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某项目区基岩为碳酸岩,岩溶暗河系统十分发育,水文地质条件较复杂,地下水评价等级为一级,下列地下水流模拟预测方法选择中,正确的是( )

某项目区基岩为碳酸岩,岩溶暗河系统十分发育,水文地质条件较复杂,地下水评价等级为一级,下列地下水流模拟预测方法选择中,正确的是( )。

某项目区基岩为碳酸岩,岩溶暗河系统十分发育,水文地质条件较复杂,地下水评价等级为一级,下列地下水流模拟预测方法选择中,正确的是( )

A 、概化为等效多孔介质,优先采用数值法

B 、概化为等效多孔介质,优先采用解析法

C 、概化为地表河流系统,优先采用数值法

D 、概化为地表河流系统,优先采用解析法

参考答案:

【正确答案:D】

AB两项,该项目区的岩溶暗河系统十分发育,故不宜将其概化为等效多孔介质。C项,数值法可以解决许多复杂水文地质条件和地下水开发利用条件下水资源评价问题,但不适用于管道流(如岩溶暗河系统)的模拟评价。

垃圾处置场地质环境风险经济学评价

垃圾处置场地质环境风险评价一般指垃圾场污染地质环境的事故发生的概率与其造成的损失之合。这里的地质环境一般指土壤、地下水。鉴于垃圾淋滤液在土壤中的运移缓慢,影响范围一般不大,造成的损失一般也不大。因此,这里进行的“垃圾处置场地质环境风险评价”重点是污染地下水的风险评价。本文将以滹沱河石家庄段两侧垃圾处置的地下水污染风险评价为例来说明这一问题。

一、研究区地理基本情况

研究区属北温带半干旱大陆性季风气候区,夏季炎热,冬季较寒冷。大气降水年内、年际变化悬殊。多年平均降水量549.4mm,年内70%~80%的降雨集中在6~8月。区内蒸发作用强烈,蒸发量为900~1200mm。滹沱河石家庄段河谷宽阔,河漫滩发育。1959年以前,滹沱河河道常年有水,自黄壁庄水库拦蓄后,河川径流由水库调节。一般在汛期放水,平常河床干涸。

评价区为地下水资源保护区、泄洪区、农民居住密集区,农业种植和生态保护区。

二、风险识别

如要对垃圾处置场地质环境风险进行危害识别,就需要对可能出的事故即填埋气体逃逸进入地层、土壤和地下水,污染空气、地表水、地下水,传播疾病并要对这些事故进行逐项分析。但是,由于这里只针对处置场对地下水污染风险进行评价,显然,这里的地质环境事故只有垃圾污染地下水一项。

“垃圾场污染地下水”是否发生,或有多大的可能性发生,主要决定于两大方面的因素,一是该地区的水文地质条件,二是垃圾场的建设是否按照标准建设。

1.水文地质条件

1.1 地质条件

从总体上看,评价区内的土地利用现状比较简单,基本上是以耕地、绿化带为主要的用途。地质、水文地质条件虽然比较复杂,主要是粘土、粉土、砂等岩性组成,其复杂性主要体现在很小的范围内岩性变化大,且结构复杂。其简单性主要体现在地层岩性的沉积环境类型比较单一,除了评价区西北区的边界为山区冲洪积沉积类型外,评价区内的地层沉积是滹沱河的河流相沉积,且水文地质条件研究程度较高。

包气带地层:地下水含水层水位之上的包气带地层主要是粘土、粉土组成,最大厚度均小于20m(图9-3-1)。

地下水含水层:基本上由细砂、中砂、含砾砂层组成,交错层理发育,富水条件好,是石家庄市的主要供水水源地之一(图9-3-1)。

评价区大部分处在石家庄地下水降落漏斗边缘(图9-2-2,彩图13),污染物进入地下水含水层将向漏斗中心扩散,污染地下水。

图9-3-1 评价区地质剖面图[215、216]

该区是石家庄地下水源地,地下水污染将影响石家庄市的供水。

1.2 研究区污染防护能力

根据黏性土对污染物防护性能研究结果(表8-2-6),结合评价区具体情况,对评价区内的包气带岩性对污染物质的防护的相对能力进行评价分区,分区结果见彩图14。从图中可以看出,防护能力共分四个区:防护能力好、防护能力较好、防护能力一般、防护能力差。各等级区具体情况如下所述。

(1)防护能力好:这是污染防护能力最强的区域,包气带地层以粘土、亚粘土为主的岩性地层,累积厚度一般大于18m,主要分布在河道西南部的山前冲洪积扇的前缘和东部河流拐弯处分布范围如彩图14所示。

(2)防护能力较好:为污染防护能力次好的区域,包气带地层岩性主要为粘土、亚粘土和亚砂土组合,粘土、亚粘土的累积厚度在9.5~18m之间,亚砂土的累积厚度在16~30m之间分布离河道较远的两侧(彩图14)。虽然本区的防护能力较好,但垃圾污染物仍有可能进入地下水中。

(3)防护能力一般:为污染防护能力一般的区域,包气带地层组合为粘土、亚粘土和亚砂土,粘土、亚粘土累积厚度在5~9.5m之间,亚砂土累积厚度8.4~16m之间分布紧靠河道两侧(彩图14)。本区的垃圾污染物进入地下水中的可能性加大。

(4)防护能力差

为污染防护能力差的区域,包气带为粘土、亚粘土,累积厚度小于5m,亚砂土累积厚度小于8.4m,主要分布在河道带(彩图14)。本区的垃圾污染物进入地下水中的可能性极大。

2.正规垃圾处置场风险来源[108、117-126、169-172、181、182、184]

对于工程控制的填埋场可能发生在设计、施工、运行及林场的各个阶段。由于这些危害产生的可能性可能随时间而变化,还会随废物所经历的稳定化过程而造成环境的变化而变化。填埋场可能对环境造成影响如下:

(1)设计阶段:A:不适合的场底斜坡促使淋滤液排泄到池塘中B:土工膜厚度C:淋滤液收集系统,包括淋滤液收集池的设计D:不正确的淋滤液水头。

(2)施工阶段:A:不适合的底部铺设,导致不均匀沉降B:所使用的材料质量差及保存出问题C:衬垫控制系统受到扎损D:土工膜焊接及缝合失败E:质量保证措施缺乏或实施不合格。

(3)运行阶段:A:运行程序很差,导致衬垫系统受损害B:由于场地建设工程质量差导致淋滤液排出失败C:雨量过多渗入场内D:过大的淋滤液水头作用在衬垫系统上。

(4)封场后:A:由于人类或自然作用使盖层系统失败B:淋滤液收集系统塌陷C:不适当的废物长期侵害效应。

三、风险评估

就是对垃圾处置场污染地下水这件事故进行发生的概率分析、计算或评估。垃圾处置场污染地下水的风险评价,实际上可以分解为“填埋场垃圾淋滤液渗漏风险”和“淋滤液渗漏后可能穿过地层进入地下水的风险”两个大的方面来评价。评价区同时存在按标准建设的正规垃圾填埋场(如叉河垃圾处置场)和相当多的未经正规设计建设的垃圾堆放场。对前者的风险评价包括“淋滤液渗漏风险”和“渗漏的淋滤液污染地下水的风险”两方面,而后者仅对“淋滤液渗漏污染地下水的风险”评价即可。

1.渗漏的淋滤液污染地下水的风险概率评估

渗漏后的淋滤液污染地下水的风险概率评估,实际上相当于一般排放的污水污染地下水概率的评估。污水污染地下水的风险概率的计算涉及许多地质参数及其他相关参数的求取,这些参数求取实际上很难。在工作条件限制,不能求取足够参数的情况下,可选用主观概率法(头脑风暴分析法)来评估这个概率。

将评价区的地质、水文地质条件、地下水包气带岩性特征、地下水污染防护能力分区情况、垃圾场的可能规模、可能产生的垃圾淋滤液的量、垃圾淋滤液中可能的污染物成分及其浓度等详细信息,分别为8位本领域的专家提供,让他们独立判断在彩图14所示的几个区域内,淋滤液污染地下水风险概率。

对这8位专家的判别,进行综合归纳后,得到淋滤液污染地下水风险概率在Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区分别为:0%、37%、63%、100%。

换句话说,分别在Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区随意堆放的垃圾淋滤液污染地下水风险概率分别为:0%、37%、63%、100%。

2.正规填埋场垃圾淋滤液渗漏并污染地下水的概率评估

按照建设部《城市垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》(建标[2001]101号)和《城市生活垃圾卫生填埋技术标准》(CJJ2001)等标准和规范,建立垃圾卫生填埋场,垃圾淋滤液将被控制在垃圾场内的一定范围,并被收集系统收集。只要设计、施工、运营及封场等均严格按标准进行,这种处置场的淋滤液一般不会渗漏。但是,一般不会并不等于绝对不会,刘长礼等研究成果[108]表明,正规垃圾填埋场垃圾淋滤液渗漏的概率为3.9%。

如果分别在上述Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区按标准建设正规垃圾处置场,则淋滤液污染地下水风险概率分别为:0%、1.443%(0.039×37%)、2.457%(0.039×63%)和3.9%(0.039×100%)。

四、后果评估

1.危害评估

垃圾场产生的环境事故将污染空气、土壤、地表水和地下水、传播疾病、影响人类身心健康等,从而导致经济损失、健康损失和生态损失,对事故发生的后果评估比较复杂和困难。

2.危害造成地下水经济损失评估

这里仅对“污染地下水”这一事件可能造成的经济损失进行评估。

(1)首先计算一个通常规模的垃圾场污染地下水后造成的经济损失:假设垃圾场使用期限是10年(垃圾填埋场的一般要求),计算10年里垃圾污染物进入地下水可能的污染范围和可能污染的地下水量。利用“城市垃圾地质环境影响调查评价方法”(见本书第三章)[108]介绍的垃圾淋滤液产生量的估算方法,计算出垃圾淋滤液产生量假设这些垃圾淋滤液(第六章第一节介绍的污染源)成分与浓度相近,都进入地下水,按本文第六章介绍的计算方法,计算污染物在10年时间里能污染的地下水量为0.87亿方,且地下水中污染物主要是NO3-浓度超标,为55.4mg/l。

设该垃圾场使用时间与第六章第一节污染源时间一样长,都为20年,用地下水污染的“浓度-价值损失率法”[93]计算出地下水污染损失率为R=9.99%。

目前石家庄地下水资源水价平均为4.5元/m3,如按水价与0.87亿方水资源量的乘积计算地下水资源(未污染时的)的总价值,那么,其价值为:

K总价值=0.87(亿m3)×4.5=3.915(亿元)

由于垃圾造成地下水污染产生的经济损失为:

S=K总价值×R=3.915(亿元)×9.99%=0.3911(亿元)

也就是说,当这个垃圾处置场完全失败,污染物进入地下水所造成的最大经济损失为0.3911亿元。

(2)然后计算垃圾场对地下水污染的风险———风险核算:按照风险度的计算式“风险度=概率×危害损失”,结合上述危害评估结果,对研究区垃圾场地下水带来的风险进行计算,得到分别在上述4区内随意堆放垃圾和建立正规垃圾场两种情况对地下水的污染风险。结果如表9-3-1和表9-3-2所示。

表9-3-1 随意堆放垃圾污染地下水风险评价结果

表9-3-2 正规垃圾场污染地下水风险评价结果

五、风险评判

1.垃圾随意堆放产生的风险

上述表明,风险等于风险概率与事故造成的损失,则在评价区的Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区如进行垃圾随意堆放处置,则产生风险经济损失分别为:0、1447.07万、2463.93万和3911万。

2.建设正规填埋场产生的风险

在评价区的Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区如用为建设卫生填埋场处置垃圾,则分别产生的风险的经济损失为:0、56.437万、96.093万和152.529万。

很显然,使用卫生填埋场处置,比随意堆放垃圾,污染地下水的风险要低很多。

3.其他风险

(1)地下水被污染后,污染物通过人畜饮用或使用污染的地下水浇灌农田等,可能进入人的食物链,危害人类健康也可能通过使用污染的地下水浇灌植物,影响植物或生物种类,甚至影响生物多样性等同时,垃圾处置场还带来周围空气、土壤、地表水污染的风险。这些后果都是严重的,也是难以用经济损失数值来评估的。这些风险将由社会大众承担。

(2)评价区属于地下水资源保护区、泄洪区、农民居住密集区,农业种植和生态保护区,仅从污染地下水角度评价,在评价区建垃圾处置场(不论是卫生填埋或随意堆放)将造成巨大的经济损失,尤其是在河道带(IV区)还将导致空气、土壤、地表水等的污染,恶化生态环境。这样的风险后果的直接承受者是当地居民,他们是不能接受的。

(3)另外,相关法律法规也不允许建设垃圾处置场。因此,作为建设垃圾处置场的政府机构或者企业也不能承受法律风险。

六、风险控制对策

评价区目前有垃圾填埋场1个,而随意或简易的堆放场则有13个,它们对地下水污染风险很大,必须采取下列措施加以控制:

(1)垃圾填埋场地质环境风险较小,应该按标准或规范对已建的垃圾填埋场进行全方位的环境监测,一旦发现问题,及时合理地采取措施进行补救。

(2)对随意堆放的垃圾场,应按相关规范和技术标准,搬迁到适宜场地,按照相关规范和标准进行卫生填埋处置。

(3)评价区内绝对不要再堆放垃圾,即使是建立标准的卫生填埋场也不允许。

地下水资源评价的内容

地下水资源评价的内容主要包括对各种地下水量时空分布规律的研究,计算地下水允许开采量(可采量),预报地下水动态,分析地下水开采潜力和开发利用前景及对环境产生的影响,提出合理的开采方案、工程措施及建议等。

(一)局部水源地的地下水资源评价

局域水源地地下水资源评价的内容主要是:①计算允许开采量;

②提出合理取水方案和确定取水建筑物。在实际工作中,二者是相辅相成的,因为计算允许开采量必须密切结合取水方案。一般有两种做法:①根据水文地质条件,布置经济技术合理的取水构筑物,预测水源地的允许开采量,即最大允许开采量的评价;

②按具体的需水量拟定几种不同的取水方案,通过计算对比,选出最佳方案,评价水量保证程度,作出水质、水量是否能满足供水要求的结论,并评价开采后对环境是否会引起某些不良后果。

计算允许开采量的方法,一般多采用解析法或数值法。在有良好就地补给条件的地区,可用各种稳定流的公式计算,如干扰井群法、水位削减法等。对远离补给区的承压水或补给条件差的潜水,则常用各种非稳定流的方法,如干扰井群法、开采强度法及各种映射边界的计算法。当含水介质和边界条件复杂时则用数值法。若水源地位于不大的独立蓄水构造中,也可以用水均衡法来计算。扩建老水源地时,应充分利用多年开采动态资料,可用相关分析法进行计算。在水文地质条件复杂的地区,如一时难以查清水文地质结构和边界条件而又急需作出评价时,或其他方法难以运用时,常采用开采抽水试验法来评价地下水资源。在岩溶地下河系发育地区,可用水文分析法来计算地下水允许开采量。不论采用哪种方法评价,都应用水量均衡法,以论证其补给保证程度。

(二)区域地下水资源评价

区域地下水资源评价是在较大面积内,对包括一个或若干个天然地下水系统,如大型山间盆地,山前倾斜平原、冲积平源、构造盆地等进行的地下水资源评价。它主要为区域地下水的合理开发利用提供依据,同时,也可为进一步勘探地下水水源地提供科学依据。

区域地下水资源评价的内容主要是计算补给量,同时也应计算储存量,确定地下水允许开采量(可采量)。

(1)计算区域地下水补给量:区域地下水补给量(或称补给资源)是指地下水系统在天然或人为开采状态下从外界获得水质符合要求的水量。补给资源量是随时空变化的,年际之间变化很大,因此,计算区域的补给资源量是难以给出一个准确数字的。目前常用两种方法解决:

一是以多年平均补给量作为补给量,依据多年降水及水文系列资料分析确定水文周期,计算典型水文周期内多年平均补给量作为计算区域内的年补给资源量;二是采用典型年法,即依据降雨量系列资料,计算50%(平水年)、75%(枯水年)、95%(特枯水年)不同保证率(年份)地下水补给量作为各典型年的补给资源量。

(2)计算储存资源量:是地质历史时期累积而成的地下水资源量。储存资源量应是计算时段内地下水水位变动带以下含水层系统中存储的水体积。储存资源量是不可再生性资源,一般不列入可开采资源量,但为了最大限度发挥地下水系统的调蓄能力和保障能力,可以利用含水层系统的储存资源的能力实现区域水资源的调蓄,这时,储存资源量可作为可开采资源量的一部分,储存资源量也应予以计算。但计算时要满足在预计开采期内或开采期过后有限的时间内水资源总量能达到平衡,同时还要满足经济技术条件的允许程度。

(3)确定区域地下水可开采资源量(允许开采量):此量不是地下水资源存在的自然形式量,而是一个受技术、经济、社会、环境约束的人为提出来的地下水量。从可持续发展的观点出发,地下水可开采资源量(允许开采量)应是在不引起各种不良生态和环境效应的情况下地下水系统中能够提供利用的地下水量。因此,常以地下水系统中的补给资源作为区域地下水可开采资源。然而准确给出地下水可开采资源量仍存在两个问题是:①区域地下水补给资源受各种条件限制很难取出来,如目前常用降水入渗补给系数法或地下径流模数法计算山区地下水补给量,但计算得出的地下水补给量结合开采方案取出来是很困难的;

②由于受生态和环境、社会环境及开采技术水平的限制,在什么技术水平上、在哪些约束条件下确定区域地下水可开采资源量,是一个复杂而又必须综合考虑的问题。因此大多区域地下水可开采资源量的确定很难结合具体开采方案。但这并不影响区域地下水可开采资源量计算成果的应用。因为这类成果大多数要求对可开采资源量进行概略估算和概略计算,即可满足要求。

区域地下水资源评价工作,常常是在现有地质、水文地质勘察资料及开采动态资料的基础上进行的,必要时,也要布置适量的勘探试验等补充性工作。区域地下水资源评价,应按独立的水文地质单元进行,如层状自流水盆地、河谷地带、大型冲洪积扇、山前平原、山间盆地及结晶岩块等。在评价范围内,应划分出水均衡区域,区内应包含补给和排泄区。一般只对区内具有实际意义的主要含水层进行评价。

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