肅北地區礦山水文地質環境綜合研究

秦 奮，黃晶晶

（甘肅省地質礦產勘查開發局第四地質礦產勘查院，甘肅 酒泉 735000）

礦區的開發中的安全問題一直是礦區生產中的重要問題，不合理的資源開采會導致礦區的地表沉降和水文問題，嚴重的還會出現礦井塌方等嚴重事故威脅礦工的安全。但就現階段對礦區水文地質數據的掌握情況，對礦區的水文地質情況的分析條件不足。影響礦區人員對地質特征的了解，從而影響開礦采礦計劃的制定。肅北地區礦山的水文地質研究采用歷史數據總結的研究方式，對該地區的水文地質環境進行評價[1]。但歷史數據并不能全面，也無法預測未來的環境變化。導致地質環境的評價一直不夠準確。本文通過對收集歷史數據和實地調查相結合的方式采集肅北地區礦山水文地質環境的相關數據，遵循相關的規范和要求，利用收集到的數據對肅北地區礦山的水文地質環境進行地質鉆探和抽水試驗。綜合分析該地區的礦區水文地質環境綜合特征，為豐富肅北地區礦山的資料和數據作出貢獻。

1 肅北地區礦山的水文地質特征

肅北地區是肅北蒙古族自治縣的簡稱，位于甘肅省北部河西走廊的附近。肅北地區并不是一塊完整的地區，而是由不接壤的兩部分組成的。一部分位于祁連山區的南部連接著馬鬃山區的北部，另一部分是肅北蒙古族自治縣的政府所在的地方，北方被玉門市和敦煌市包裹，西面與阿克塞哈薩克族自治縣接壤，肅北地區位于東經94°33′12.92′′～97°37′11.6′′，北緯38°25′20.42′′～40°0′56.23′′的地區。整個地區的總面積為2.4517萬km2。

肅北地區礦山大部分聚集在地區東部[2]，東鄰石油河的河岸，礦山距離縣城縣內大約300多公里。南邊與肅北石包城相望，北以山嶺為界與外界相連。肅北蒙古族自治縣的山地地勢復雜，不同種類的礦山的地貌也大不相同，肅北地區的山區總面積為44%左右，而礦山的面積占總山區面積的40%左右。肅北地區擁有當地特殊地貌——戈壁和灘地，占肅北地區總面積的30%，盆地和山間的谷底的面積為25.47%，其余地區均為平原和丘陵。肅北地區礦山與青藏高原的東面距離較近地勢東高西低，東面多為高寒的山區，高寒山區的面積占東面山區的總面積的78.65%以上，山區的海拔皆在3000m以上，更有20%面積的山區海拔在3500m以上。接近敦煌地區的部分地貌為少雨多風的戈壁灘，肅北地區地貌圖如圖1所示：

圖1 肅北地區地貌圖

如圖1所示，戈壁的面積占整個地區面積的25%以上，礦區包含高寒山區和戈壁地區，高寒山區占礦區面積的50%以上。礦區位于疏勒河流域附近，在地質構造上屬于祁呂賀蘭山構造和祁連山褶皺帶的交合處。地下運動較強烈，地下活動主要表現為構造上升和構造斷陷運動兩種。新老構造組合導致地質構造復雜，構造運動波及的地區很多，構造運動的行跡表現也比較容易辨認。

肅北地區礦山的水文狀況與地質狀況結構比較簡單，礦區的所有河流都是內陸河流域。肅北地區河流基本可以保證當地人民的生活用水和牧、農、林業用水。河流主要集中在肅北地區的南部，距離礦區最近的河流為疏勒河，其余的三條主要供水河流為榆林河、石油河和黨河。年度總徑流量為14.27億m3，距離礦區最近的疏勒河共有支流227條。水源主要依靠青藏高原的冰川和各山區的泉水作為補給，由于當地的年降水總量較低，因此河流的主要補給方式中并沒有降水。疏勒河的流量較大、支流較多，一級支流有17條。疏勒河和沿途的泉水出露回流匯總在一起，最終潛入地下水。

2 肅北地區礦山的涌水量測算

肅北地區礦山的涌水量測算需要水文觀測的數據，但該地區沒有水文觀測站。無法使用徑流深等值線圖法進行涌水量的計算，因此只能使用部分河流的流量測定值對比分析計算整個礦區的涌水量。肅北地區礦山的涌水量的河流是內陸河流。徑流深等值線法的計算公式為：

E為礦山地區的平均涌水量，A為疏勒河河流的總流域面積。U是疏勒河河流的徑流深度的年平均值。t為徑流形成期的時長，根據肅北地區的實際情況徑流形成期的時長為5個月，根據礦山地區的平均涌水量可得出該地區的年涌水量為：

W代表年涌水量，根據往年的歷史數據計算該地區的平均中心徑流深度U的數值為30mm，礦區地區的年均涌水量為1.744m3/s，W為1500萬m3。在網站上查到的疏勒河的平均徑流流量為1.854m3/s，與計算量相差不差過1m3/s，說明計算數值的誤差率很低，是可以使用的數據。肅北地區礦山近5年來的涌水量平均為每年2714.83萬m3，疏勒河的來水時間一年只有5個月，從春末的5月份一直到秋末的10月份，河道的徑流每日流量測算，年年涌水量的平均值為1.941m3/s，是當地的農墾勘測設計院的勘測數據，兩個數據較為接近，但計算的涌水量值要比實際數據更少，礦區附近的水文河徑流量的年內分配的數據是由該地區的官方水文圖集得出，該地區的水文分配情況不均，分配成果如表1所示。

表1 礦區處徑流年內分配成果表

如表1所示，礦區處徑流量從7月份開始迅猛增長，到9月份快速增長結束開始下降。三個月的總徑流量占全年徑流量的50%以上。冬季的徑流量最小，與氣溫下降和總降水量減少有一定關系。

3 肅北地區礦山水資源和環境變化

肅北地區礦山的地下水的形成與流淌規律受地貌和地下結構的約束。礦區地下水資源的受污染程度的規律性是由礦區的分布和采礦的方式決定的。地下水主要是由雪山上的雪水融化和部分降水以滲漏的方式補給地下水的。肅北地區的地下水含水層的厚度最薄的地區在65m左右，而厚的地區可達到225m。分為松散巖類孔隙水、裂巖溶洞水和基巖裂隙水，以第一種類型的地下水為主，后兩種為輔。平均水位可達到15m～20m。

肅北地區礦山河流活躍地區的人煙稀少，水資源受人類活動的影響較小。河流無明顯污染，河流的礦化度程度為0.25～0.6g/l。根據水文的監測標準肅北地區礦區的水資源的水質平均為Ⅲ類，肅北縣城段的榆林河水質為Ⅲ類，距離礦區最近的疏勒河。按照河流的監測標準來說，Ⅲ類以上的河流礦化度超標，受污染嚴重。肅北地區兩處未接壤地區的水資源還處于天然水源狀態，受人類活動影響不大。水源地污染多為礦化度超標。但隨著該地區的經濟發展，基礎設施逐漸完善，大量的人口有遷移到該地區居住的計劃，人口增多勢必帶來工業的發展和工廠數量的增加。水資源的水質逐漸下降，尤其在礦區的開采過程中，淺層的地下水被礦井排污的污水污染。

肅北地區的南部地下水環境相較于北部地區礦化度小，水質較好。地表河流和地下水水質幾乎都在Ⅱ類-Ⅲ類之間，部分河流的部分直流水質為Ⅳ類。地下水簡單處理可直接飲用和灌溉農田。疏勒河在非戈壁地區的礦化度小于0.5g/l，水質良好。戈壁地區的礦化度高于非戈壁地區，而盆地因地勢和河流的流動性原因，水質比高原、平原等地區差。區域降水達不到平均值，盆地中的植被種類少，生長環境惡劣容易造成病蟲害。地下水水質礦化度不符合標準。

4 結語

本文通過歷史數據的分析和實地考察完善了肅北地區礦山水文地質環境的數據和資料，通過對水文地質情況的分析反映該地區的環境狀況，為日后的開礦和采礦活動提供了數據基礎，也為礦區的地質研究和環境研究提供了思路。