火电厂地下水污染溶质运移数值模拟研究

摘要

随着我国电力行业的迅速发展，各地火电厂不断兴建，规模不断扩大，灰渣排放量逐年剧增。灰渣中的污染物成分在降雨及水流的淋溶下，溶解、入渗进入地下水域，对地下水系统造成不同程度的污染，导致不同程度的经济损失，甚至对居民的身体健康造成危害。运用科学的手段对火电厂运营影响范围内地下水的动态变化规律及地下水中污染物的溶质运移规律进行动态模拟分析，协调火力发电厂运营和地下水资源保护之间的关系，进而为该区域社会、经济和环境的可持续发展提供重要参考，具有十分重要的意义。
　　 本文以联盛能源2×300MW煤矸石火力发电厂为例，首先，对研究区地下水水环境进行现状调查及评价。其次，在对厂址区地质条件、水文地质条件、工程建设情况进行调查分析的基础上，对厂址区地下水环境进行评价及预测。最后，对灰场区地质条件、水文地质条件进行合理概化，以渗流理论为基础，建立灰场区水文地质概念模型、地下水水流模型及溶质运移模型，运用Visual Modflow4.2水质评价软件对灰场贮灰30年内地下水水流及污染物溶质运移进行动态模拟。主要对硫酸盐及F在地下水含水层中的污染路径、污染范围及污染程度进行预测分析，进而提出相应的防治措施。主要结论如下：
　　 1.厂址区地层中卵砾石层及风化壳内均为发现地下水，34.6m钻孔深度内未揭露地下水，下部隔水层稳定连续，与下部含水层之间没有水力联系。厂址区工程建设中，进行了逐层碾压覆土及表层夯实处理工程，渗透性差。储油罐、液氨储罐及污水池发生事故泄漏时，不会对地下水系统造成污染。
　　 2.灰场建有初期坝，排洪系统由拦洪坝、排洪卧管、排洪竖井、连接井及消力池组成，灰场底部全面积铺设土工合成材料防渗层。正常工况下，灰场贮灰对地下水的污染较小。
　　 3.非正常工况下，灰场底部发生泄漏，运用Visual Modflow4.2软件对贮灰场贮灰30年期限内污染物对地下水环境的影响进行模拟，结论如下：
　　 (1)由于溶质运移的弥散性，污染物在地下水含水层中向各个方向均有运移。污染物运移形成的污染晕大致为长轴沿流线方向的近似椭圆。
　　 (2)不同污染物在地下水含水层中的溶质运移范围不同。在本次模拟试验中，同一时间段内，硫酸盐的溶质运移范围都比F-的运移范围要大。
　　 (3)泄漏点处地下水中污染物的浓度最高，随着污染物向四周扩散，浓度逐渐降低。其中沿水力梯度最大的方向，污染物浓度降低的最慢。