盧明鋒，王 寧，趙泮杰

（山東省淄博市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，255000，淄博）

利用礦坑水向淄博中心城區(qū)供水分析

盧明鋒，王 寧，趙泮杰

（山東省淄博市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，255000，淄博）

黑旺鐵礦位于山東省淄博市淄河左岸，受水文地質(zhì)條件影響，太河水庫(kù)泄洪、淄河徑流、大氣降水、地下水徑流等均向礦坑匯水，補(bǔ)給來(lái)源豐沛。通過(guò)對(duì)黑旺鐵礦地貌、水文地質(zhì)條件、地理位置以及礦坑水的水量水質(zhì)、供水路線、供水規(guī)模等分析可知，利用黑旺礦坑水向淄博市中心城區(qū)供水具有水量、水質(zhì)保障和較強(qiáng)的可操作性，并對(duì)此提出相關(guān)建議。

黑旺鐵礦；礦坑水；中心城區(qū)；生活供水；淄博市

山東省淄博市中心城區(qū)是淄博市的政治經(jīng)濟(jì)文化中心，近年隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展和城區(qū)不斷擴(kuò)大，城市人口急劇增加，水資源短缺已成為影響中心城區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要因素之一。作為城區(qū)生活供水的主要水源，大武水源地周邊許多化工企業(yè)存在跑冒滴漏等現(xiàn)象，使該水源存在一定的安全隱患，僅能作為中心城區(qū)的應(yīng)急備用水源；而2010年實(shí)施的引太入張工程設(shè)計(jì)供水規(guī)模并不能完全滿足中心城區(qū)的供水需求。尋找新的補(bǔ)充水源解決中心城區(qū)生活用水問(wèn)題成為民生關(guān)注的焦點(diǎn)。

一、地貌分析

黑旺鐵礦礦坑區(qū)屬于魯中山地北麓之中低山區(qū)，群山連綿，溝谷幽深，且多呈V形谷。礦區(qū)以東山峰有雪山、國(guó)家留頂?shù)?，海拔高?00～500 m，礦區(qū)以西山峰有王寶山、大北山、圍子山等，海拔高程300～600 m。礦坑地面高程170 m左右，淄河河床高程140 m上下。地形大勢(shì)南高北低、東西高、中間低。淄河自南而北穿越礦區(qū)腹部，河谷寬闊平坦，最寬處約1 000 m，最窄處200 m，河床坡降3‰。黑旺礦區(qū)即處于東西山地之間的淄河河床內(nèi)，有充分的雨水匯流條件。

二、水文地質(zhì)條件分析

按含水層性質(zhì)，黑旺鐵礦礦區(qū)內(nèi)地下水主要有四大類型：一是第四系沖積沙礫石層空隙潛水含水層，二是中奧陶統(tǒng)灰?guī)r裂隙巖溶含水層，三是下奧陶白云質(zhì)灰?guī)r巖溶裂隙含水層，四是上寒武統(tǒng)鳳山組灰?guī)r裂隙巖溶含水層。綜合來(lái)看，礦區(qū)內(nèi)主要的含水層巖性為中奧陶系石灰?guī)r，其中馬家溝組第二段（O22）石灰?guī)r是礦坑最主要的充水巖層，（O21）、（O23）是相對(duì)的隔水巖層，局部受地質(zhì)構(gòu)造控制，是礦坑的次要充水巖層。下奧陶系（O1）多分布在淄河以東，受構(gòu)造控制，在礦坑處于底部，充水意義不大。

區(qū)域內(nèi)大面積出露的裂隙巖溶發(fā)育的石灰?guī)r和淄河河谷中沉積的砂礫石層接受大氣降水補(bǔ)給。天然狀態(tài)下，地下水沿淄河河谷方向，由西北向東北徑流，至奧陶系與石炭系及其他相對(duì)隔水層的接觸處以泉的形式溢出地表排泄。在人為因素的影響下，地下水向礦坑匯集，通過(guò)礦坑排水方式泄出。

從水文地質(zhì)條件分析可以看出，大氣降水是礦坑涌水的一個(gè)主要來(lái)源，另外，淄河從礦床南、東兩面流過(guò)，距礦坑最近點(diǎn)僅50 m，淄河水補(bǔ)給也是礦坑水源之一；太河水庫(kù)泄洪流入淄河，由于河床中透水性良好的砂礫石層直接覆蓋于裂隙巖溶發(fā)育的灰?guī)r含水層上，前者為礦床的間接頂板，后者構(gòu)成圍巖，太河水庫(kù)放水對(duì)礦坑涌水影響極大。另一個(gè)影響巖性富水性變化的因素就是地層所處的標(biāo)高靠近地表，巖溶裂隙發(fā)育程度高，富水性增強(qiáng)，但當(dāng)處于斷裂帶附近時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生較大的變化，區(qū)域內(nèi)強(qiáng)富水段主要受斷裂構(gòu)造控制，特別是受淄河主斷裂的控制，形成一個(gè)條帶狀、與淄河主斷裂走向一致的富水帶。1989年在礦區(qū)打的深井表明，黑旺礦坑區(qū)在高程-68～-88 m范圍內(nèi)處于這一強(qiáng)烈的富水帶內(nèi)。

三、水量、水質(zhì)分析

1.閉坑前的水量和水質(zhì)情況

（1）閉坑前水量情況

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，1980—2004年期間多年平均排水量2 661.2萬(wàn)m3，日均7.29萬(wàn)m3/d。其中最大年排水量為5 397.6萬(wàn)m3（1995年），最小年排水量為551.0萬(wàn)m3。據(jù)觀測(cè)與研究資料，在1990—2003年的14年間，黑旺鐵礦礦坑平均涌水量為9.89萬(wàn)m3/d，在閉坑前的疏干排水條件下，初步測(cè)算可供開發(fā)利用的礦坑水資源量為6.0萬(wàn)m3/d。

（2）水質(zhì)情況

黑旺鐵礦礦坑水及區(qū)域地下水化學(xué)類型為HCO3-Ca或HCO3-Ca·Mg，礦坑水綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為Ⅱ類良好水，適宜飲用。其中，區(qū)域地下水枯水期全部為優(yōu)良水或良好水，全部適宜飲用；豐水期大都為良好水，較差水零星分布于個(gè)別井點(diǎn)（主要為亞硝酸鹽超標(biāo)，由農(nóng)村生活污染所致）。

2.閉坑后的水量、水質(zhì)情況

（1）閉坑后水量情況

黑旺鐵礦閉坑后，礦山遺留一個(gè)長(zhǎng)1 500 m、寬450 m、深170 m的露天礦坑，儲(chǔ)水量約2 000萬(wàn)m3，俯瞰礦坑，綠波蕩漾，成為一座蔚為壯觀的礦山水庫(kù)。此礦坑的水資源補(bǔ)給來(lái)源豐沛，太河水庫(kù)泄洪、淄河徑流、大氣降水、地下水徑流等均可向礦坑補(bǔ)水，目前水位已由閉坑前的5 m升至130 m，基本恢復(fù)到開采前的水位，且水位動(dòng)態(tài)相對(duì)穩(wěn)定。

2007年，淄川區(qū)水資源管理辦公室與省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站開展了 《淄博市淄川區(qū)黑旺鐵礦礦坑水環(huán)境影響評(píng)價(jià)與應(yīng)用研究》，控制水位多年平均在40 m水平時(shí)對(duì)應(yīng)的多年平均涌水量為8.24萬(wàn)m3/d，確定黑旺鐵礦礦坑允許可開采量為8萬(wàn)m3/d，可建設(shè)一個(gè)供水能力5萬(wàn)m3/d以上的供水工程。

（2）閉坑后的水質(zhì)情況

2012年4月，經(jīng)檢測(cè)礦坑水的水質(zhì)良好，但污水樣中檢出1項(xiàng)有機(jī)物超標(biāo)，芘（檢出 6.08 ng/L）超檢出限3.2倍。同年5月底，對(duì)礦坑水樣和焦化煤氣廠排出的污水樣，按地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了全分析。檢測(cè)結(jié)果為：礦坑水水樣除總氮超標(biāo)外 （總氮是反映水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要指標(biāo)，河、湖、庫(kù)等地表水體的總氮指標(biāo)大都超出飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)），其余105項(xiàng)指標(biāo)均符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，可作為生活飲用水水源。污水樣中總氮（超出限值7倍）、氟化物（超出限值0.5倍）、糞大腸菌群 （超出限值 2.7倍）、鉈（超出限值5倍）4項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo)，其余指標(biāo)符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。

地下水礦化度小于500 mg/L，總硬度小于450 mg/L。目前水化學(xué)類型已由原HCO3-Ca·Mg型水轉(zhuǎn)化為HCO3·SO4-Ca·Mg型水。

綜上，目前黑旺鐵礦礦坑水水質(zhì)優(yōu)良，適宜作為飲用水水源，但礦坑附近的污水排放及生活垃圾、選礦礦渣傾倒對(duì)礦坑水存在較大污染威脅。

四、地理位置及供水路線分析

黑旺鐵礦地處淄河斷裂帶內(nèi)，位于淄河流域，距離太河水庫(kù)15 km，最近點(diǎn)距離淄河僅 50 m，距太河總干渠約500 m，總干渠渠底高程185 m，礦坑內(nèi)水位約110 m，總干渠渠底與現(xiàn)狀礦坑水面高差約75 m，開發(fā)后高差范圍在80～120 m之間，滿足提水進(jìn)入太河總干渠的條件。而現(xiàn)狀總干渠承擔(dān)著引太入張輸水的任務(wù)，已全部進(jìn)行防滲、覆蓋，可利用總干渠輸水至淄博中心城區(qū)經(jīng)現(xiàn)狀凈水廠處理后進(jìn)入城區(qū)供水主管網(wǎng)。

五、供水規(guī)模分析

黑旺鐵礦從2004年起閉坑，運(yùn)行時(shí)期多年平均排水量為2 666.6萬(wàn)m3，礦坑現(xiàn)有水量約2 000萬(wàn)m3。目前礦坑排水除少量用于農(nóng)業(yè)灌溉及工業(yè)用水，大部分就近排入河道，礦坑水實(shí)際利用量?jī)H250萬(wàn)m3，具有比較好的利用前景。根據(jù)1995年7月大武水資源管理處、山東黑旺鐵礦及南京大學(xué)地球科學(xué)系聯(lián)合開展的《黑旺鐵礦礦坑地下水供排結(jié)合的可行性研究》項(xiàng)目及2007年淄川區(qū)水資源管理辦公室與省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站開展的《淄博市淄川區(qū)黑旺鐵礦礦坑水環(huán)境影響評(píng)價(jià)與應(yīng)用研究》結(jié)論認(rèn)為：黑旺鐵礦礦坑水允許開采量為8萬(wàn)m3/d，可建設(shè)供水規(guī)模為5萬(wàn)m3/d以上的供水項(xiàng)目。結(jié)合中心城區(qū)需水量及引太入張工程供水量，確定黑旺礦坑水引水規(guī)模為5萬(wàn)m3/d，其中有2萬(wàn)m3/d由淄川區(qū)自用，作為淄博市中心城區(qū)生活供水補(bǔ)充水源的供水規(guī)模為3萬(wàn)m3/d。

六、結(jié)論及建議

從黑旺鐵礦礦坑所處的地貌、水文地質(zhì)條件、地理位置以及礦坑水的水量水質(zhì)、供水路線、供水規(guī)模等方面分析可知，利用黑旺礦坑水向淄博市中心城區(qū)供水具有水量、水質(zhì)保障和較強(qiáng)的可操作性。為了更好地利用黑旺礦坑水，保證其水質(zhì)的穩(wěn)定性，建議如下：

①盡快開展黑旺鐵礦礦坑水污染執(zhí)法檢查與整治，確保水質(zhì)不被污染。組織水利、環(huán)保、國(guó)土、公安等部門依法聯(lián)合開展黑旺鐵礦礦坑水污染執(zhí)法檢查與整治工作，對(duì)主要污染企業(yè)進(jìn)行專項(xiàng)整治，通過(guò)節(jié)水技術(shù)改造、污水處理、提高工業(yè)用水的重復(fù)利用率等措施，達(dá)到污水零排放，從而切斷向礦坑排放廢污水的源頭；對(duì)當(dāng)?shù)卮迕襁x礦活動(dòng)進(jìn)行整治，制止向礦坑內(nèi)傾倒礦渣廢石、建筑垃圾的現(xiàn)象。

②盡快制定實(shí)施“黑旺鐵礦飲用水水源開發(fā)利用研究與保護(hù)方案”。由水利部門牽頭，會(huì)同環(huán)保、國(guó)土等部門查明礦區(qū)水文地質(zhì)條件、礦區(qū)內(nèi)外污染源；對(duì)礦坑水、區(qū)域地下水水質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，確定用水功能；評(píng)價(jià)礦坑地下水水質(zhì)及資源量；制定并落實(shí)礦坑水開發(fā)利用、水污染防治與環(huán)境保護(hù)的對(duì)策措施。

③隨著供水主體工程的實(shí)施，建議盡快實(shí)施水源地周邊區(qū)域隔離防護(hù)工程及水生態(tài)建設(shè)，以解決礦坑周邊區(qū)域礦渣堆積雜亂、表面較松散、坡度陡、水土流失嚴(yán)重等現(xiàn)狀，保證水源地的供水安全。

④加強(qiáng)黑旺鐵礦礦坑水的日常監(jiān)管措施。一是明確管理機(jī)構(gòu)和管理責(zé)任，配備專管人員；二是設(shè)置礦坑周邊的封閉保護(hù)管理設(shè)施；三是建立礦坑水、地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，實(shí)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，掌握水位、水質(zhì)、水量等要素變化情況和變化規(guī)律，為保護(hù)管理提供準(zhǔn)確依據(jù)。

[1]淄川區(qū)水資源管理辦公室，山東省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站.淄博市淄川區(qū)黑旺鐵礦礦坑水環(huán)境影響評(píng)價(jià)與應(yīng)用研究[R].2007.

[2]大武水資源管理處，山東黑旺鐵礦，南京大學(xué)地球科學(xué)系.黑旺鐵礦礦坑地下水供排結(jié)合的可行性研究[R].1995.

責(zé)任編輯 張瑜洪

Potentiality of using mine water to supply downtown areas of Zibo

Lu Mingfeng,Wang Ning,Zhao Panjie

Heiwang Iron Mine is located on the left bank of Zihe River of Zibo City in Shandong Province.Affected by hydrogeological conditions,waters such as discharge of Taihe Reservoir,runoff of Zihe,atmospheric precipitation and groundwater runoff are all drained into the pit of mine that become the main sources for compensating supply. According to analysis of landform,hydrogeological conditions,geographic location of Heiwang Iron Mine,as well as quantity and quality of mine water,water supply route and scale,it is understood that great potential is existed to use mine water to supply downtown areas of Zibo.Thus recommendations are made accordingly.

Heiwang Iron Mine;mine water;downtown area;domestic water supply;Zibo City

TU991

B

1000-1123（2016）02-0031-02

2015-10-08

盧明鋒，高級(jí)工程師。