黑龙洞泉域地下水变化特征及开采对策

马洪林

(河北省地矿局第一地质大队，河北 邯郸056001)

黑龙洞泉域地下水系统位于河北省邯郸市西部，其北起北洺河，南到漳河南地下分水岭一线，西起涉县～长亭断裂，东到岳城～新坡～中史村一线，其径流排泄区为重要的铁矿与煤矿产区，其补给区又是石灰岩、白云岩、石膏矿的密集区，邯郸市多年来的矿业开发与经济社会发展大量抽取泉域内的地下岩溶水，改变了泉域的自然流场，使地下水水位、水化学等发生了很大的变化。

1 地下水变化特征

1.1 水位动态变化特征

七十年代以前，在天然状态下，泉群排泄占绝对优势，地下水动态属典型的气象型，影响地下水动态变化的因素主要为大气降水。自1979年开始，由于人为排泄量逐年增加，对奥灰水动态的影响渐趋明显和突出。奥灰水动态类型由气象型转变为气象人工型。特别是近年来，随着人为开采量的进一步增加，奥灰水位全面低于泉群标高，泉群长期处于断流状态，开采量集中的地段形成了局部降落漏斗，已经全面影响和控制了奥灰水的流场和动态。

黑龙洞单元为具有较大调节库容、封闭条件较好的完整泉域，地下水动态主要受控于大气降水强度，尤其当年降水补给作用明显，呈现年际一峰一谷的周期规律。地下水动态随大气降水的变化大约每7～10 a左右为一个大周期，每年为一个小周期。大周期内，丰水年地下水位迅速升高，泉流量迅速增大，枯水年水位持续缓慢下降，泉流量缓慢减小甚至断流，直至下一个丰水年。其间丰水年对地下水动态的影响大约可持续三年左右，如1963～1965年、1973～1975年、1982～1984年水动态相对稳定。1963～1965年表现最明显。

水文年内，每年七、八、九月份雨季，地下水获得集中补给，地下水位处于上升阶段，其中七月下旬至八月中旬，降雨量大而集中，水位快速上升，泉流量迅速增大，高峰出现在九月下旬至十月初，表现出一定的滞后性。雨季过后，从十一月开始地下水位开始下降，到翌年六月末至七月中上旬出现最低谷，如此，历年周而复始。这是奥灰水动态变化的基本规律。

1.2 地下水流场变化特征

在七十年代以前黑龙洞泉域岩溶地下水以天然流场为主，东部自北向南、南部自南西向北东、北部自北西向南东流向黑龙洞泉群排泄。天然流场明显受地形、地貌、地质构造和水动力条件诸因素的制约。

鼓山以西的地下水，在西部山区接受补给后，自西向东径流，在贾壁地堑受到阻隔后，主要通过几个集中进水口与地堑以东大气降水补给一起向径流区汇集。而后北部变为自北西而南东径流，南部变为自南西向北东径流，在羊角铺、义张庄、通过鼓山、何庄断层断距变小，和村－孙庄向斜翘起和因断裂而抬升部位流向黑龙洞泉群。鼓山以东的地下水，则是在鼓山裸露区接受补给后，自西向东顺层流动，受到东部地层，构造的制约后，顺层流动的地下水汇集起来自北而南向黑龙洞泉群径流。

进入八十年代以后，由于大气降水逐年减少，地下水人工开采量增大，区域地下水位下降，地下水已由天然流场为主逐渐演变为人工开采型流场为主。地下水流场围绕羊角铺、黑龙洞、峰峰几个集中开采区(包括矿井排水)形成了区域性的人工开采降落漏斗。充分反映了岩溶地下水的排泄已由泉排型为主转变为人工开采型为主的排泄方式。

据2010年调查，泉域补给区的地下水流场仍以天然流场为主，主要受大气降水、地形地貌、地质构造等因素的影响，地下水的总体流向自西向东，自地势高的地方向地势低的地方流动。丰水期和枯水期变化不大

在以天然流场为主的前提下，在泉域径流区，由于大量集中的人工开采，主要形成了羊角铺水源地、杜庄武安南部水源地和南洺河铁矿开采中心3个区域的降落漏斗。在漏斗区形成自漏斗周围向漏斗中心径流的流场。

2 泉域地下水化学特征

泉域岩溶地下水化学特征具有在水平方向上分区性，在垂直方向上分带性的显著特征。

2.1 水平分区水化学特征

随着岩溶水埋藏深度的增加，径流条件的变差，在泉域内自西向东，矿化度、总硬度、硫酸根、氯化物的含量呈现逐渐加大的趋势，水化学类型也由重碳酸钙镁(或钙)、重碳酸硫酸钙镁(或钙)型水转变为硫酸重碳酸钙镁(或钙钠)及氯化物硫酸钙钠型水。

在九山、鼓山及鼓山山前地带，岩溶地下水水化学类型以重碳酸钙镁(或钙)水为主，矿化度一般小于500 mg/L，总硬度小于350 mg/L，硫酸盐含量小于150 mg/L，属于低矿化度淡水区;在武安上团城、北安庄、淑村一线以西及峰峰矿区鼓山东侧部分地区，水化学类型以重碳酸硫酸钙镁(或钙)型为主，矿化度一般小于500 mg/L，总硬度350～450 mg/L，硫酸盐含量在150～250 mg/L之间，属低矿化度淡水区;在武安上团城、北安庄、淑村一线以东及峰峰矿区鼓山东部，水化学类型以硫酸重碳酸钙镁(或钙纳)型为主，矿化度一般小于500～1 000 mg/L，总硬度大于450 mg/L，硫酸盐含量在250～1 000 mg/L之间，属弱矿化度微咸水区;在武安东部边缘与邯郸县交界及峰峰矿区东部边缘与磁县交界的地带，水化学类型从硫酸钙型水逐步过渡到氯化物硫酸钙钠型水为主，矿化度大于1 000 mg/L，总硬度大于450 mg/L，硫酸盐含量大于1 000 mg/L，属于中等矿化度咸水区。

2.2 垂直分区水化学特征

由于不同奥灰水径流条件不同，该区地下水的化学类型、矿化度和硫酸盐含量与标高关系密切。标高在+0 m以上时，水化学类型以重碳酸钙型水和重碳酸钙镁型水为主，矿化度一般小于500 mg/L，硫酸盐含量小于150 mg/L，属于低矿化度淡水;标高在+0～－200 m，水化学类型以重碳酸硫酸钙型或钙镁型为主，矿化度在500～1 000 mg/L之间，硫酸盐含量在150～250 mg/L之间;当标高在－200～－500 m时，水化学类型为重碳酸硫酸钙型水、硫酸重碳酸钙钠型水、硫化物硫酸钠钙型水，矿化度由1 000 mg/L上升到6 000 mg/L以上，硫酸盐含量和氯化物含量骤增，可达1 000～2 000 mg/L以上。

3 开采对策

3.1 充分开发地表水

整个泉域地表水资源相对丰富，50%年份地表水资源总量达到1.9亿m3。但由于区域地形坡陡沟深、降雨年际分布极不均匀，地表水多以洪水的形式下泻，为了有效地利用区域地表水资源，应当适当建造地表拦蓄工程，根据自然地理条件，适度规划建设较大的水利工程。同时要开展雨洪资源化得研究，探索雨洪资源利用的途径，在山区建设小型集雨灌溉工程，充分利用发挥泉域水库多的优势，加强对山区水库的科学调度，实现雨洪资源化。

3.2 优先利用外调水

目前，承担泉域外调水任务的水利工程主要包括四座中型水库和大、小跃峰渠。外调水有富余的工程主要是大、小跃峰渠，50%年份两者的引水量达到2.57亿 m3，占泉域总可供水量的39%。因此，大、小跃峰渠不但是整个区域的主要引水工程，更是邯郸市主城区工业生产的生命线，同时也是东武仕水库及下游滏阳河灌区的主要供水水源，对整个泉域乃至邯郸市的工农业都发挥着举足轻重的作用。在考虑邯郸市区主要工业用水户和沿途渗漏、蒸发的前提下，50%年份泉域内仍富余水量1.77亿 m3，余水区主要集中在峰峰矿区和磁县。所以这部分外调水是今后整个泉域水资源开发的重点。

3.3 逐步压缩地下水

地下水是泉域工业、生活用水的主要供水水源，目前整个泉域地下水的年平均开采量达到3.53亿 m3，占整个泉域总用水量的65.4%。多年以来，随着泉域经济的高速发展，人民生活水平的不断提高，对地下水的开发日趋加剧。尤其是进入70年代以来，地下水开采量急剧增加，导致黑龙洞泉群出水量锐减，直到1988年，黑龙洞泉群出现了20个月的断流。

黑龙洞泉群持续断流已经导致地表污水倒灌、地下水环境恶化等严重后果，直接威胁到整个泉域经济社会的可持续发展和人民生活的进一步提高。为此必须根据区域经济社会的发展规划，制定严格的控制地下水开采措施，制定具体的地下水减采计划，逐步减少泉域地下水的开采量，尤其是要尽快扭转区域工业对地下水的过度依赖。

3.4 合理引用矿井疏干水(包括废水)

泉域矿产资源丰富，大、中、小煤矿、铁矿遍布全区。由于该区域矿藏大多与地下水含水层伴生，为了维持矿山正常的生产，确保矿山安全，被迫对地下水进行疏干或排水降压。目前泉域矿井疏干水年开采总量一般可达1亿多m3，约占整个泉域地下水开采总量的30%。矿井疏干水经过沉淀或简单处理后，完全满足多数工业用水的水质要求。

今后要加大这部分水资源的利用效率，尤其对选矿业、采掘业和工业冷却用水等水质要求较低行业，可考虑采取强制措施，在这些行业率先采用矿井疏干水和废水，提高这部分水的重复利用率。同时要加大对矿山地下水治理的科研力度，研究岩溶水运动规律和地下水实行封堵技术，减少矿山开采对地下水的疏排，这样不但可以保护有限而宝贵的地下水资源，而且可以减少矿井的排水费用，提高企业的经济效益。

3.5 积极开展污水治理及中水回用

目前泉域的污水排放量可以达到1.3亿 m3左右，集中分布在涉县、峰峰矿区和武安市。根据水污染治理规划，泉域主要新增污水治理工程是峰峰矿区污水处理厂，计划分三期建设，建成后，最终年可利用量达到2 450万 m3，第二、三期中水全部用于当地工业。

3.6 根本出路在节水

节约用水是我国的一项基本国策，也是缓解泉域内水资源供需矛盾的最有效措施。工业用水要合理调整工业布局和产品结构，严格限制在泉域范围内新建耗水量大的工业项目;对现有企业要加大资金投入力度，加快工艺设备改革速度，实施循环用水，提高水的重复利用率。农业生产也应走节水之路，积极推广喷灌、滴灌、管灌节水新技术，加大渠道防渗处理，减少输水渗漏量;采用平整土地、秸秆还田、调整种植结构等工艺，提高农业灌溉用水的利用效率，提高土壤对天然降水的蓄积能力和保墒能力;提高渠系有效系数。在城镇通过推广中水回用、鼓励居民家庭更换节水型器具，尽快淘汰不符合节水标准的生活用水器具等措施，减少居民生活对岩溶地下水的消耗量，新建居民住宅节水器普及率要达到100%。

4 结语

在开展工农业和生活等工程节水的同时，要重视节水体质建设，积极探索节水的组织建设、体制建设和机制建设。在整个泉域要大力开展节水型社会创建工作，通过创新体质、完善机制和健全法制，扩大民众的参与范围，开展节水型企业、节水型社区、节水型城市建设，最终建成节水型社会，实现人水的和谐相处、经济社会和水资源的协调发展。

［1］河北省地矿局第一地质大队.黑龙洞泉域水文地质与环境地质调查报告［R］.

［2］邯郸市水利局.河北省邯郸市水资源研究［M］.学苑出版社.2008.

［3］邯郸市水利局.河北省邯郸市水资源评价［M］.学苑出版社.2008.