沿海石化行业典型地下水污染数值模拟研究

摘要

石化行业由于其固有的生产及储运方式特点，对地下水环境具有较高的污染风险。本论文针对辽宁省大连市某石油化工企业地下水污染风险事故进行研究，该公司是以炼油为主的国家特大型石油化工企业，本次研究区域涉及整个石化公司及其配套装置、储运系统和公用工程地下水环境。
　　本研究在区域水文地质调查及历史资料收集整理的基础上，分析研究区含水层的结构，掌握地下水流场补、径、排关系，明确研究区的地下水流动态特征，建立地下水流场数值模型。利用Visual MODFLOW2011.1软件平台对所建模型进行计算，利用地下水实测流场与计算流场进行比较，率定含水层主要参数，并对所建模型进行校正与识别。
　　根据石化行业风险事故发生概率及危害，本研究选取厂区内苯储罐突发性爆炸事故及厂区配套污水处理厂隔油池开裂渗漏事故两个情景，对污染运移进行数值模拟与风险预测。对于苯储罐污染风险事故，根据地下水石油污染特征及其研究方法的总结与分析，本研究利用HSSM与Visual MODFLOW软件构建非水相液体(NAPL)在土壤包气带和含水层运移的耦合模型。首先利用HSSM建立苯污染物在包气带内下渗迁移模型，得到穿透时间、穿透浓度及透镜体形状等，以此作为含水层污染运移模型上边界条件，综合考虑苯在含水层的对流-弥散迁移及自然降解作用，利用Visual MODFLOW2011.1中的MT3DMS模块进行计算，并对污染运移情况进行长期模拟，针对沿海区域的特殊地理位置本研究定量分析了苯罐泄漏对陆域地下水和相邻海域水质及生态环境造成的污染风险。结果表明:苯储罐风险事故发生后，苯在包气带内下渗并形成透镜体，进而作为含水层污染源随水流场迁移转化，对地下水造成污染风险，最大超标范围达15684 m2;此外，在透镜体存在期8.2 a内，随透镜体扩散及地下水流迁移入海的苯总量为3428kg，对海域水质及生态产生不利影响。
　　对于隔油池含油污水风险事故造成的地下水污染，模拟过程考虑苯酚及石油类在地下水环境中的对流-弥散作用及自然降解作用，忽略吸附及其他化学反应。计算结果表明，此类地下水风险事故造成的污染可在地下水对流-弥散及自然降解的综合作用下不断减小直至消失，不会造成长期不可逆影响。
　　结合本研究数值模拟计算结果及石化行业典型地下水污染风险，本论文针对包气带及地下含水层提出了相应污染修复处理措施，为研究区地下水污染及典型石化行业地下水风险事故评价及污染防治提供参考依据。