丁黃平，卞玉梅，王詠林，劉純，謝文然

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遼寧鞍山市幅地質(zhì)環(huán)境背景調(diào)查研究

丁黃平，卞玉梅，王詠林，劉純，謝文然

（遼寧省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，沈陽(yáng) 110032）

通過(guò)綜合研究前期鞍山地區(qū)資料，系統(tǒng)分析了區(qū)域地質(zhì)環(huán)境背景條件，論述了人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)尤其是礦產(chǎn)資源開(kāi)采活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境的相互作用和影響，分析了鞍山市幅內(nèi)存在的東鞍山鐵礦礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)；評(píng)述了地下水水位水質(zhì)多年動(dòng)態(tài)變化特征和地下水降落漏斗情況；分析了地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題的變化情況及其對(duì)城市發(fā)展造成的影響，最后提出了城市可持續(xù)發(fā)展的對(duì)策建議。

鞍山市幅；地質(zhì)環(huán)境；礦山；地下水；動(dòng)態(tài)特征；可持續(xù)發(fā)展

通過(guò)搜集和綜合鞍山市幅已有的地質(zhì)環(huán)境背景資料，整理分析選取地質(zhì)環(huán)境條件變化顯著的區(qū)塊有針對(duì)性地開(kāi)展野外補(bǔ)充調(diào)查，以路線穿越調(diào)查和走訪為主，調(diào)查各種人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)尤其是礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)引起的環(huán)境工程地質(zhì)、環(huán)境水文地質(zhì)問(wèn)題。

表1 鞍山市幅地層表

1 區(qū)域地質(zhì)環(huán)境概況

1.1 地形地貌

工作區(qū)位于遼東山地與下遼河沖積平原的過(guò)渡帶上，大地構(gòu)造上屬東部斜坡帶，該區(qū)地勢(shì)總特點(diǎn)南東高、北西低，由南東部剝蝕構(gòu)造低山丘陵向北西部沖積平原傾斜。幅內(nèi)地貌主要有構(gòu)造剝蝕地形、剝蝕堆積地形和斷拗堆積地形三種類型。

1.2 地層巖性

工作區(qū)內(nèi)出露的地層有太古界鞍山群，下元古界遼河群，上元古界青白口系，震旦系及新生界第四系，其中以第四系分布最廣及最發(fā)育。

1.3地質(zhì)構(gòu)造

工作區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造位于營(yíng)口—寬甸臺(tái)拱與遼河中—新生代斷陷的交接部位，由于經(jīng)歷了多期構(gòu)造旋回的影響，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜?；讟?gòu)造以深層次變形為主，蓋層構(gòu)造主要表現(xiàn)為淺層次的脆性變形。

1.4地震

鞍山市地處遼寧南部，地震動(dòng)峰值加速度0.05g，反應(yīng)譜特征周期0.35s，處于Ⅶ度烈度帶。

2 主要礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題及其影響

鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)公司東鞍山鐵礦位于鞍山市幅東南側(cè)，是鞍鋼鐵礦石原料的主要生產(chǎn)基地之一，至今已有五十余年的開(kāi)采歷史?，F(xiàn)狀條件下東鞍山鐵礦主要礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題如下：

2.1 地質(zhì)災(zāi)害及其影響

2.1.1 崩塌

位于東鞍山采場(chǎng)西北部巖質(zhì)邊坡，巖石在掌子面處較破碎，坡寬55m，坡高22m，坡度45°~50°，傾向南西。采場(chǎng)上下級(jí)臺(tái)階間多見(jiàn)礦石連階堆放，形成臨時(shí)斜坡。在采礦震動(dòng)和降雨等作用下已發(fā)生崩塌，坡角下碎石堆積，長(zhǎng)80m，寬2m，崩塌量300m3左右，崩塌物粒徑最大礫徑18cm，最小礫徑5cm，平均礫徑9cm。由鞍山群磁鐵石英巖、鐵礦石構(gòu)成。

2.1.2 滑坡

滑坡位于東鞍山礦區(qū)東北部，現(xiàn)斜坡堆積寬約1 000m，高約35～50m，坡度45°～60°，坡向180°，松散碎石堆積，坡下有塊石墜落，順坡下滾，主要威脅坡下土地。在采礦震動(dòng)和降雨等作用下發(fā)生滑坡，滑塌量200m3左右，為強(qiáng)風(fēng)化的鞍山群磁鐵石英巖。

2.2 含水層破壞及其影響

2.2.1 對(duì)含水層結(jié)構(gòu)的影響

露天開(kāi)采主要含水層為第四系松散巖類孔隙水及基巖風(fēng)化裂隙水。礦體主要賦存在含鐵石英巖中，頂板為灰色千枚巖，底板為鞍山群櫻桃園組下部灰綠色千枚巖或混合巖。千枚巖為片巖類，屬于不透水層，礦體開(kāi)采后會(huì)導(dǎo)致含鐵石英巖承壓裂隙含水層中的地下水部分被疏干，形成降落漏斗，含鐵石英巖承壓裂隙含水層由承壓轉(zhuǎn)為無(wú)壓，局部地下水被疏干。巖層厚度范圍為1~50m，露天采礦活動(dòng)導(dǎo)致含水介質(zhì)被開(kāi)挖，破壞了原有的含水層結(jié)構(gòu)。目前，采區(qū)最低標(biāo)高為-51m，采坑上開(kāi)口面積1.45km2，開(kāi)挖礦體位于地下水位及當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面（22m標(biāo)高）以下，被挖掘的巖土體運(yùn)往排土場(chǎng)。

根據(jù)現(xiàn)有工程地下水監(jiān)測(cè)資料，礦坑涌水量為1 040m3/d，擴(kuò)建工程建成后礦坑涌水量為1 800m3/d；根據(jù)規(guī)劃鞍山礦區(qū)內(nèi)地下水補(bǔ)給資源量為0.792 07億m3，排泄量為0.794 1億m3，區(qū)域上補(bǔ)給＜排泄，二者之差為0.002 03億m3，因此預(yù)測(cè)全區(qū)地下水位在規(guī)劃年內(nèi)仍呈逐漸下降趨勢(shì)。

2.2.2 對(duì)地下水疏干的影響

經(jīng)東鞍山鐵礦-51m水平采場(chǎng)積水情況的調(diào)查，涌水量主要是大氣降水，日正常排水量150m3/d，雨季日最大20 000m3/d。礦區(qū)周邊為第四系松散巖類孔隙水及基巖風(fēng)化裂隙水，當(dāng)露天采坑深達(dá)到-36m時(shí)第四系砂卵石層的涌水量幾乎為零。隨著開(kāi)采深度的增加巖石本身的涌水量會(huì)繼續(xù)減少，補(bǔ)給量減少，排泄量增加，含水層水位下降幅度較大，臨近礦區(qū)部分地下水呈疏干狀態(tài)。

2.2.3 對(duì)地下水水質(zhì)的影響

礦區(qū)產(chǎn)生的廢水主要為開(kāi)采后期產(chǎn)生的礦坑排水和雨季時(shí)排土場(chǎng)的淋溶水。資料表明鐵礦礦坑水水質(zhì)如下：pH值8.2～8.4；懸浮物30～300mg/L；石油類0.2～2.1mg/L；NH3-N0.38～2.84mg/L。

2.3地形地貌破壞及其影響

東鞍山采場(chǎng)現(xiàn)已成為一處深凹階梯狀露天采坑，東西長(zhǎng)2 100m，南北寬1 000m,坑底最低海拔標(biāo)高-51m，最高生產(chǎn)水平為40m水平。上盤40m水平、27m水平、14m水平、1m水平進(jìn)行擴(kuò)幫。

2.4土地資源破壞及其影響

東鞍山鐵礦采場(chǎng)面積為2.38km2，兩個(gè)排土場(chǎng)面積為3.5km2，工業(yè)場(chǎng)地面積為0.82km2，對(duì)土地資源的影響主要表現(xiàn)為占用土地、破壞土壤和植被。

圖1 首山地區(qū)C003、C004號(hào)觀測(cè)點(diǎn)地下水位動(dòng)態(tài)曲線圖

3 地下水環(huán)境問(wèn)題及其影響

3.1 地下水水位動(dòng)態(tài)特征

3.1.1 地下水水位多年動(dòng)態(tài)特征

鞍山地區(qū)工業(yè)較集中，歷年開(kāi)采地下水構(gòu)成了地下水位動(dòng)態(tài)變化的主要影響因素，大氣降水對(duì)地下水位動(dòng)態(tài)起到一定的調(diào)節(jié)作用。從1996年至2012年水位動(dòng)態(tài)曲線上看，每年年末至下一年雨季之前，水位因強(qiáng)烈開(kāi)采持續(xù)下降，7、8、9汛期由開(kāi)采為主轉(zhuǎn)為降水補(bǔ)給為主，地下水位上升，動(dòng)態(tài)曲線呈波浪起伏狀。

首山地區(qū)，地下水位1996~1998年較高，1998年至2001年水位較低，但較平穩(wěn)。2002年開(kāi)始水位逐漸升高，2010年起，降水量突增，控制地下水開(kāi)采，地下水位逐年升高（圖1）。

表2 2013與2012各流域水位埋深變化表

3.1.2 2013年地下水水位變化

鞍山地區(qū)包括八個(gè)小流域，統(tǒng)計(jì)其枯水期與豐水期平均水位埋深變化情況詳見(jiàn)表2。全區(qū)八個(gè)水文地質(zhì)單元地下水水位變幅有四個(gè)單元為上升，平均變幅為3.455m，其中鞍山市西部隱伏巖溶區(qū)變幅最大達(dá)13.13m，為強(qiáng)上升區(qū)，太子河流域沖洪積扇南部邊緣及楊柳河沖洪積扇為弱上升區(qū)，渾河—太子河河間地塊平原為基本穩(wěn)定區(qū)；地下水水位變幅四個(gè)水文地質(zhì)單元為下降，平均變幅為-0.92m，其中大洋河流域河谷階地為強(qiáng)下降區(qū)，遼河沖洪積平原、哨子河河谷階地為弱下降區(qū)，海城諸河流山前沖洪積扇為基本穩(wěn)定區(qū)。

從上升和下降的平均變幅看，上升區(qū)的平均變幅比下降區(qū)的平均變幅稍強(qiáng)，弱上升區(qū)為主要趨勢(shì)。

對(duì)區(qū)2013年23個(gè)水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)豐水期水位埋深與2012同期水位埋深對(duì)比，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)2013與2012年相比地下水水位變幅的平均值為0.68m，2013年地下水水位是以弱上升趨勢(shì)為主。

圖2 遼陽(yáng)市C008號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)地下水離子含量歷時(shí)曲線圖

綜上，2013年鞍山地區(qū)區(qū)域地下水水位是以弱上升趨勢(shì)為主。

3.2 地下水水質(zhì)動(dòng)態(tài)特征

3.2.1 地下水水質(zhì)多年動(dòng)態(tài)特征

鞍山遼陽(yáng)地區(qū)自2002年以來(lái)，水質(zhì)一直處于污染狀態(tài)。淺層裂隙水中礦化度、硫酸根、硝酸根、總硬度為主要超標(biāo)因子，自2008年至今，濃度持續(xù)線性增長(zhǎng)（圖2）。深層裂隙水從監(jiān)測(cè)點(diǎn)地下水離子含量歷時(shí)曲線看，區(qū)內(nèi)水質(zhì)2005至2009年較穩(wěn)定，且水質(zhì)較好，自2010年至今，礦化度、硫酸根、總硬度為主要成分均呈上升趨勢(shì)（圖3）。

圖3 遼陽(yáng)市1017號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)地下水離子含量歷時(shí)曲線圖

3.2.2 2013年地下水水質(zhì)變化特征

2013年豐水期水樣化驗(yàn)資料出現(xiàn)的主要超標(biāo)項(xiàng)有：一般指標(biāo)總硬度；毒理性指標(biāo)硝酸鹽、亞硝酸鹽、鐵（表3）。四項(xiàng)中前三項(xiàng)屬于局部污染所致，鐵的超標(biāo)為當(dāng)?shù)氐脑叵滤h(huán)境造成。

綜合上述，全區(qū)地下水水質(zhì)較穩(wěn)定，除鐵超標(biāo)倍數(shù)較大，其它指標(biāo)超標(biāo)倍數(shù)較小，是由于局部污染所致。

3.3 地下水降落漏斗情況

該區(qū)地下水位降落漏斗主要出現(xiàn)在鞍山市鐵西水源地，該地下水位降落漏斗情況特征如下：

表3 地下水水化學(xué)超標(biāo)項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)表

表4 2012、2013鐵西降落漏斗資料統(tǒng)計(jì)表

該漏斗中心位于鞍山經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)高占屯一帶，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于該中心內(nèi)。漏斗中心水位2013年枯水期平均水位埋深（34.83m）比2012年(48.19m)上升了13.36m，面積縮小了9.988km2；豐水期漏斗中心水位與上年同期相比上升了12.9m，面積縮小了8.621km2。因此2013與2012年相比枯、豐水期都是中心水位上升面積縮?。ū?）。漏斗分布方向與形狀呈橢圓形狀，以高占屯為中心，向啤酒廠方向延展的不規(guī)則橢圓形，枯水期和豐水期形狀大致相同。

4 結(jié)論及建議

1) 保護(hù)和改善鞍山市幅礦山地質(zhì)環(huán)境，有效遏制對(duì)含鐵石英巖含水層、露天采坑、兩個(gè)排土場(chǎng)影響和破壞，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展。

2) 流經(jīng)鞍山區(qū)域內(nèi)的幾條主要河流，如南沙河、運(yùn)量河、楊柳河等已成為納污河，建議通過(guò)有效保護(hù)和涵養(yǎng)地下水資源并實(shí)行總量控制，防治地下水污染，減少地下水超采。

3) 建立鞍山遼陽(yáng)地區(qū)地下水長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，及時(shí)掌握其動(dòng)態(tài)變化。

[1]徐友寧，徐冬寅，等.礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)中礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題響應(yīng)差異性研究——以陜西潼關(guān)、大柳塔及遼寧阜新礦區(qū)為例[J].地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào)，2011,33（1）:27-32

[2] 補(bǔ)建偉，孫自永，等.我國(guó)礦山地質(zhì)環(huán)境承載力研究現(xiàn)狀[J]. 中國(guó)礦業(yè)，2016,25（1）:116-120

[3] 溫守欽.鞍山南部區(qū)域生態(tài)地質(zhì)環(huán)境的研究與評(píng)價(jià)[D]. 沈陽(yáng)：東北大學(xué)，2009

[4] 楊貴芳，閆玉茹，等.南通市地下水開(kāi)采與地面沉降關(guān)系[J]. 南水北調(diào)與水利科技，2015,13（6）:1168-1171

[5] 楊麗萍，周志華.地面沉降與地下水開(kāi)采相關(guān)關(guān)系及沉降預(yù)測(cè)[J]. 南水北調(diào)與水利科技，2016,13（6）:1168-1171

[6] 朱凱，劉正宏，等.鞍山地區(qū)東鞍山花崗巖年代學(xué)、地球化學(xué)特征及成因研究[J]. 巖石學(xué)報(bào)，2016,32（2）:52-60

[7] 遼寧省冶金地質(zhì)勘查局地質(zhì)勘查研究院，鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)公司東鞍山鐵礦礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)方案[R], 2011

[8] 遼寧省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，下遼河平原地下水動(dòng)態(tài)調(diào)查評(píng)價(jià)[R], 2013

Geological Environment Background Survey in the Anshan Sheet

DING Huang-ping BIAN Yu-mei WANG Yong-lin LIU Chun XIE Wen-ran

(Liaoning Geological Environmental Monitoring Station, Shenyang 110032)

This paper has a discussion on the regional geological environment background and influences of human activities on geological environment, including geohazards, aquifer breakdown, topography and geomorphology destruction and land resources destruction, in the Anshan sheet. Some countermeasures and proposals about the city sustainable development are suggested.

Anshan sheet; geological environment; groundwater; mine; sustainable development

[P69]

A

1006-0995（2017）03-0467-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.03.026

2017-01-11

丁黃平（1983-），女，河南南陽(yáng)人，高級(jí)工程師，博士，主要從事礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)工作