王鵬

(濟(jì)寧市采煤塌陷地治理中心,山東 濟(jì)寧　272100)

?

環(huán)境地質(zhì)

兗州煤田村鎮(zhèn)飲用水水質(zhì)評價(jià)

王鵬

(濟(jì)寧市采煤塌陷地治理中心,山東 濟(jì)寧272100)

摘要：兗州煤田是我國重要的煤炭能源基地之一，區(qū)內(nèi)煤炭資源豐富，煤質(zhì)優(yōu)良，煤炭資源的大規(guī)模開發(fā)極大地促進(jìn)了魯南地區(qū)乃至全省經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，但也產(chǎn)生了一系列負(fù)面影響如地面塌陷、地裂縫、水環(huán)境污染、水源地破壞等地質(zhì)環(huán)境問題。兗州煤田分布區(qū)地處汶泗河沖積扇地下水富水區(qū)，是農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口密集分布區(qū)。煤炭開采規(guī)模的不斷擴(kuò)大，使得周邊地下水和土壤環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，部分地區(qū)村鎮(zhèn)飲用水水質(zhì)已成為制約其生產(chǎn)發(fā)展和生活改善的難題。通過兗州煤田村鎮(zhèn)飲用水水質(zhì)調(diào)查分析，掌握區(qū)內(nèi)村鎮(zhèn)飲用水水質(zhì)狀況和地域分布，提出保證村鎮(zhèn)飲用水水質(zhì)安全和水源地保護(hù)的措施與建議，對于改善煤田居民飲水與健康狀況，提高生活質(zhì)量，構(gòu)建和諧社會(huì)具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：飲用水;水質(zhì);評價(jià)；兗州煤田

引文格式：王鵬.兗州煤田村鎮(zhèn)飲用水水質(zhì)評價(jià)[J].山東國土資源，2016,32(7)：54-57.WANG Peng. Drinking Water Quality Evaluation for the Villages and Towns in Yanzhou Coalfield[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(7)：54-57.

兗州煤田位于魯西斷隆魯中斷隆區(qū)之兗州凸起東部，行政區(qū)劃跨兗州、曲阜、鄒城，為一軸向NEE、向E傾斜的不完整向斜構(gòu)造，東起嶧山斷層，南及西南至煤系底部露頭，東北至煤系底板露頭，南北長30km，東西寬15.6km，總面積約440.4km2。兗州煤田以煤層厚且穩(wěn)定、煤質(zhì)優(yōu)、采區(qū)集中，開采條件好而著稱，是我國東部最大的煤炭生產(chǎn)基地之一。

1水文地質(zhì)條件概況

工作區(qū)位于位于泰沂山區(qū)西部的山前傾斜平原，地勢由東北向西南緩傾斜，區(qū)內(nèi)主要賦存松散巖類孔隙水。由于泗河和沂河的水流沖積作用影響，含水砂層呈條帶狀展布，主要賦存在埋深120m以上地層中。第四系下發(fā)育有半固結(jié)的第三系、侏羅系、石炭—二疊系及寒武—奧陶系[1]。

地下水主要補(bǔ)給來源為大氣降水入滲和泗河、遼溝河河水滲漏，其次為上游側(cè)向徑流補(bǔ)給和農(nóng)田灌溉回滲補(bǔ)給。泗河和遼溝河從工作區(qū)的中部和東南部穿過，河水的滲漏對本區(qū)地下水的補(bǔ)給具有重要作用。在目前條件下，淺層孔隙水的排泄主要是人工開采、徑流排泄和潛水蒸發(fā)，中深層地下水的排泄則以自然徑流為主，其次為工礦企業(yè)用水。在目前條件下地下水總體流向和地形坡向基本一致，即受地形制約自東北向西南徑流。

2地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀

淺層孔隙水主要為農(nóng)業(yè)灌溉開采。區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)水利化程度較高，農(nóng)田澆灌率90%以上，主要采用畦田漫灌的方式，以機(jī)井分散開采為主，有季節(jié)性面狀開采特征。農(nóng)灌開采量及開采強(qiáng)度與本年及上一年的降水量明顯相關(guān)，基本上降水量大的年份開采量小，降水量小的年份開采量大。根據(jù)以往多年(1992—2014年)的統(tǒng)計(jì)，區(qū)內(nèi)一般年份平均灌溉3～4次，特枯年份灌溉5～6次，平均灌溉用水量按3881m3/hm2a計(jì)，全區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉年開采3.06億m3，合83.8萬m3/d。

中深層孔隙水的開采主要為區(qū)內(nèi)廠礦企業(yè)用水及全區(qū)居民生活用水，開采量相對穩(wěn)定。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，全區(qū)中深層孔隙現(xiàn)狀開采量約21.44萬m3/d*山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，徐軍祥、宋印勝等，山東省重點(diǎn)城市應(yīng)急供水水源地調(diào)查研究報(bào)告，2006。，廠礦企業(yè)用水、城鎮(zhèn)居民生活用水主要在水源地以集中方式開采，而農(nóng)村生活及鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)用水開采比較分散。

3水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)

3.1地表水質(zhì)量評價(jià)

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)》，采用單項(xiàng)組分評價(jià)法對區(qū)內(nèi)8組地表水進(jìn)行水質(zhì)評價(jià)，結(jié)果顯示區(qū)內(nèi)地表水水質(zhì)普遍較差，水環(huán)境質(zhì)量類別均為超Ⅴ類水(表1)。

表1　地表水單項(xiàng)組分質(zhì)量評價(jià)結(jié)果

3.2地下水質(zhì)量評價(jià)

根據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB/T14848-93)》，采用地下水質(zhì)量單項(xiàng)組分、綜合評價(jià)二種評價(jià)方法[2-3]，選擇代表性的水質(zhì)評價(jià)點(diǎn)56個(gè)進(jìn)行地下水質(zhì)量評價(jià)。

3.2.1淺層孔隙水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)

良好區(qū)(Ⅱ類)主要分布在煤田礦區(qū)及塌陷區(qū)的外圍區(qū)域，主要為兗州東北部、黃屯鎮(zhèn)、王因鎮(zhèn)、曲阜時(shí)莊鎮(zhèn)、小雪鎮(zhèn)等，目前未造成污染，淺層地下水綜合質(zhì)量良好(圖1)。

圖1　淺層孔隙地下水水水質(zhì)評價(jià)圖

較好區(qū)(Ⅲ類)主要分布于區(qū)內(nèi)礦區(qū)、城鎮(zhèn)的外圍地段，地下水綜合質(zhì)量較好。

較差區(qū)(Ⅳ類)主要分布于區(qū)內(nèi)南部泗河以東至白馬河沿岸等地，水質(zhì)分析中總硬度、溶解性總固體、硝酸鹽、亞硝酸鹽含量均較高；此外曲阜泗河上游部分地段水質(zhì)也較差，水質(zhì)分析中硝酸鹽以及氟含量較高，可作為農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水，生活飲用必須適當(dāng)處理，地下水綜合質(zhì)量較差。

極差區(qū)(Ⅴ類)主要有3處：鄒城北屯-南屯地段、吳官莊-西紀(jì)溝以及唐村鎮(zhèn)地區(qū)。其中北屯-南屯地段位于煤礦塌陷區(qū)，受塌陷地積水影響，水質(zhì)較差，總硬度、溶解性總固體、氯化物、硝酸鹽含量均較高；吳官莊-西紀(jì)溝均位于白馬河沿岸，近年來白馬河成為工業(yè)及城市廢水排放的通道，水質(zhì)惡化，污染

物為總硬度、硝酸鹽、亞硝酸鹽、鎘等；唐村鎮(zhèn)受煤礦開采及排水影響，水質(zhì)分析中總硬度、溶解性總固體、硝酸鹽等含量高，淺層地下水水環(huán)境綜合質(zhì)量極差。

3.2.2中深層孔隙水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)

由于中深層孔隙水一般埋藏深度較大，其上部淺層巖層構(gòu)成了天然防護(hù)層，水質(zhì)一般不易污染，因此被作為區(qū)內(nèi)農(nóng)村飲用水的主要開采層。

區(qū)內(nèi)中深層孔隙水水質(zhì)基本良好，所取水樣中77.42%均為Ⅱ類水。但部分地段中深層孔隙水與上覆淺層水水力聯(lián)系密切，一旦淺層水水質(zhì)惡化，中深層孔隙水水質(zhì)也將隨之變差。如區(qū)內(nèi)曲阜時(shí)莊鎮(zhèn)戴莊—羅漢村一帶，該區(qū)孔隙含水層滲透性及富水性均較好，由于靠近地表河流，淺層孔隙水水質(zhì)較差，受水源地開采影響，地下水徑流加快，導(dǎo)致淺層地下水與深層地下水水力聯(lián)系加大，因此深層孔隙水水質(zhì)也逐漸變差。此外區(qū)內(nèi)南部部分地段受塌陷影響，水質(zhì)也較差。影響水質(zhì)的主要因子為總硬度、氟、硝酸鹽等。

4煤礦開采對水質(zhì)影分析

4.1采煤礦坑水的影響

工作區(qū)污水排放量較多的主要為煤礦礦坑水。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，區(qū)內(nèi)主要煤礦礦坑水產(chǎn)出量2107萬m3/a，外排量1132.8萬m3/a，外排率53.8%。礦坑水中水化學(xué)類型以SO4，SO4·HCO3為主；硫酸鹽、氯化物、總硬度較高，且一般就近排放到附近河道，造成地表污水下滲影響地下水水質(zhì)。

4.2采煤廢棄物的影響

5環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)狀評價(jià)

針對區(qū)內(nèi)實(shí)際情況，選取主要的可能影響中深層孔隙飲用水的環(huán)境地質(zhì)問題進(jìn)行評價(jià)，主要包括采空塌陷深度、地下水漏斗面積、距附近煤矸石距離、未來人類工程活動(dòng)4個(gè)因子作為評價(jià)指標(biāo)，評價(jià)點(diǎn)盡量與地下水取樣點(diǎn)重合，全區(qū)共分為31個(gè)評價(jià)單元。

評價(jià)方法仍采用綜合指數(shù)法，首先對各類環(huán)境地質(zhì)問題按表2進(jìn)行分級打分。然后利用綜合指數(shù)公式進(jìn)行計(jì)算，求得環(huán)境地質(zhì)問題綜合指數(shù)值，按表3進(jìn)行分區(qū)評價(jià)。

根據(jù)綜合評價(jià)結(jié)果，可將31處評價(jià)單元所代表的環(huán)境質(zhì)量劃分為良好區(qū)、輕度影響區(qū)、中度影響區(qū)、重度影響區(qū)4個(gè)級別。

表2　環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)狀評價(jià)指數(shù)

表3　環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)狀綜合指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)

環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)狀良好區(qū)(Ⅰ級)：大面積分布在工作區(qū)西北，區(qū)內(nèi)無煤礦和煤矸石分布，未形成地下水漏斗面積，人類活動(dòng)影響弱。

環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)狀輕度影響區(qū)(Ⅱ級)：主要分布在東北部孔村一帶和西南部泗河西側(cè)煤礦分布區(qū)內(nèi)，前者采空塌陷深度0.6～2.20m，煤矸石堆分布較少，地下水漏斗面積小于1m，未來人類活動(dòng)影響較強(qiáng)烈。

環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)狀中度影響區(qū)(Ⅲ級)：主要呈帶狀分布在工作區(qū)中南部張家莊--郭家營--尹家溝一帶，該區(qū)現(xiàn)狀采空塌陷深度一般1.2～3.7m，楊村煤礦、楊莊煤礦區(qū)內(nèi)煤矸石堆較多，尹家溝一帶地下水開采漏斗面積2.45km2(水位標(biāo)高36m)，未來人類活動(dòng)較強(qiáng)烈。

環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)狀重度影響區(qū)(Ⅳ級)：主要分布在兗州城區(qū)西部和工作區(qū)南部興隆莊鎮(zhèn)--平陽寺鎮(zhèn)--北宿鎮(zhèn)一帶，前者主要環(huán)境地質(zhì)問題為地下水開采漏斗，目前地下水開采漏斗面積16.54km2(水位標(biāo)高36m)；后者主要煤礦有興隆莊煤礦、鮑店煤礦、南屯煤礦區(qū)，該區(qū)矸石堆較多，目前采空塌陷深度已經(jīng)達(dá)到6.8～9.2m，鮑店一帶地下水漏斗面積9.68km2(水位標(biāo)高38m)，未來人類活動(dòng)強(qiáng)烈，采空塌陷深度、面積可能繼續(xù)增加[7]。

6結(jié)語

區(qū)內(nèi)淺層孔隙水質(zhì)較差，總硬度、溶解性總固體、硝酸鹽、亞硝酸鹽含量普遍較高；中深層孔隙水和巖溶水質(zhì)基本良好。導(dǎo)致淺層孔隙水水質(zhì)惡化的原因主要為兗州煤田地區(qū)淺層孔隙水水位埋深小，加上采煤塌陷影響，人為的破壞了包氣帶巖性，直接溝通了大氣降水與地下水，降低了地下水的天然防污性能，地表積水直接匯入地下水，進(jìn)而導(dǎo)致淺層地下水水質(zhì)變差。此外，長期堆放特別是充填于塌陷區(qū)內(nèi)的煤矸石，更易于地表水及地下水的充分浸溶，在降水及淋濾作用下，矸石中As，Cr，Hg，Cd等多種有害微量元素隨之滲入到地下水中；從而污染地下水。如若不采取措施進(jìn)行控制，區(qū)內(nèi)水質(zhì)將隨著采煤活動(dòng)的程度加劇而進(jìn)一步惡化，對地質(zhì)環(huán)境的破壞也會(huì)更加明顯，進(jìn)而影響區(qū)內(nèi)居民飲用水的水質(zhì)安全。

7水污染防治對策及建議

(1)加強(qiáng)礦產(chǎn)管理和宏觀調(diào)控，進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，采用合理的采煤方式和頂板管理辦法，減輕采空沉陷對包氣帶的破壞程度。

(2)對于已塌陷區(qū)進(jìn)行土地復(fù)墾，還田于民。塌陷區(qū)土地復(fù)墾可按塌陷深度分為充填式復(fù)墾和非充填式復(fù)墾，選取替代煤矸石的充填材質(zhì)[8]。

(3)在水源地附近建設(shè)水源衛(wèi)生防護(hù)帶，在外圍設(shè)立保護(hù)區(qū)。

(4)加強(qiáng)城鎮(zhèn)生活及工業(yè)生產(chǎn)污水的排放監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，控制排放量，嚴(yán)禁未經(jīng)處理的污水、廢水直接排入河流。

(5)淤泥是河道重要的內(nèi)污染源，可根據(jù)工作區(qū)實(shí)際情況，對區(qū)內(nèi)主要河段采取截污、河道清淤、河堤砌筑、綠化美化等措施，改善河流面貌，防止徑流型污染[9]。

(6)調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，控制化肥、農(nóng)藥的使用量，做好防滲工作，控制農(nóng)業(yè)面源污染。

(7)加強(qiáng)區(qū)內(nèi)水質(zhì)、水位的監(jiān)測工作，建立完善的地下水位、水質(zhì)監(jiān)測體系。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐軍祥,康鳳新主編.山東省地下水資源可持續(xù)開發(fā)利用研究[M].北京:海洋出版社,2001:153-162.

[2]衣偉虹,王松濤,吳振,等.威海市環(huán)翠區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)[J].山東國土資源,2015,31(12)：43-45.

[3]李揚(yáng),竇炳臣,陳振,等.地下水水質(zhì)評價(jià)與預(yù)測方法綜述[J].山東國土資源,2015,31(8)：33-36.

[4]劉景雙,王金達(dá),張學(xué)林,等.煤礦塌陷地復(fù)墾還田生態(tài)重建研究[J].地理學(xué)報(bào),2000,20(2):189-192.

[5]王振紅,桂和榮,方文惠,等.夏季采煤沉陷水域水質(zhì)影響因素分析[J].能源環(huán)境保護(hù),2005,19(3):62-64.

[6]韓寶平,鄭世書.煤礦開采誘發(fā)的水文地質(zhì)效應(yīng)研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1994,23(3):70-77.

[7]錢會(huì),馬致遠(yuǎn).水文地球化學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社,2005:25-88.

[8]張欣,付尚偉,蔡德水,等.濟(jì)寧市采煤塌陷地引湖充填復(fù)墾模式初探[J].山東國土資源,2012,28(8):42-44.

[9]張中祥,徐建國,彭玉明,等.山東省地下水污染特征與初步評價(jià)[J].山東國土資源,2013,29(12):27-32.

技術(shù)方法

收稿日期：2016-02-25；

修訂日期：2016-03-21；編輯：王敏

作者簡介：王鵬(1978—)，男，山東濟(jì)寧人，工程師，主要從事采煤塌陷地治理工作；E-mail：pxzx2167275@163.com

中圖分類號：P641.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

Drinking Water Quality Evaluation for the Villages and Towns in Yanzhou Coalfield

WANG Peng

( Jining Management Center of Land Collapse in Coal Mine, Shandong Jining 272100, China)

Abstract:Yanzhou coalfield is one of the important coal bases. The quality of coal resources is good. Large scale development of coal resources in this coalfield has greatly contributed to rapid economic development of south and even the whole Shandong province. However, it also accompanies with a series of negative geological environment problems, such as ground subsidence, ground fissures, water pollution and the destruction of water sources. Yanzhou coalfield is located in the groundwater-enriched Wensi river alluvial fan area with the dense population and prosperous rural economy. Accompanying with continuous expanding scale of coal mining, the surrounding groundwater and soil environment have been seriously polluted. The poor drinking water quality constraints economic development and the livelihoods improvement. Based on the investigation and analysis of drinking water quality of this coalfield, drinking water quality and its distribution have been grasped, relative countermeasures for guranteeing water quality safety and water source have been put forward. It is of considerable realistic significance for improving drinking water quality and living quality and building a harmonious society in the region.

Key words:Drinking water; water quality; evaluation; Yanzhou coalfield