楊瀚

（太原水文水資源勘測(cè)分局，山西 太原 030002）

水資源管理

山底河“老窯水”對(duì)娘子關(guān)泉水質(zhì)影響評(píng)價(jià)

楊瀚

（太原水文水資源勘測(cè)分局，山西 太原 030002）

“老窯水”長(zhǎng)期處于封閉狀態(tài)，水循環(huán)交替緩慢，為各類物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)提供了充分的時(shí)間，逐漸形成高硬度、高礦化度、高硫酸根的酸性水，在酸性水的作用下又溶解了地層中各種有毒有害的重金屬離子。其危害性不僅體現(xiàn)在水量大、水質(zhì)差、隱蔽性高，而且還具有范圍廣、流動(dòng)性的特征，成為娘子關(guān)飲用水源地的最主要和最大的污染源。

老窯水；飲用水；污染；娘子關(guān)泉域

娘子關(guān)泉域巖溶水是陽(yáng)泉市最重要的供水水源，在城市生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建設(shè)中發(fā)揮著不可替代的作用。近20年來(lái)，特別是2011年以后，泉水水質(zhì)出現(xiàn)持續(xù)惡化，各種污染物指標(biāo)含量出現(xiàn)快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，其中硫酸根和總硬度均超出國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。主要原因是娘子關(guān)泉補(bǔ)給徑流區(qū)，酸性“老窯水”從老礦坑中排入地表水系后，在灰?guī)r祼露區(qū)進(jìn)入地下水，這部分“老窯水”水量大，水質(zhì)惡劣，PH值在2～4之間，礦化度為6171.1mg/L，總硬度為3016.9mg/L，硫酸根含量為4418.6mg/L。大規(guī)模的煤礦開采導(dǎo)致地層破壞，不同含水層被導(dǎo)通，“老窯水”持續(xù)通過(guò)各種通道直接或間接進(jìn)入當(dāng)?shù)氐乇硭w和地下含水層，致使飲用水源受到嚴(yán)重污染。

1“老窯水”概況

山西陽(yáng)泉郊區(qū)山底河流域面積56km2，流域內(nèi)曾有28座煤礦（含3座露天煤礦），2005年通過(guò)煤礦整合，流域北部村辦煤礦關(guān)閉，僅保留躍進(jìn)煤礦、燕龕煤礦、固莊煤礦、蔭營(yíng)礦以及陽(yáng)煤集團(tuán)一礦開采（后3座為跨入流域的礦）。到2009年，閉坑“老窯水”蓄滿采空區(qū)，從煤系地層最低處山底村出流地表，并很快進(jìn)入下游碳酸鹽巖滲漏區(qū)。2013年5月2日對(duì)“老窯水”取樣分析，礦化度為8274mg/L，總硬度為4870mg/L，硫酸根為5781mg/L，PH值3.51mg/L，在山底河村流入溫河，向溫河下游進(jìn)入碳酸鹽巖區(qū)后大量漏失，2014年5月實(shí)測(cè)流量6512m3/d，進(jìn)入下游碳酸鹽巖滲漏段1.8km后，滲漏補(bǔ)給深層巖溶水量為3997m3/d，漏失率達(dá)到61.4%。這部分進(jìn)入深層巖溶含水層的滲漏量最終由娘子關(guān)泉水排泄。2013年分析附近河底村2眼深層巖溶井，老井硫酸根含量1250mg/L（1990年成井時(shí)為494mg/L），新井1670mg/L，均超出國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)4倍以上。

陽(yáng)泉市煤礦老窯水對(duì)巖溶水造成明顯污染的有3處，分別是白羊墅礦、陽(yáng)煤四礦和山底河流域煤礦。

白羊墅礦閉坑后，于21世紀(jì)初老窯水蓄滿礦井，后從泊里村村民房前流出，最后進(jìn)入桃河碳酸鹽巖滲漏區(qū)污染巖溶地下水。

陽(yáng)煤四礦閉坑后對(duì)坑口進(jìn)行了封堵，采空區(qū)有大量老窯水蓄積，水的PH值為3.57，礦化度6171.1mg/L，總硬度3016.9mg/L，硫酸根4418.6mg/L，是劣質(zhì)污水，這部分水沒(méi)有流出地表，而是通過(guò)附近陽(yáng)泉俱樂(lè)部等揭穿煤系地層和下伏深層巖溶含水層的廢舊鉆孔，直接注入下伏巖溶含水層；采空區(qū)面積1.68km2，蓄積水量不詳。

山底河流域原有煤礦28座，2005年經(jīng)煤炭資源整合后保留7座，不少鄉(xiāng)鎮(zhèn)等小煤礦關(guān)閉，大約到2009年，閉坑采空區(qū)積水開始從山底河村出流，并進(jìn)入溫河下游碳酸鹽巖滲漏區(qū)形成了對(duì)溫河和娘子關(guān)泉域巖溶地下水的污染。

2 山底河與娘子關(guān)泉的水文地質(zhì)關(guān)系

山底河流域位于娘子關(guān)泉域北側(cè)中部，屬于溫河一級(jí)支流，流域除北東部出露少量中奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖外，主要由石炭—二疊煤系地層構(gòu)成。

石炭、二疊煤系地層為海陸交換或陸相沉積，巖性以頁(yè)巖、泥巖、砂巖為主，夾有灰?guī)r夾層和煤層。由于底部中石碳本溪組為隔水性較強(qiáng)的鋁土質(zhì)泥巖（本區(qū)厚度約45m），因此在垂向上分割了與下伏奧陶系碳酸鹽巖含水層的聯(lián)系，煤系地層中地下水自成系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)，天然條件下多以地形與其中含水層控制下的泉水分散排泄。

但在煤礦開采后，煤系地層中的泥頁(yè)巖隔水性被破壞，坑道成為地下水循環(huán)的主體空間，地下水全部被礦坑水化。山底河流域內(nèi)煤礦開采較為復(fù)雜，南部屬于陽(yáng)煤一礦采區(qū)，目前開采尚未進(jìn)入流域，地下水處于自然狀態(tài)，有泉水出流入山底河；東部為固莊、蔭營(yíng)煤礦采區(qū)，目前正在開采，其礦坑水直接排向山底河流域外的葦泊河，向外排泄；西部為燕煤集團(tuán)和躍進(jìn)煤礦采區(qū)，其礦坑排水排入山底河；北部為老窯積水區(qū)，除了關(guān)閉煤礦的老窯積水外（含3個(gè)露天煤礦），西部?jī)?nèi)排區(qū)的礦坑排水大致到榆林垴后滲漏，最終從山底村排泄。這部分水流向溫河下游進(jìn)入中奧陶碳酸鹽巖滲漏區(qū)，下滲補(bǔ)給深層巖溶地下水。

3“老窯水”水質(zhì)動(dòng)態(tài)變化

上述“老窯水”污染源，以山底河流域流量最大，對(duì)巖溶水及娘子關(guān)泉水的污染影響程度最重。通過(guò)多年實(shí)測(cè)，山底河“老窯水”4月—12月總?cè)芙庑怨腆w在5000～8946mg/L之間變化；硫酸鹽含量在3000～6277mg/L之間變化；總硬度在500～3780mg/L之間變化。

4“老窯水”對(duì)溫河地表水的影響

2016年10月中旬，工作組從山底村沿溫河至娘子關(guān)泉出露帶現(xiàn)場(chǎng)踏勘，發(fā)現(xiàn)溫河地表水體從上游至下游都受到嚴(yán)重污染，水體顏色由黃色逐漸變?yōu)辄S綠色。

對(duì)桃河、溫河、綿河主要河流斷面地表水水質(zhì)觀測(cè)的平均值，采用GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果除了桃河上游的陽(yáng)泉市區(qū)的曉莊斷面和娘子關(guān)巖溶泉水混入的綿河娘子關(guān)斷面外，其余均為Ⅴ類或劣Ⅴ類水質(zhì)。

5“老窯水”對(duì)娘子關(guān)泉水水質(zhì)的影響

本次工作也收集了1986—2015年娘子關(guān)泉水的水質(zhì)資料，通過(guò)分析可以看出，總?cè)芙庑怨腆w從1986年的500mg/L上升到2012年的1100mg/L左右；總硬度從1986年的400mg/L上升到2012年的580mg/L左右；硫酸鹽從1986年的200mg//L上升到2012年的350mg/L左右。

由于煤礦的開采活動(dòng)，使原來(lái)的還原環(huán)境變?yōu)檠趸h(huán)境，促使黃鐵礦發(fā)生氧化，產(chǎn)生大量的酸，“老窯水”(酸性礦井廢水）水體的PH值降低，導(dǎo)致煤礦中各種金屬溶解于水中，給陽(yáng)泉娘子關(guān)水源地的生態(tài)環(huán)境造成災(zāi)難性后果。

娘子關(guān)泉多年平均流量9.81m3/s，泉域巖溶水是當(dāng)?shù)刂匾墓┧?，承?dān)著近百萬(wàn)人口的供水任務(wù)，以處于匯流排泄區(qū)的陽(yáng)泉市用水量最大，供水人口近80萬(wàn)?！袄细G水”給娘子關(guān)泉帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題，是水污染防治中必須直面且無(wú)法回避的難題，對(duì)“老窯水”進(jìn)行治理也是一項(xiàng)非常緊迫的工作。

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1004-7042（2017）08-0006-02

楊瀚（1961-），男，1984年畢業(yè)于太原工學(xué)院水文地質(zhì)與工程地質(zhì)專業(yè)，工程師。

2017-06-05；

2017-07-13