某建設項目取水水源合理性可靠性分析

翟京召

（河南天龍檢測有限公司，河南 南陽 473000）

1 工程情況及水文地質

目前，中國水資源開發利用政策是堅持傳統與非傳統水源開發相結合的原則，合理開發地表水、嚴格控制地下水，鼓勵使用再生水、礦坑涌水。某項目于2017年建成，用水水源為礦區疏干井排水以及礦坑涌水。項目區所處的水文地質單元總體上向斜構造盆地，大體呈近東西向展布，東起潭州斷層、岸上斷層（截止龍澗泉至廟頭一線），北以方山、扣門山分水嶺為界，南以南澗河南岸為界，西至黑虎山、鹿抬頭分水嶺，面積約為760 km2（截止鐵門鎮）。

向斜盆地構造灰巖淺埋區，地下水補給及徑流條件良好，地下水易于富集，易形成巖溶水強徑流帶，地下水豐富。構造條件對地層分布和巖溶水的儲存和運移起著明顯的控制作用，褶皺轉折端構造帶，以及構造裂隙密集帶地下水豐富。富水性具有水平分帶性和垂直分帶性。地下水補給區富水性差，盆地內部灰巖深埋隱伏區富水性差；強徑流區和接近排泄區淺埋隱伏區富水性強。

2 礦坑充水水源

礦坑充水來源主要是地下水、老窯水。

2.1 地下水充水水源

地下充水水源主要來自寒武—奧陶系（∈—O）灰巖巖溶裂隙含水層、石炭—二疊系（C2t-P）灰巖、砂巖巖溶裂隙含水組。（∈—O）灰巖含水層位于鋁土礦層下面，二者之間有（C2b1）鐵質頁巖隔水層存在，從整體上看，該含水層應屬間接充水含水層。但是由于（C2b1）鐵質頁巖隔水厚度變化大，有些地段較薄，局部甚至缺失，不具整體隔水性能，再加上斷裂帶的影響，未來開礦時，這個含水層中的水將會在（C2b1）隔水性能薄弱地段進入礦坑，對開采造成威脅。（C2t-P）灰巖、砂巖含水組位居鋁土礦層之上，其間雖有（C2b3）頁巖隔水層存在，但因它太薄，又不穩定，故不具隔水性能，未來開礦時，這個含水層中的水可直接進入礦坑，是直接充水含水組。

（Qal）砂卵石含水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育有厚6 m 左右的泥卵石（又稱泥包石），這層泥卵石弱透水，起到隔水作用。在自然狀態上，該含水層與下伏 含水層無水力聯系，當未來開礦時其地下水也不會直接進入礦坑。

2.2 老窯充水水源

項目區民采鋁土礦及煤礦井較多，有些地段相當密集，個別礦井已揭露了（∈—O）灰巖層。由于它們的存在，不但因它破壞了自然狀中的隔水層，使各含水層接通，而且會在適當地段產生積水，當未來開礦時，它可直接進入礦坑，對開采造成威脅。

3 水源方案比選與合理性分析

3.1 礦坑涌水

某項目所處區域寒武-奧陶系灰巖含水層厚度大、巖溶裂隙發育和富水性較強，為保證井巷施工和開采的安全，需對地下水進行疏排；同時在開采過程中會產生部分礦坑涌水，含有粉塵等輕度污染。“礦產資源開采、地下工程建設疏干排水應當優先利用，無法利用的應當達標排放”。因此，論證優先考慮將礦井排水作為項目生產生活取水水源。

3.2 地表水水源

①北澗河一般流量0.30～0.50 m3/s，一般洪峰流量10～18 m3/s（2004 年洪峰流量10～15m3/s），歷年最大洪峰流量可達100 m3/s（1982年7月31日），2004年7月20日最大洪流量35 m3/s，最小流量為0 m3/s（2004 年3 月15-6 月20 日）。河床坡降1.50%～2.00%，勘查區之外河床最低標高344 m（尖山寺東）。其匯水面積102.70 km2（截止下洪陽）。②石河全長約15 km，流向大致南北，于義馬市千秋處匯入南澗河，匯水面積約50 km2（截止南坻塢）。河床寬80～200 m，坡降2%以上，發育有一級階地，二級階地少而零碎。據收集資料，河流一般流量0.03～0.07 m3/s，最大洪峰流量為8.84 m3/s（1983 年8 月11 日），旱季斷流。③建設項目區主要河流是南澗河、北澗河和石河。南澗河（澗河）全長約43 km，向東流經新安縣，于洛陽市區注入洛河。該河流量一般為8×10-3～70.10 m3/s，最大洪峰流量可達400 m3/s（1982年7月30日），旱季干枯。

因此，區域內的河流均為季節性河流，項目生產及生活用水均采用礦井排水。

4 礦坑涌水水源及取水可靠性分析

4.1 礦坑涌水水源分析

4.1.1 礦坑涌水可供水量

根據預測，建設項目正常涌水量為11 490 m3/d（419.40 萬m3/a），最大涌水量為16 722 m3/d（610.40 萬m3/a），扣除約10%的礦井水處理損失后，礦坑涌水正常可利用量為10 341 m3/d（377.40萬m3/a），最大可利用量為15 050 m3/d（549.30萬m3/a）。

4.1.2 礦坑涌水處理工藝

4.1.2.1 礦井水處理站

礦井水處理站處理能力620 m3/h，采用調節→混凝→沉淀→過濾處理工藝，出水水質滿足《污水綜合排放標準》一級要求，處理后用于坑內生產及雜用水，剩余部分用于附近農田灌溉，回用不完的排至項目區東側建設的凈水廠，經處理達標后全部由具備回收資質的企業回收利用，不外排。

2#、3#罐籠井工業場地分別建設了容積800 m3和500 m3的平流沉淀池處理礦井水；1號工業場地建設一座100 m3的礦井水蓄水池，用于場地灑水降塵和生產用水。根據礦井水處理站出水檢測結果，出水水質符合《地下水質量標準》Ⅲ類標準要求。

4.1.2.2 凈水廠

凈水廠于2017年7月建成并試車運行，凈水廠處理能力為600 m3/h。原水由水泵提升，隨后進入管道混合器，加藥裝置的計量泵將配制好的混凝劑、助凝劑加入管道混合器的投藥口，水與混凝劑在混合器中進行瞬時混合，混合率達到90%～95%，為后續的反應沉淀等工藝創造了良好條件。混合液進入一體化凈水器的反應池部分，經過反應，使混凝劑與水中的小顆粒懸浮物產生聚凝作用，并逐漸形成較大的絮凝體，聚凝后的水經沉淀池高效斜管沉淀，絕大部分的絮凝體即沉淀下來，微小絮凝體再經過濾池過濾，使出水水質懸浮物不大少3NTU，并經消毒處理后符合飲用水余氯標準后，由供水泵送至各飲用水點。根據檢測結果，礦井涌水經凈水廠處理后，出水水質各項指標均可以滿足《生活飲用水衛生標準》及《地下水質量標準》Ⅲ類標準要求。具體凈水廠水處理工藝流程見圖1。

圖1 凈水廠水處理工藝流程圖

4.2 取水可靠性分析

4.2.1 可靠性分析

結合建設項目區具體情況，按規范要求，分別采用水文地質比擬法、解析法（廊道法）、地下水數值模擬分別對井田礦坑涌水量進行了預算，并分析了基建期實測礦井涌水量變化趨勢。地下水數值模擬采用GMS（Groundwater Modeling System）模型建立區域地下水數值模型，并進行驗證校核后，對礦坑涌水量進行預測分析，其估算依據、過程及結果而言均較客觀，可以作為項目運行期礦坑涌水量的參考依據。根據預測，段村礦區礦坑涌水正常可供水量10 341 m3/d（377.40 萬m3/a），最大可供水量15 050 m3/d（549.30 萬m3/a），滿足項目生產生活取水要求，取水是有保證的。

礦坑涌水處理采用“混凝、沉淀、過濾”工藝流程，可以滿足項目生產各系統用水水質要求；疏干井排水水質采用“軟化+過濾+加ClO2消毒”處理工藝后可以滿足生活用水水質要求。

4.2.2 可行性分析

項目在2#、3#罐籠井工業場地分別建設平流沉淀池，礦井排水排入平流沉淀池，沉淀過濾后，用管道輸送至各個用水點，取水口位置設置合理，取水可行。

5 結語

某建設項目將自身礦坑涌水處理后用于生產和生活，取水是可靠的，也是可行的，取水是有保證的。