2016年环境影响评价师《技术方法》辅导:地下水环境影响评价与防护

　　地下水环境影响评价与防护

　　(一)熟悉地下水EI预测应考虑的重点区域(新增内容)(导则内容)

　　⑴已有、拟建和规划的地下水供水水源区。⑵主要污水排放口和固废堆放场的地下水下游区域。⑶地下水EI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)。⑷可能出现环境水文地质问题的主要区域。⑸其他需要重点保护的区域。

　　(二)熟悉污染物在地下水含水层的运移特征(新增内容)

　　污染物进入包气带和含水层中将发生机械过滤、溶解和沉淀、氧化和还原、吸附和解吸、对流和弥散等一系列物理、化学和生物过程;有机污染物在一定的温度、pH值和包气带中的微生物作用下，还可能发生生物降解作用。这些作用既可以单独存在，也可以多种作用同时发生。

　　⑴机械过滤：机械过滤作用指污染物经过包气带和含水层介质过程中，一些颗粒较大的物质团因不能通过介质空隙，而被阻挡在介质中的现象。

　　⑵ 溶解：存在于包气带的污染物在大气降水入渗作用下，包气带水在向下渗透时，会将污染物或由其转化产生的可溶物质溶解出来，下渗进入地下水。沉淀：某些污染物的pH值、氧化还原电位发生变化，水中的污染物浓度大于饱和度，一些已经溶解的污染物会沉淀析出。溶解与沉淀实质上是强极性水分子和固体盐类表面离子产生了较强的相互作用。如果这种作用的强度超过了盐类离子间的内聚力，就会生成水合离子。化合物的溶解和沉淀主要取决于①其组成的离子半径、电价、极化性能、化学键的类型及其他物理化学性质;②与环境条件如温度、压力、水中其他离子浓度、水的PH值和Eh条件密切相关。

　　⑶氧化和还原：氧化与还原反应是指污染物中的元素或化合物电子发生转移，导致化合价态改变的过程。影响因素：氧化与还原作用受pH值影响，并与地下水所处的氧化还原环境有关。

　　⑷ 吸附与解吸：是污染物在土壤或包气带与水相、气相介质之间发生的重要的物理化学过程，吸附为污染物由液相或气相进入固相的过程，解吸过程则相反。作用：吸附和解吸影响着污染物与地下水、空气之间的迁移或富集，也影响着污染物的化学反应和有机物的微生物降解过程。影响因素：污染物质的吸附和解吸主要与污染物在水中的浓度和污染物质被吸附在固体介质上的固相浓度有关。

　　⑸对流和弥散：污染物质在地下水中的运移受地下水的对流、水动力弥散和化学反应等的影响。污染质随地下水的运动而产生的问题，即为对流问题。地下水中的污染质运移还存在着水动力弥散，水动力弥散使污染质点的运移偏离了地下水流的平均速度。发生偏离原因：①由于浓度场的作用存在着质点的分子扩散;②微观上，孔隙结构的非均质性和孔隙通道的弯曲性导致了污染质点的弥散现象;③宏观上所有孔隙介质都存在着的非均质性。

　　(三)熟悉CP地下水EI预测方法(新增内容)(导则内容)

　　包括数学模型法和类比预测法。其中，数学模型法包括数值法、解析法、均衡法、回归分析、趋势外推、时序分析等方法。⑴一级评价应采用数值法;二级评价中水文地质条件复杂时应采用数值法，简单时可采用解析法;三级评价可采用回归分析、趋势外推、时序分析或类比预测法。⑵采用数值法或解析法预测时，应进行参数识别和模型验证。⑶采用解析模式预测污染物在含水层中的扩散时，一般应满足以下条件：①污染物的排放对地下水流场没有明显的影响。②预测区内含水层的基本参数(如渗透系数、有效孔隙率) 不变或变化很小。⑷采用类比分析法时，应给出具体的类比条件。类比分析对象与拟预测对象之间应满足以下条件：①二者的环境水文地质条件、水动力场条件相似。②二者的工程特征及对地下水环境的影响具有相似性。

　　(四)了解地下水影响半径确定方法的适用条件(新增内容)

　　1.适用条件：有两个观察完整井抽水时。注：确定R值较可靠的方法之一。

　　⑴潜水：lgR=[S1(2H-S1)lgr2-S2(2H-S2)lgr1]/(S1-S2)(2H-S1- S2) ⑵承压水：lgR=(S1lgr2-S2lgr1)/(S1-S2)

　　2.适用条件：有一个观察孔完整井抽水时。注：精度较上式差，一般偏大。

　　⑴潜水：lgR=[Sw(2H-Sw)lgr1-S1(2H-S1)lgrw]/(Sw-S1)(2H-Sw- S1) ⑵承压水：lgR=(Swlgr1-S1lgrw)/(Sw-S1)

　　3.适用条件：无观察孔完整井抽水时。注：精度较上式差，一般偏大。

　　⑴潜水：lgR=1.366(2H-Sw)Sw/Q+lgrw ⑵承压水：lgR=2.73KwSw/Q+lgrw

　　4.适用条件：近地表水体单孔抽水时。注：可得出足够精度的R值。潜水、承压水：R=2d

　　5.适用条件：计算松散含水层井群或基坑矿山巷道抽水初期的R值。注：对直径很大的井群和单井算出的R值过大;计算矿坑R值偏小。潜水：R=2S(HK)?

　　6.适用条件：计算承压水抽水初期的R值。注：得出的R值为概略值。承压水：R=10S(K)?

　　7.适用条件：含水层缺乏补给时，根据单孔非稳定抽水试验确定影响半径。注：α为系数，固定流量抽水时取小值;固定水位抽水时取大值。

　　⑴潜水：R=[αK(H-0.5Sw)t/μ]? (α=2.25~4.0) ⑵承压水：R=[aαt]? (α=2.25~π)

　　S―水位降深，m;;;H―潜水含水层厚度，m;r―观察井井径，m;Sw―抽水井中水位降深，m;rw―抽水井半径，m;K―含水层渗透系数，m/d;m―承压含水层厚度，m;d―地表水距抽水井距离，m;μ―重力给水度。

　　(五)了解地下水量均衡法、地下水溶质运移解析法及其适用条件(新增内容)(导则内容)

　　1.地下水量均衡法。属于集中参数方法，适用于进行区域或流域地下水补给资源量评价。

　　对于选定的均衡域，在均衡计算期内水量均衡方程：∑Q补-∑Q排-Q开=ΔQ

　　Q补―地下水各种补给量之和，m3/d;Q排―地下水各种排泄量之和，m3/d;Q开―地下水开采总量，m3/d;ΔQ―均衡域内地下水储存量的变化量。承压含水层：ΔQ =μ*F?ΔH，潜水含水层：ΔQ =μF?ΔH。

　　其中，F―均衡域面积，m2;μ*―承压含水层释水系数;μ―潜水含水层给水度;ΔH―均衡期内，均衡域地下水水位变化幅度，m。均衡期一般选择5a、10a或20a。各均衡要素的选取应根据评价区域内水文地质条件确定。

　　2. 地下水溶质运移解析法。应用条件：求解复杂的水动力弥散方程定解问题非常困难，实际问题中多靠数值方法求解。但可以用解析解对数值法进行检验和比较，并用解析解去拟合观测资料以求得水动力弥散系数。预测模型：⑴一维稳定流动一维水动力弥散问题。①一维无限长多孔介质柱体，示踪剂瞬时注入方程。②一维半无限长多孔介质柱体，一端为定浓度边界方程。⑵一维稳定流动二维水动力弥散问题。①瞬时注入示踪剂―平面瞬时点源方程。②连续注入示踪剂―平面瞬时点源方程。

　　(六)熟悉不同类型CP地下水EIA采用的方法(新增内容)(导则内容)

　　1.Ⅰ类CP地下水EI预测

　　1)解析法。⑴一维弥散解析法。

　　①瞬时污染源解析式：

　　②连续污染源解析式：

　　⑵二维弥散解析法。

　　①瞬时污染源解析式：

　　②连续污染源解析式：

　　2)数值法。适用条件：复杂边界条件、含水层非均质、多个含水层的地下水系统。

　　模型应用过程：

　　2.Ⅱ类CP地下水EI预测

　　1)地下水量均衡法。应用范围十分广泛，是Ⅱ类CP的地下水评价与预测中最常用、最基本的方法。可用于区域又可用于局域水量计算，既可估算补、排总量又可计算某一单项补给量。

　　⑴基本原理：根据水量平衡原理，利用均衡方程待求水量的一种方法。在一定时段内，任一均衡区进出水量大体保持下面的平衡关系：Q补-Q排=±ΔQ储

　　由于水量均衡关系是针对某一时段而言的，所以上式又可写成： 补Δt- 排Δt=±μF?Δ

　　⑵ 应用步骤：①确定均衡区。②确定均衡要素。常见的补给项：大气降水入渗补给量;地表水渗漏补给量;地表水侧向径流补给量;相邻含水层越流补给(多个含水层时);回灌补给量(农灌区)。常见的排泄项：地下水向地表的渗出或滴流量;地下径流的侧向排泄量;地下水的蒸腾排泄量;地下水的开采量;相邻含水层的越流排泄量。③确定均衡期。可根据评价的需要确定，最好选择有代表性的水文年(平水年)进行补给量的计算。④建立水量均衡方程。⑤计算补给量和排泄量。

　　⑶均衡项的水量计算方法。

　　① 大气降水入渗补给量的计算。Q=α?F?P 式中：α―降水入渗系数;F―接受降水入渗的地表面积，m2;P―多年平均的年降水量(降水深)，m/a。地下径流滞缓地区：α=μ?Δh/P 式中：μ―水位变动带介质的饱和差;Δh―次降水所引起的水位抬升值，m;P―次降水量，m。

　　地下径流较强地区：

　　②地表水渗漏补给量的计算。

　　a. 断面流量差法。Q渗=(Q1-Q2)Δt Q1、Q2―河渠上、下游侧流断面的平均流量，m3/s。 b.渗流断面法。Q渗=KLIh 式中：Q渗―河渠一侧的渗漏补给量，m3/d;K―含水层渗透系数，m/d;L―河渠渗漏段的长度，m; I―河渠某一侧地下水的水力梯度;h―水力坡度取值段含水层的厚度，m。

　　③灌溉入渗补给量的计算。a.田间灌溉试验法。Q渗=μ?Δh?F 式中：Q渗―次灌溉入渗补给量，m3;μ―灌溉地块的土壤给水度;Δh―试验区地下水位平均上升幅度，m; F―试验地块的面积，m2。

　　b.田块的水量均衡法。灌溉入渗补给量=实测的灌水量-排放量-蒸发量-其他消耗量。

　　④ 潜水蒸发量的计算。在潜水面埋深较小的地区，蒸发往往是潜水的主要排泄途径。潜水蒸发强度ε(mm/d)：单位时间的潜水蒸发量(深度)。 ε=λE0(1-h/hmax)n 式中：λ―修正系数，视地表有无作物和作物情况而定;E0―水面蒸发强度，mm;h―潜水埋深，m;hmax―潜水蒸发的极限深度，m;n―与土壤质地有关的指数，n=1~3。

　　2)解析法。⑴应用条件：只适用于含水层几何形状规则、方程式简单、边界条件单一的情况。可以给出在各种参数值的情况下渗流区中任意一点的水位(水头)值。⑵计算过程：①利用勘察试验资料确定计算所需的水文地质参数。②根据水文地质条件进行边界概化，同时依需水量拟定开采方案，选择公式。③按设计的单井开采量、开采时间计算各井点特别是井群中心的水位降落值。

　　3)数值法。适用于要求较高、条件复杂的水位预报。步骤：⑴水文地质条件分析。⑵建立水文地质概念模型和数学模型。水文地质条件概化：①计算区几何形状的概化;②含水层性质的概化;③边界性质的概化;④参数性质的概化;⑤地下水流状态的概化。⑶确定模拟期和预报期。根据资料情况和评价要求确定。模拟期(一般取一个水文年或若干个水文年)主要用来识别水文地质条件和计算地下水补给量，而预测期用于评价地下水可开采量和预测一定开采量条件下的地下水位。⑷水文地质条件识别(模型识别)。在给定参数、各补排量和边界、初始条件的情况下，通过比较计算水位与实际观测水位，验证该数值模型的正确性。⑸地下水水位预报。