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設計院，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設計院，255000，淄博）

黑旺鐵礦位于山東省淄博市淄河左岸，受水文地質條件影響，太河水庫泄洪、淄河徑流、大氣降水、地下水徑流等均向礦坑匯水，補給來源豐沛。通過對黑旺鐵礦地貌、水文地質條件、地理位置以及礦坑水的水量水質、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、水質保障和較強的可操作性，并對此提出相關建議。

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)濟文化中心，近年隨著經(jīng)濟社會不斷發(fā)展和城區(qū)不斷擴大，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)濟社會發(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)的應急備用水源；而2010年實施的引太入張工程設計供水規(guī)模并不能完全滿足中心城區(qū)的供水需求。尋找新的補充水源解決中心城區(qū)生活用水問題成為民生關注的焦點。

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，有充分的雨水匯流條件。

二、水文地質條件分析

按含水層性質，黑旺鐵礦礦區(qū)內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。綜合來看，礦區(qū)內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）是相對的隔水巖層，局部受地質構造控制，是礦坑的次要充水巖層。下奧陶系（O1）多分布在淄河以東，受構造控制，在礦坑處于底部，充水意義不大。

區(qū)域內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，通過礦坑排水方式泄出。

從水文地質條件分析可以看出，大氣降水是礦坑涌水的一個主要來源，另外，淄河從礦床南、東兩面流過，距礦坑最近點僅50 m，淄河水補給也是礦坑水源之一；太河水庫泄洪流入淄河，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，后者構成圍巖，太河水庫放水對礦坑涌水影響極大。另一個影響巖性富水性變化的因素就是地層所處的標高靠近地表，巖溶裂隙發(fā)育程度高，富水性增強，但當處于斷裂帶附近時，就會產(chǎn)生較大的變化，區(qū)域內強富水段主要受斷裂構造控制，特別是受淄河主斷裂的控制，形成一個條帶狀、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范圍內處于這一強烈的富水帶內。

三、水量、水質分析

1.閉坑前的水量和水質情況

（1）閉坑前水量情況

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

（2）水質情況

黑旺鐵礦礦坑水及區(qū)域地下水化學類型為HCO3-Ca或HCO3-Ca·Mg，礦坑水綜合評價結果為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別井點（主要為亞硝酸鹽超標，由農村生活污染所致）。

2.閉坑后的水量、水質情況

（1）閉坑后水量情況

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

2007年，淄川區(qū)水資源管理辦公室與省地質環(huán)境監(jiān)測總站開展了 《淄博市淄川區(qū)黑旺鐵礦礦坑水環(huán)境影響評價與應用研究》，控制水位多年平均在40 m水平時對應的多年平均涌水量為8.24萬m3/d，確定黑旺鐵礦礦坑允許可開采量為8萬m3/d，可建設一個供水能力5萬m3/d以上的供水工程。

（2）閉坑后的水質情況

2012年4月，經(jīng)檢測礦坑水的水質良好，但污水樣中檢出1項有機物超標，芘（檢出 6.08 ng/L）超檢出限3.2倍。同年5月底，對礦坑水樣和焦化煤氣廠排出的污水樣，按地表水水質標準進行了全分析。檢測結果為：礦坑水水樣除總氮超標外 （總氮是反映水體富營養(yǎng)化的主要指標，河、湖、庫等地表水體的總氮指標大都超出飲用水水質標準），其余105項指標均符合《地表水環(huán)境質量標準》Ⅲ類水標準，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項指標超標，其余指標符合《地表水環(huán)境質量標準》Ⅲ類水標準。

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

綜上，目前黑旺鐵礦礦坑水水質優(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，位于淄河流域，距離太河水庫15 km，最近點距離淄河僅 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，滿足提水進入太河總干渠的條件。而現(xiàn)狀總干渠承擔著引太入張輸水的任務，已全部進行防滲、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，運行時期多年平均排水量為2 666.6萬m3，礦坑現(xiàn)有水量約2 000萬m3。目前礦坑排水除少量用于農業(yè)灌溉及工業(yè)用水，大部分就近排入河道，礦坑水實際利用量僅250萬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地球科學系聯(lián)合開展的《黑旺鐵礦礦坑地下水供排結合的可行性研究》項目及2007年淄川區(qū)水資源管理辦公室與省地質環(huán)境監(jiān)測總站開展的《淄博市淄川區(qū)黑旺鐵礦礦坑水環(huán)境影響評價與應用研究》結論認為：黑旺鐵礦礦坑水允許開采量為8萬m3/d，可建設供水規(guī)模為5萬m3/d以上的供水項目。結合中心城區(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m3/d，其中有2萬m3/d由淄川區(qū)自用，作為淄博市中心城區(qū)生活供水補充水源的供水規(guī)模為3萬m3/d。

六、結論及建議

從黑旺鐵礦礦坑所處的地貌、水文地質條件、地理位置以及礦坑水的水量水質、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、水質保障和較強的可操作性。為了更好地利用黑旺礦坑水，保證其水質的穩(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，確保水質不被污染。組織水利、環(huán)保、國土、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，對主要污染企業(yè)進行專項整治，通過節(jié)水技術改造、污水處理、提高工業(yè)用水的重復利用率等措施，達到污水零排放，從而切斷向礦坑排放廢污水的源頭；對當?shù)卮迕襁x礦活動進行整治，制止向礦坑內傾倒礦渣廢石、建筑垃圾的現(xiàn)象。

②盡快制定實施“黑旺鐵礦飲用水水源開發(fā)利用研究與保護方案”。由水利部門牽頭，會同環(huán)保、國土等部門查明礦區(qū)水文地質條件、礦區(qū)內外污染源；對礦坑水、區(qū)域地下水水質進行綜合評價，確定用水功能；評價礦坑地下水水質及資源量；制定并落實礦坑水開發(fā)利用、水污染防治與環(huán)境保護的對策措施。

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

④加強黑旺鐵礦礦坑水的日常監(jiān)管措施。一是明確管理機構和管理責任，配備專管人員；二是設置礦坑周邊的封閉保護管理設施；三是建立礦坑水、地下水動態(tài)監(jiān)測點，實行動態(tài)監(jiān)測，掌握水位、水質、水量等要素變化情況和變化規(guī)律，為保護管理提供準確依據(jù)。

[1]淄川區(qū)水資源管理辦公室，山東省地質環(huán)境監(jiān)測總站.淄博市淄川區(qū)黑旺鐵礦礦坑水環(huán)境影響評價與應用研究[R].2007.

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

責任編輯 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，高級工程師。