地下水环境影响评价的工作要点［J］．水资源保护．1998，(4):48－53．［12］HJ610－201．环境影响评价技术导则－地下水环境［S］．沈阳农业大学学士学位论文文献综述5［13］王江丽，康静文．煤炭开采项目地下水环境影响评价探讨［J］．科技情报开发与经济．2009，21(9):188－190．