利用矿坑水向淄博中心城区供水分析

卢明锋，王 宁，赵泮杰

（山东省淄博市水利勘测设计院，255000，淄博）

利用矿坑水向淄博中心城区供水分析

卢明锋，王 宁，赵泮杰

（山东省淄博市水利勘测设计院，255000，淄博）

黑旺铁矿位于山东省淄博市淄河左岸，受水文地质条件影响，太河水库泄洪、淄河径流、大气降水、地下水径流等均向矿坑汇水，补给来源丰沛。通过对黑旺铁矿地貌、水文地质条件、地理位置以及矿坑水的水量水质、供水路线、供水规模等分析可知，利用黑旺矿坑水向淄博市中心城区供水具有水量、水质保障和较强的可操作性，并对此提出相关建议。

黑旺铁矿；矿坑水；中心城区；生活供水；淄博市

山东省淄博市中心城区是淄博市的政治经济文化中心，近年随着经济社会不断发展和城区不断扩大，城市人口急剧增加，水资源短缺已成为影响中心城区经济社会发展的重要因素之一。作为城区生活供水的主要水源，大武水源地周边许多化工企业存在跑冒滴漏等现象，使该水源存在一定的安全隐患，仅能作为中心城区的应急备用水源；而2010年实施的引太入张工程设计供水规模并不能完全满足中心城区的供水需求。寻找新的补充水源解决中心城区生活用水问题成为民生关注的焦点。

一、地貌分析

黑旺铁矿矿坑区属于鲁中山地北麓之中低山区，群山连绵，沟谷幽深，且多呈V形谷。矿区以东山峰有雪山、国家留顶等，海拔高程400～500 m，矿区以西山峰有王宝山、大北山、围子山等，海拔高程300～600 m。矿坑地面高程170 m左右，淄河河床高程140 m上下。地形大势南高北低、东西高、中间低。淄河自南而北穿越矿区腹部，河谷宽阔平坦，最宽处约1 000 m，最窄处200 m，河床坡降3‰。黑旺矿区即处于东西山地之间的淄河河床内，有充分的雨水汇流条件。

二、水文地质条件分析

按含水层性质，黑旺铁矿矿区内地下水主要有四大类型：一是第四系冲积沙砾石层空隙潜水含水层，二是中奥陶统灰岩裂隙岩溶含水层，三是下奥陶白云质灰岩岩溶裂隙含水层，四是上寒武统凤山组灰岩裂隙岩溶含水层。综合来看，矿区内主要的含水层岩性为中奥陶系石灰岩，其中马家沟组第二段（O22）石灰岩是矿坑最主要的充水岩层，（O21）、（O23）是相对的隔水岩层，局部受地质构造控制，是矿坑的次要充水岩层。下奥陶系（O1）多分布在淄河以东，受构造控制，在矿坑处于底部，充水意义不大。

区域内大面积出露的裂隙岩溶发育的石灰岩和淄河河谷中沉积的砂砾石层接受大气降水补给。天然状态下，地下水沿淄河河谷方向，由西北向东北径流，至奥陶系与石炭系及其他相对隔水层的接触处以泉的形式溢出地表排泄。在人为因素的影响下，地下水向矿坑汇集，通过矿坑排水方式泄出。

从水文地质条件分析可以看出，大气降水是矿坑涌水的一个主要来源，另外，淄河从矿床南、东两面流过，距矿坑最近点仅50 m，淄河水补给也是矿坑水源之一；太河水库泄洪流入淄河，由于河床中透水性良好的砂砾石层直接覆盖于裂隙岩溶发育的灰岩含水层上，前者为矿床的间接顶板，后者构成围岩，太河水库放水对矿坑涌水影响极大。另一个影响岩性富水性变化的因素就是地层所处的标高靠近地表，岩溶裂隙发育程度高，富水性增强，但当处于断裂带附近时，就会产生较大的变化，区域内强富水段主要受断裂构造控制，特别是受淄河主断裂的控制，形成一个条带状、与淄河主断裂走向一致的富水带。1989年在矿区打的深井表明，黑旺矿坑区在高程-68～-88 m范围内处于这一强烈的富水带内。

三、水量、水质分析

1.闭坑前的水量和水质情况

（1）闭坑前水量情况

经统计，1980—2004年期间多年平均排水量2 661.2万m3，日均7.29万m3/d。其中最大年排水量为5 397.6万m3（1995年），最小年排水量为551.0万m3。据观测与研究资料，在1990—2003年的14年间，黑旺铁矿矿坑平均涌水量为9.89万m3/d，在闭坑前的疏干排水条件下，初步测算可供开发利用的矿坑水资源量为6.0万m3/d。

（2）水质情况

黑旺铁矿矿坑水及区域地下水化学类型为HCO3-Ca或HCO3-Ca·Mg，矿坑水综合评价结果为Ⅱ类良好水，适宜饮用。其中，区域地下水枯水期全部为优良水或良好水，全部适宜饮用；丰水期大都为良好水，较差水零星分布于个别井点（主要为亚硝酸盐超标，由农村生活污染所致）。

2.闭坑后的水量、水质情况

（1）闭坑后水量情况

黑旺铁矿闭坑后，矿山遗留一个长1 500 m、宽450 m、深170 m的露天矿坑，储水量约2 000万m3，俯瞰矿坑，绿波荡漾，成为一座蔚为壮观的矿山水库。此矿坑的水资源补给来源丰沛，太河水库泄洪、淄河径流、大气降水、地下水径流等均可向矿坑补水，目前水位已由闭坑前的5 m升至130 m，基本恢复到开采前的水位，且水位动态相对稳定。

2007年，淄川区水资源管理办公室与省地质环境监测总站开展了 《淄博市淄川区黑旺铁矿矿坑水环境影响评价与应用研究》，控制水位多年平均在40 m水平时对应的多年平均涌水量为8.24万m3/d，确定黑旺铁矿矿坑允许可开采量为8万m3/d，可建设一个供水能力5万m3/d以上的供水工程。

（2）闭坑后的水质情况

2012年4月，经检测矿坑水的水质良好，但污水样中检出1项有机物超标，芘（检出 6.08 ng/L）超检出限3.2倍。同年5月底，对矿坑水样和焦化煤气厂排出的污水样，按地表水水质标准进行了全分析。检测结果为：矿坑水水样除总氮超标外 （总氮是反映水体富营养化的主要指标，河、湖、库等地表水体的总氮指标大都超出饮用水水质标准），其余105项指标均符合《地表水环境质量标准》Ⅲ类水标准，可作为生活饮用水水源。污水样中总氮（超出限值7倍）、氟化物（超出限值0.5倍）、粪大肠菌群 （超出限值 2.7倍）、铊（超出限值5倍）4项指标超标，其余指标符合《地表水环境质量标准》Ⅲ类水标准。

地下水矿化度小于500 mg/L，总硬度小于450 mg/L。目前水化学类型已由原HCO3-Ca·Mg型水转化为HCO3·SO4-Ca·Mg型水。

综上，目前黑旺铁矿矿坑水水质优良，适宜作为饮用水水源，但矿坑附近的污水排放及生活垃圾、选矿矿渣倾倒对矿坑水存在较大污染威胁。

四、地理位置及供水路线分析

黑旺铁矿地处淄河断裂带内，位于淄河流域，距离太河水库15 km，最近点距离淄河仅 50 m，距太河总干渠约500 m，总干渠渠底高程185 m，矿坑内水位约110 m，总干渠渠底与现状矿坑水面高差约75 m，开发后高差范围在80～120 m之间，满足提水进入太河总干渠的条件。而现状总干渠承担着引太入张输水的任务，已全部进行防渗、覆盖，可利用总干渠输水至淄博中心城区经现状净水厂处理后进入城区供水主管网。

五、供水规模分析

黑旺铁矿从2004年起闭坑，运行时期多年平均排水量为2 666.6万m3，矿坑现有水量约2 000万m3。目前矿坑排水除少量用于农业灌溉及工业用水，大部分就近排入河道，矿坑水实际利用量仅250万m3，具有比较好的利用前景。根据1995年7月大武水资源管理处、山东黑旺铁矿及南京大学地球科学系联合开展的《黑旺铁矿矿坑地下水供排结合的可行性研究》项目及2007年淄川区水资源管理办公室与省地质环境监测总站开展的《淄博市淄川区黑旺铁矿矿坑水环境影响评价与应用研究》结论认为：黑旺铁矿矿坑水允许开采量为8万m3/d，可建设供水规模为5万m3/d以上的供水项目。结合中心城区需水量及引太入张工程供水量，确定黑旺矿坑水引水规模为5万m3/d，其中有2万m3/d由淄川区自用，作为淄博市中心城区生活供水补充水源的供水规模为3万m3/d。

六、结论及建议

从黑旺铁矿矿坑所处的地貌、水文地质条件、地理位置以及矿坑水的水量水质、供水路线、供水规模等方面分析可知，利用黑旺矿坑水向淄博市中心城区供水具有水量、水质保障和较强的可操作性。为了更好地利用黑旺矿坑水，保证其水质的稳定性，建议如下：

①尽快开展黑旺铁矿矿坑水污染执法检查与整治，确保水质不被污染。组织水利、环保、国土、公安等部门依法联合开展黑旺铁矿矿坑水污染执法检查与整治工作，对主要污染企业进行专项整治，通过节水技术改造、污水处理、提高工业用水的重复利用率等措施，达到污水零排放，从而切断向矿坑排放废污水的源头；对当地村民选矿活动进行整治，制止向矿坑内倾倒矿渣废石、建筑垃圾的现象。

②尽快制定实施“黑旺铁矿饮用水水源开发利用研究与保护方案”。由水利部门牵头，会同环保、国土等部门查明矿区水文地质条件、矿区内外污染源；对矿坑水、区域地下水水质进行综合评价，确定用水功能；评价矿坑地下水水质及资源量；制定并落实矿坑水开发利用、水污染防治与环境保护的对策措施。

③随着供水主体工程的实施，建议尽快实施水源地周边区域隔离防护工程及水生态建设，以解决矿坑周边区域矿渣堆积杂乱、表面较松散、坡度陡、水土流失严重等现状，保证水源地的供水安全。

④加强黑旺铁矿矿坑水的日常监管措施。一是明确管理机构和管理责任，配备专管人员；二是设置矿坑周边的封闭保护管理设施；三是建立矿坑水、地下水动态监测点，实行动态监测，掌握水位、水质、水量等要素变化情况和变化规律，为保护管理提供准确依据。

[1]淄川区水资源管理办公室，山东省地质环境监测总站.淄博市淄川区黑旺铁矿矿坑水环境影响评价与应用研究[R].2007.

[2]大武水资源管理处，山东黑旺铁矿，南京大学地球科学系.黑旺铁矿矿坑地下水供排结合的可行性研究[R].1995.

责任编辑 张瑜洪

Potentiality of using mine water to supply downtown areas of Zibo

Lu Mingfeng,Wang Ning,Zhao Panjie

Heiwang Iron Mine is located on the left bank of Zihe River of Zibo City in Shandong Province.Affected by hydrogeological conditions,waters such as discharge of Taihe Reservoir,runoff of Zihe,atmospheric precipitation and groundwater runoff are all drained into the pit of mine that become the main sources for compensating supply. According to analysis of landform,hydrogeological conditions,geographic location of Heiwang Iron Mine,as well as quantity and quality of mine water,water supply route and scale,it is understood that great potential is existed to use mine water to supply downtown areas of Zibo.Thus recommendations are made accordingly.

Heiwang Iron Mine;mine water;downtown area;domestic water supply;Zibo City

TU991

B

1000-1123（2016）02-0031-02

2015-10-08

卢明锋，高级工程师。