某建設(shè)項(xiàng)目取水對(duì)水資源的影響分析

尹晶晶

（鄭州市水利建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)院，河南 鄭州 450000）

1 建設(shè)項(xiàng)目取水范圍

該建設(shè)項(xiàng)目屬仁村水文地質(zhì)單元，主要含水層有寒武-奧陶系灰?guī)r水、石炭系太原組灰?guī)r水、第四系孔隙水。根據(jù)《段村～雷溝鋁土礦水文地質(zhì)條件現(xiàn)狀評(píng)價(jià)及生產(chǎn)階段防治水技術(shù)研究報(bào)告》（2017 年），項(xiàng)目區(qū)采礦影響最大的含水層為寒武-奧陶系灰?guī)r含水層。因此，確定取水水源范圍為區(qū)域內(nèi)寒武-奧陶系灰?guī)r含水層，范圍為：西面：以扣門山斷層南段和后地?cái)鄬蛹肮俑G斷層共同組成西部的阻水邊界，斷距200～500 m；北面：東段（仁村），以薊縣系地層露頭線為界；中段（陳村～柏樹(shù)山）以扣門山大斷層為界（斷距150～900 m）；西段（柏樹(shù)山以西）以彌陀寺斷層為界；東面：該邊界以岸上大斷層為界（龍澗泉一線），全長(zhǎng)約20 km。南面：該邊界以硤石及義馬（陜澠）逆斷層為界；面積總計(jì)為133.73 km2。

2 取、用水方案

2.1 取水方案

建設(shè)項(xiàng)目水源為礦井排水，包括疏干井排水及礦坑排水；疏干水取水層位為寒武-奧陶系灰?guī)r含水層；采用水泵抽水后輸送至清水池，經(jīng)軟化過(guò)濾消毒后送至各個(gè)用水點(diǎn)；礦坑涌水全部匯流至井下中央水倉(cāng)，采用水泵從中央水倉(cāng)抽水送至地面2#、3#罐籠井沉淀池，沉淀后2-3 h后送至各個(gè)用水點(diǎn)。取水口位于礦井水處理站出口；取水保證率95%。

2.2 用水方案

某建設(shè)項(xiàng)目生產(chǎn)用水以330 d 計(jì)，生活用水以365 d 計(jì)，現(xiàn)狀實(shí)際礦井排水處理?yè)p失為10%。核定后本項(xiàng)目總用水量為932.40 m3/d ，其中生產(chǎn)用水量為872.20 m3/d，生活用水量為60.20 m3/d。核定后項(xiàng)目年總用水量為31.00 萬(wàn)m3/a，其中生產(chǎn)用水量28.80 萬(wàn)m3/a，生活用水量2.20 萬(wàn)m3/a。核定后本項(xiàng)目總?cè)∷繛? 036 m3/d，其中生產(chǎn)取水量為969.10 m3/d，生活取水量為66.90 m3/d。核定后項(xiàng)目年總?cè)∷繛?4.40 萬(wàn)m3/a，其中生產(chǎn)取水量32.00 萬(wàn)m3/a，生活取水量2.40 萬(wàn)m3/a。

2.3 核定后取用水量

根據(jù)預(yù)測(cè)，段村項(xiàng)目區(qū)正常礦坑涌水量11 490 m3/d，按365 d 計(jì)，年涌水量419.40 萬(wàn)m3/a，其中34.40 萬(wàn)m3/a 處理后自用，259.30 萬(wàn)m3/a 處理后用于附近村民生活及灌溉用水，剩余125.70 萬(wàn)m3/a 處理達(dá)標(biāo)后全部回收利用。

3 取水對(duì)水資源的影響分析

3.1 取水對(duì)水資源的影響分析

建設(shè)項(xiàng)目區(qū)自上而下主要含水層有：①第四系砂卵石（Qal）含水層：該層主要分布在雷溝礦段和北澗河河谷地段，它與下伏基巖層間普遍發(fā)育有厚6.00 m 左右的泥卵石起到隔水作用。在自然狀態(tài)上，該含水層與下伏含水層無(wú)水力聯(lián)系。②石炭—二疊系（C2t-P）灰?guī)r、砂巖巖溶裂隙含水組：該層位于礦體之上，中間隔水層較薄，是直接充水含水層，富水性較弱，一般以滴水、淋水形式進(jìn)入礦坑。③寒武—奧陶系（∈—O）灰?guī)r巖溶裂隙含水層：該層是礦體間接底板，該含水層分布廣、厚度大、巖溶裂隙較發(fā)育，而且大都具承壓性。

3.2 垮落帶及導(dǎo)水裂隙帶高度的分析計(jì)算

礦層開(kāi)采后，上覆巖層失去支撐，從而引起采空區(qū)頂板巖層的垮落和變形，導(dǎo)致上部含水層結(jié)構(gòu)的破壞。根據(jù)覆巖類型采用《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)程》中推薦的公式對(duì)垮落帶高度計(jì)導(dǎo)水裂隙帶高度進(jìn)行計(jì)算，兩帶高度計(jì)算表見(jiàn)表1，計(jì)算公式見(jiàn)（1）、（2）。垮落帶最大高度：

表1 兩帶高度計(jì)算表 單位:m

式（1）、（2）中：Hm—垮落帶高度，m；HLi—導(dǎo)水裂隙帶高度，m；M—煤層采厚，m。

3.3 對(duì)上伏含水層影響分析

3.3.1 對(duì)石炭系上統(tǒng)—二疊系下統(tǒng)（C2t-P1）隙含水組影響分析

石炭系上統(tǒng)—二疊系下統(tǒng)（C2t-P1）隙含水由石炭系上統(tǒng)（C2t）灰?guī)r、砂巖、頁(yè)巖互層及二疊系下統(tǒng)（P1）砂巖、頁(yè)巖互層組成，一般厚度為70.00～130.00 m。含水段厚度為3.10～18.35 m，平均8.79 m，地下水位標(biāo)高433.42～524.17 m，屬富水性和滲透性較弱的含水層。礦體賦存標(biāo)高284.25～631.45 m，礦體開(kāi)采后形成垮落帶平均高度13.26 m，導(dǎo)水裂縫帶平均高度46.69 m，故礦體開(kāi)采會(huì)對(duì)該含水層造成破壞，通過(guò)采動(dòng)裂隙，對(duì)該含水層造成疏排作用。

3.3.2 對(duì)第四系砂卵石孔隙水含水層影響分析

第四系砂卵石孔隙含水層主要分布區(qū)北澗河河谷地帶，屬于沖積砂卵石強(qiáng)富水區(qū)，該層主要由砂卵石及砂組成，以卵石為主，最大粒徑可達(dá)1.50 m，一般為50.00～200.00 mm，卵石以石英巖及石英砂巖為主，平均17.72 m，水位埋深0.88～9.88 m，水位標(biāo)高為344.50～481.00 m 礦體賦存標(biāo)高284.25～631.45 m，礦體開(kāi)采后形成垮落帶平均高度13.26 m，導(dǎo)水裂縫帶平均高度46.69 m，因此礦體開(kāi)采會(huì)對(duì)該含水層底部造成破壞，通過(guò)采動(dòng)裂隙，對(duì)該含水層造成疏排作用。

3.3.3 疏干范圍預(yù)測(cè)分析

礦體傾角較小，采礦影響帶內(nèi)含水層可概化為近水平含水層。將礦體采空區(qū)假設(shè)為一個(gè)大井，礦井排水假設(shè)為抽水，可根據(jù)抽水試驗(yàn)中影響半徑公式來(lái)概略的計(jì)算礦井排水的影響單位，公式見(jiàn)（3）。

公式（3）中：R-抽水疏干影響半徑；S-水位降深（靜水位與疏干水位的高差），約130.00 mm；K-滲透系數(shù)，0.60 m/d；H-含水層厚度，8.53 m。經(jīng)計(jì)算，評(píng)估區(qū)礦層開(kāi)采后礦井排水影響范圍約為礦界外586.73 m。

目前建設(shè)項(xiàng)目區(qū)地下水位基本滿足開(kāi)采段疏干設(shè)計(jì)要求，開(kāi)采初期對(duì)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)水源地影響不大，隨著開(kāi)采至300.00～210.00 m 時(shí)項(xiàng)目區(qū)須疏干含水層水頭高度120.95～278.81 m，會(huì)對(duì)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)部分生產(chǎn)生活水源井產(chǎn)生一定影響。

3.4 對(duì)底板含水層影響分析

3.4.1 地下水流場(chǎng)變化

1984年，大氣降水與石河滲漏、北澗河滲漏是地下水水系統(tǒng)的主要補(bǔ)給項(xiàng)，泉水排泄是主要輸出項(xiàng)。建設(shè)項(xiàng)目區(qū)位于補(bǔ)給徑流區(qū)，地下水流向大體上由西北向東南流動(dòng)，從上游向下游，鉆孔水位逐漸變低，平均水力坡度由小變大。項(xiàng)目建設(shè)前，大氣降水與石河滲漏、北澗河滲漏是地下水水系統(tǒng)的主要補(bǔ)給項(xiàng)，供水井群抽排水和泉水排泄是主要輸出項(xiàng)。供水井群位于項(xiàng)目區(qū)東邊，項(xiàng)目區(qū)位于補(bǔ)給徑流區(qū)。地下水流向大體上由西北向東南流動(dòng)，從上游向下游，鉆孔水位逐漸變低，平均水力坡度由小變大。

進(jìn)入基建后，大氣降水與石河滲漏、北澗河滲漏是地下水水系統(tǒng)的主要補(bǔ)給項(xiàng)，礦坑抽排水、供水井群抽排水和泉水排泄是主要輸出項(xiàng)。由于礦坑抽排水、供水井群抽排水的相互影響，項(xiàng)目區(qū)周邊地下水流向由從西向東轉(zhuǎn)變?yōu)橛伤闹芟蝽?xiàng)目區(qū)匯流，在項(xiàng)目區(qū)與洪陽(yáng)供水井群之間形成了一個(gè)可移動(dòng)（或臨時(shí)）的地下水分水嶺。項(xiàng)目區(qū)已成為徑流排泄區(qū)，項(xiàng)目區(qū)地下水流向由四周向項(xiàng)目區(qū)匯流。

3.4.2 水位變化預(yù)測(cè)

根據(jù)《段村-雷溝鋁土礦水文地質(zhì)條件現(xiàn)狀評(píng)價(jià)及生產(chǎn)階段防治水技術(shù)研究報(bào)告》（2017年），從模擬礦坑涌水量結(jié)果中可以看到，現(xiàn)階段洪陽(yáng)供水基地已形成穩(wěn)定的降落漏斗，并處于研究區(qū)水位最低區(qū)域，主要由供水基地多年長(zhǎng)期不斷地開(kāi)采地下水引起，其開(kāi)采量占區(qū)域地下水總開(kāi)采量超過(guò)1/3。隨著項(xiàng)目區(qū)疏干井和巷道排水的全部啟動(dòng)，模擬預(yù)測(cè)到2033年3月1日，寒武-奧陶系灰?guī)r地下位整體下降，但也主要表現(xiàn)在項(xiàng)目區(qū)疏干井和井巷排水范圍內(nèi)最明顯，項(xiàng)目區(qū)以東南坻塢一側(cè)和以西洪陽(yáng)一帶水位整體下降但相對(duì)較小（2016年下降約5 m），且洪陽(yáng)供水基地原本形成的水位降落漏斗形態(tài)并未發(fā)生明顯改變。

3.5 對(duì)水功能區(qū)的影響分析

某建設(shè)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)主要有北澗河、石河及南溝。北澗河位于地表錯(cuò)動(dòng)界線外，河床底部為具有隔水作用的泥卵石層，礦山開(kāi)采對(duì)其影響較小。石河、南溝屬季節(jié)性溪溝，其匯水面積小，無(wú)劃定水功能區(qū)。因此，建設(shè)項(xiàng)目對(duì)水功能區(qū)影響較小。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合建設(shè)項(xiàng)目區(qū)具體情況，按規(guī)范要求，根據(jù)垮落帶及導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算結(jié)果，根據(jù)預(yù)測(cè)，該建設(shè)項(xiàng)目區(qū)礦坑涌水正常可供水量為10 341 m3/d（377.40 萬(wàn)m3/a），最大可供水量為15 050 m3/d（549.30 萬(wàn)m3/a），可以滿足建設(shè)項(xiàng)目生產(chǎn)生活取水要求，取水是有保證的。