郭金印，陳峨印

(1.河北省邢臺縣水務局，河北 邢臺 054001;2.河北省邢臺水文水資源勘測局，河北 邢臺 054001)

邢臺市是一個嚴重缺水的城市，水資源入不敷出，作為供水水源的百泉泉域巖溶水已處于超采狀態(tài)，并由此出現(xiàn)了巖溶水水位持續(xù)下降，達活泉、百泉兩大泉群相繼斷流等水環(huán)境問題。邢臺市煤、鐵、石膏等固體礦產資源豐富，主要分布于百泉泉域補給區(qū)和徑流區(qū)，屬巖溶充水的礦床，尤其是鐵礦，在開采過程中抽排了大量的巖溶水。但由于歷史的原因，對礦山排水的管理和綜合利用十分有限，大量礦坑排水白白浪費。同時礦坑大量排水，更加劇了泉域巖溶水的超采，巖溶水水位區(qū)域性、持續(xù)性下降的趨勢更加明顯，下降幅度和速率顯著增大，水資源緊缺狀況更加突出。充分利用礦坑排水，是緩解水資源供需矛盾，恢復百泉水生態(tài)環(huán)境的重要途徑，因此，研究其排水現(xiàn)狀及利用對策，具有重要的現(xiàn)實意義。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于河北省太行山南段的東麓低山丘陵區(qū)，北起綦村—大油村一帶，南到北洺河一線，西自許堅固—洪山一帶，東到南高村—北掌村一帶。該區(qū)鐵礦資源豐富，為我國著名邯邢式鐵礦(屬巖溶充水矽卡巖型鐵礦)，已探明儲量5.0億 t左右，均分布于百泉泉域補給區(qū)和徑流區(qū)。百泉泉域面積3 843 km2，其西部為變質巖間接補給區(qū)，中部為灰?guī)r裸露及淺埋補給區(qū)，東部為灰?guī)r隱伏徑流排泄區(qū)。境內有白馬河、七里河、沙河、馬河、北洺河等河流進入灰?guī)r裸露區(qū)后漏失補給地下水，宏觀上巖溶水呈自西向東徑流，并向巖溶水強逕流帶內匯集，受邢臺—內邱大斷裂阻水作用，巖溶水溢出，形成百泉。百泉泉域在地層巖性、地質構造和地形地貌等多種因素控制下構成了一個以降水和河流滲漏為補給、以泉和人工開采為排泄的基本完整、獨立、封閉的水文地質單元。泉域內巖溶地下水最大逕流長度46 km，最大循環(huán)深度標高－650 m左右。排泄點(百泉)出露標高為60～71.5 m。天然條件下，區(qū)域內巖溶地下水集中于邢臺百泉泉域排泄，水量大且穩(wěn)定，然而，從20世紀80年代至今，由于多數(shù)礦山大降深疏干排水和工農業(yè)超額抽取地下水 ，泉水逐漸減少直至斷流，近年來水位持續(xù)下降趨勢明顯。

2 礦坑排水現(xiàn)狀

2.1 礦山排水來源

鐵礦床產于奧陶系中統(tǒng)碳酸鹽巖與火成巖接觸帶中，并以奧陶系中統(tǒng)灰?guī)r為礦體圍巖。在巖漿順層侵入和沿構造裂隙侵入過程中，由于應力、溫度以及熱液化學等綜合作用，使可溶碳酸鹽巖在接觸帶附近巖溶發(fā)育，具備和形成了地下水的富集和運移的場所，形成了鐵礦床充水含水層。

鐵礦床充水含水層(奧陶系中統(tǒng)巖溶水)補給來源主要為大氣降水，其補給形式以西部山區(qū)側向補給和河流滲漏補給為主，次為礦區(qū)內局部灰?guī)r裸露區(qū)接受大氣降水的直接補給。由于鐵礦床所處的位置以及巖溶含水層富水性、導水性、補逕排條件的不同，使得礦床開采水文地質條件存在明顯的差異，其富水性，除綦村(淺部開采)礦區(qū)由于巖體的切割，圍巖蝕變，巖溶不發(fā)育，鉆孔單位涌水量一般不超過0.42 m3/h·m外，其它礦區(qū)均為地下水富集區(qū)，鉆孔單位涌水量一般在 1.75～25.75 m3/h·m 之間。

2.2 礦坑排水現(xiàn)狀

2.2.1 礦山開采及排水概況

研究區(qū)礦山主要分布在邢臺市西部沙河市王窯、趙窯、全呼、鎖會、中關、白澗、西郝莊、東郝莊、毛村、綦村、新城等地附近，共171個礦點。將礦區(qū)分為王窯、西郝莊、綦村、新城四個礦區(qū)。各礦山均為豎井開拓的地下開采，采用水倉積水水泵排水。排水至地面后，進入沖溝，沿溝谷自然向下游排放，于低洼處積存并在途中滲入地下或蒸發(fā)消耗，排水量較大的集中排水，可最終排入沙河。

2.2.2 礦坑排水水質

礦坑排水以奧陶系中統(tǒng)巖溶水為主，原水質一般比較好，礦化度大多小于500 mg/L，只是在水流不暢的局部地段礦化度可能出現(xiàn)大于1 000 mg/L?；瘜W類型以HCO3－Ca或Ca·Mg型水為主。清潔的巖溶水進入巷道或采空區(qū)后，受到采礦活動的污染，混入粉塵，固體懸浮物增加，并因溶濾作用使某些離子增加，懸浮物、Fe3+、SO42－含量超過飲用水水質標準，水質受到污染，但水質整體上屬于地下水質量分類中的Ⅲ類水，可直接用于農田灌溉，適當凈化處理后可做為工業(yè)及生活用水。

2.2.3 礦坑排水水量

1996年以前，礦坑排水量相對穩(wěn)定，從97年開始，隨著鐵礦市場需求和價格的提高，鐵礦開采規(guī)模增大，開采深度下延，礦坑排水量呈現(xiàn)出逐年增大的趨勢。到2004年底，政府部門從安全角度出發(fā)，開始對區(qū)內鐵礦進行停產(或部分停產)整頓(停產期間仍需排水)，排水量又出現(xiàn)了暫時性的 明顯回落。研究區(qū)1992～2004年鐵礦坑排水量見表1。

表1 研究區(qū)鐵礦坑排水量統(tǒng)計表

2.2.4 礦坑排水利用現(xiàn)狀

礦坑現(xiàn)狀排水去向主要是向礦區(qū)附近的溝谷排放，四處漫流。其礦坑排水利用方式主要用于選礦、礦區(qū)生活用水、附近村民生活用水以及礦坑排水所經的沿途農田灌溉用水，其余未被利用的剩余水一般沿溝谷渠排走，存在著礦坑排水浪費現(xiàn)象。以2004年礦坑排水量10 129.73×104m3為例，年利用的水量為1 233.7×104m3，約占全年排水量的12%左右，未被利用的水量為8 896.03×104m3，約占全年排水量的88%左右，說明未被利用的礦坑排水可開發(fā)利用的潛力較大。

該區(qū)礦坑排水利用率低的主要原因:一是對礦坑排水資源在思想上認識不足，缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃。二是排供結合需要政府行政部門的參與統(tǒng)籌，并需要進行專門的評估和資金的投入。三是礦區(qū)附近其它工業(yè)不發(fā)達，又多為丘陵荒地，耕地少，地形起伏較大不便利用。

3 礦坑排水利用途徑與措施

隨著國家經濟建設發(fā)展，固體礦產資源需求量增加，必然造成礦山開采深度和面積進一步擴大，同時礦坑排水量也會逐漸增加，影響泉域內巖溶水水環(huán)境，使泉域內水資源短缺局面日益突出。因此，從泉域系統(tǒng)觀點出發(fā)把供水與排水作為一個整體統(tǒng)一考慮，綜合利用礦坑排水，實現(xiàn)排供結合，不但可以降低礦山開采成本，緩和供水矛盾，實現(xiàn)礦坑排水資源的可持續(xù)利用，而且對泉域內水生態(tài)環(huán)境的保護也具有積極的作用。

3.1 礦坑排水綜合利用的途經

礦坑排水要排供結合，綜合利用，廢水資源化，實現(xiàn)礦坑排水水資源化可持續(xù)利用發(fā)展的道路，提高礦坑排水利用率，實現(xiàn)最大的社會經濟效益。根據《邢臺市2010年長期規(guī)劃綱要》，2010年全市需求水量約為 25.5億 m3，缺水 13.0億 m3左右。因此，各級行政主管部門應加強礦山排水治理和綜合利用，把礦坑排水盡快納入總體規(guī)劃中，合理調配，統(tǒng)一管理。礦坑排水綜合利用的途經:

(1)排水和農田灌溉相結合:由于礦坑排水中不含有特殊有毒物質，常常不經處理或簡單處理即可做為農業(yè)用水。

(2)排水和工業(yè)用水相結合:作為工業(yè)用水必須按照工業(yè)企業(yè)標準進行嚴格處理后方可使用。

(3)排水和生活用水相結合:礦坑排水作為生活用水，必須嚴格按照生活用水衛(wèi)生標準進行凈化和消毒處理，并按照要求定期對水質進行檢測。首先礦坑排水經預處理后，通過管道輸入市區(qū)，根據生活用水對水質的要求，在邢臺附近建立水處理廠對礦坑排水進一步凈化處理，處理后的礦坑排水進入城市供水系統(tǒng)，送達用戶。

(4)啟動巖溶地下水的滲流工程:由于巖溶含水層是一個巨大的地下水庫，要充分發(fā)揮巖溶水系統(tǒng)的調節(jié)功能。因此，可選擇鐵礦區(qū)以北的沙河河谷強滲漏段，建立巖溶地下水入滲場所，充分利用礦坑排水對巖溶水進行入滲補給。但對入滲補給巖溶水的這部分的礦坑排水應預先進行沉淀和水質處理，使水質達到標準后方可進行入滲回灌補給巖溶地下水，避免造成巖溶地下水的污染。