石油类污染物在地下水中的迁移研究——以兰州西固石油储备库为例

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:isgongping
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作为重要的能源与工业原料,石油及其制品是发展经济和提高人民生活水平的重要物质基础。随着国际油价的剧烈波动,建立石油储备库有利于提高石油储存能力,有利于资源的合理配置和石化企业的结构调整,有利于调配油源和市场的供需关系,同时是保障国家和企业原油储备安全的重大战略举措。兰州西固石油储备库建设是落实西部大开发战略方针的具体体现,对促进地区经济发展和社会稳定具有重要意义。   石油是一种复杂的多组分混合物,其主要组成是烃类,其次是少量的非烃组分。人类接触石油,可引起急性中毒或慢性中毒。石油储备库的建设必将对周围的环境造成影响,特别是当石油类污染物进入土壤后,将会使土壤丧失其原有的功能;当进入饱水带将会污染地下水,严重影响生产和生活用水。对其污染程度进行评价有利于油库建设,采取必要的预防措施将污染控制在可承受的范围内将有利于当地居民安居乐业。   兰州西固石油储备库选址位于兰州市应急水源地-三滩水源地的上游,且距离较近,尤其是距崔家大滩不足2km,石油的渗漏以及突发性事故的出现等都将对水源的安全构成威胁,进而影响兰州市的饮水安全。   基于此种状况,本论文主要研究了兰州西固石油储备库建成运营后,石油类污染物在地下水中的迁移情况,从而清楚地认识石油类污染物对地下水的污染程度,特别是对兰州市后备战略水源地的水质影响情况进行定量的科学评价。   本论文在对库区自然地理概况和水文地质条件进行调查分析、根据实验和资料分析求取相关参数的基础上,利用HYDRUS软件模拟预测石油储备库运营后库区今后50年石油类污染物在非饱和带中的迁移特征,利用GMS软件模拟预测今后50年石油类污染物在饱和带中的迁移规律。预测分为两种情况:正常工作情况,即未设防渗措施的石油类污染物迁移规律预测;非正常工作情况,即发生石油泄露情况下的石油类污染物迁移规律预测。主要结论如下:   (1)正常工况非饱和带   在正常工况下,随着石油类污染物的不断下渗,非饱和带土层中的污染物浓度不断升高。在10年左右,石油类污染物仍处于下渗过程中,底部污染物浓度没有什么变化。在20年左右,底部污染物浓度上升到了50mg/L左右,说明污染物已经开始进入含水层。在30和40年左右,石油类污染物继续下渗,底部浓度继续上升。在50年左右,非饱和带土层吸附达到饱和,下部污染物浓度接近100mg/L。从5000天到10000天这段时间内,底部污染物浓度呈线性增加。   由此我们可以认为石油类污染物的下渗的速率和范围都比较小,在50年后污染可能比较严重,到时石油储备库已经达到服务年限,所以这种情况下的污染基本可以忽略。   (2)非正常工况非饱和带   在非正常工况下,污染物浓度增加的速度要远远大于正常工况。从各观测点污染物的浓度随时间的变化规律看,上面50cm的土层在较短的时间内就处于饱和污染状态,在50cm以下,污染物的浓度逐渐减少。在50年左右,底部污染物的浓度达到500mg/L。   (3)正常工况饱和带   ①污染物与地下水流向一致,主要向东扩展,向其它方向运移的距离很少。   ②随着时间的增加,污染物的运移距离也越来越远,历时50年第二层0.3mg/L等值线向东运移约1530m。   ③由于地下水流场的控制作用,污染物向西、南两个方向没有扩展,对西及南部的地下水水质影响不大。   ④库区地下水中的油类污染物浓度在50年内将持续升高,砂卵石层浓度将达到17.5mg/L。历时40年的时候,在砂卵石层中,0.3mg/L等值线将临近黄河。   (4)非正常工况饱和带   ①历时50年第二层中0.3mg/L等值线向东运移约1550m,具体模拟结果:10、20、30、40和50年的向东扩散距离分别是280m、1150m、1300m、1420m和1550m。   ②由于地下水流场的控制作用,污染物向西、南两个方向没有扩展,对西及南部的地下水水质影响不大。   ③库区地下水中的油类污染物浓度在50年内将持续升高,其中砂卵石层地下水中污染物浓度历时50年将达到17mg/L。   ④历时20年的时候,在砂卵石层中,0.3mg/L等值线将临近黄河。   (5)非饱和带的土层对油类的吸附作用比较大,能够延迟油类进入饱和含水层的时间。   (6)由于砂卵石层的渗透性比较强(渗透系数大于20m/d),地下水的流动速度比较大,因此进入含水层中的污染物迁移速度比较快。   (7)对正常工况的模拟显示,污染物历时50年0.3mg/L等值线最大扩展距离是1530m,延伸至崔家大滩的外围,对主要开采井的水质没有影响。在历时40年左右,0.3mg/L等值线濒临黄河,由于黄河水量大,地下水的排泄对黄河水质不会有明显的影响。   (8)对非正常工况的模拟显示,污染物历时50年0.3mg/L等值线最大扩展距离是1550m,仅比正常工况向东扩展了20m。此种工况大大加速了污染物向北部黄河扩展的速度,在泄露事故发生12年左右,0.3mg/L等值线就濒临黄河。   基于以上结论,论文提出了相应的预防措施。
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