某建设项目取水对水资源的影响分析

尹晶晶

（郑州市水利建筑勘测设计院，河南 郑州 450000）

1 建设项目取水范围

该建设项目属仁村水文地质单元，主要含水层有寒武-奥陶系灰岩水、石炭系太原组灰岩水、第四系孔隙水。根据《段村～雷沟铝土矿水文地质条件现状评价及生产阶段防治水技术研究报告》（2017 年），项目区采矿影响最大的含水层为寒武-奥陶系灰岩含水层。因此，确定取水水源范围为区域内寒武-奥陶系灰岩含水层，范围为：西面：以扣门山断层南段和后地断层及官窑断层共同组成西部的阻水边界，断距200～500 m；北面：东段（仁村），以蓟县系地层露头线为界；中段（陈村～柏树山）以扣门山大断层为界（断距150～900 m）；西段（柏树山以西）以弥陀寺断层为界；东面：该边界以岸上大断层为界（龙涧泉一线），全长约20 km。南面：该边界以硖石及义马（陕渑）逆断层为界；面积总计为133.73 km2。

2 取、用水方案

2.1 取水方案

建设项目水源为矿井排水，包括疏干井排水及矿坑排水；疏干水取水层位为寒武-奥陶系灰岩含水层；采用水泵抽水后输送至清水池，经软化过滤消毒后送至各个用水点；矿坑涌水全部汇流至井下中央水仓，采用水泵从中央水仓抽水送至地面2#、3#罐笼井沉淀池，沉淀后2-3 h后送至各个用水点。取水口位于矿井水处理站出口；取水保证率95%。

2.2 用水方案

某建设项目生产用水以330 d 计，生活用水以365 d 计，现状实际矿井排水处理损失为10%。核定后本项目总用水量为932.40 m3/d ，其中生产用水量为872.20 m3/d，生活用水量为60.20 m3/d。核定后项目年总用水量为31.00 万m3/a，其中生产用水量28.80 万m3/a，生活用水量2.20 万m3/a。核定后本项目总取水量为1 036 m3/d，其中生产取水量为969.10 m3/d，生活取水量为66.90 m3/d。核定后项目年总取水量为34.40 万m3/a，其中生产取水量32.00 万m3/a，生活取水量2.40 万m3/a。

2.3 核定后取用水量

根据预测，段村项目区正常矿坑涌水量11 490 m3/d，按365 d 计，年涌水量419.40 万m3/a，其中34.40 万m3/a 处理后自用，259.30 万m3/a 处理后用于附近村民生活及灌溉用水，剩余125.70 万m3/a 处理达标后全部回收利用。

3 取水对水资源的影响分析

3.1 取水对水资源的影响分析

建设项目区自上而下主要含水层有：①第四系砂卵石（Qal）含水层：该层主要分布在雷沟矿段和北涧河河谷地段，它与下伏基岩层间普遍发育有厚6.00 m 左右的泥卵石起到隔水作用。在自然状态上，该含水层与下伏含水层无水力联系。②石炭—二叠系（C2t-P）灰岩、砂岩岩溶裂隙含水组：该层位于矿体之上，中间隔水层较薄，是直接充水含水层，富水性较弱，一般以滴水、淋水形式进入矿坑。③寒武—奥陶系（∈—O）灰岩岩溶裂隙含水层：该层是矿体间接底板，该含水层分布广、厚度大、岩溶裂隙较发育，而且大都具承压性。

3.2 垮落带及导水裂隙带高度的分析计算

矿层开采后，上覆岩层失去支撑，从而引起采空区顶板岩层的垮落和变形，导致上部含水层结构的破坏。根据覆岩类型采用《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中推荐的公式对垮落带高度计导水裂隙带高度进行计算，两带高度计算表见表1，计算公式见（1）、（2）。垮落带最大高度：

表1 两带高度计算表 单位:m

式（1）、（2）中：Hm—垮落带高度，m；HLi—导水裂隙带高度，m；M—煤层采厚，m。

3.3 对上伏含水层影响分析

3.3.1 对石炭系上统—二叠系下统（C2t-P1）隙含水组影响分析

石炭系上统—二叠系下统（C2t-P1）隙含水由石炭系上统（C2t）灰岩、砂岩、页岩互层及二叠系下统（P1）砂岩、页岩互层组成，一般厚度为70.00～130.00 m。含水段厚度为3.10～18.35 m，平均8.79 m，地下水位标高433.42～524.17 m，属富水性和渗透性较弱的含水层。矿体赋存标高284.25～631.45 m，矿体开采后形成垮落带平均高度13.26 m，导水裂缝带平均高度46.69 m，故矿体开采会对该含水层造成破坏，通过采动裂隙，对该含水层造成疏排作用。

3.3.2 对第四系砂卵石孔隙水含水层影响分析

第四系砂卵石孔隙含水层主要分布区北涧河河谷地带，属于冲积砂卵石强富水区，该层主要由砂卵石及砂组成，以卵石为主，最大粒径可达1.50 m，一般为50.00～200.00 mm，卵石以石英岩及石英砂岩为主，平均17.72 m，水位埋深0.88～9.88 m，水位标高为344.50～481.00 m 矿体赋存标高284.25～631.45 m，矿体开采后形成垮落带平均高度13.26 m，导水裂缝带平均高度46.69 m，因此矿体开采会对该含水层底部造成破坏，通过采动裂隙，对该含水层造成疏排作用。

3.3.3 疏干范围预测分析

矿体倾角较小，采矿影响带内含水层可概化为近水平含水层。将矿体采空区假设为一个大井，矿井排水假设为抽水，可根据抽水试验中影响半径公式来概略的计算矿井排水的影响单位，公式见（3）。

公式（3）中：R-抽水疏干影响半径；S-水位降深（静水位与疏干水位的高差），约130.00 mm；K-渗透系数，0.60 m/d；H-含水层厚度，8.53 m。经计算，评估区矿层开采后矿井排水影响范围约为矿界外586.73 m。

目前建设项目区地下水位基本满足开采段疏干设计要求，开采初期对项目区内水源地影响不大，随着开采至300.00～210.00 m 时项目区须疏干含水层水头高度120.95～278.81 m，会对项目区内部分生产生活水源井产生一定影响。

3.4 对底板含水层影响分析

3.4.1 地下水流场变化

1984年，大气降水与石河渗漏、北涧河渗漏是地下水水系统的主要补给项，泉水排泄是主要输出项。建设项目区位于补给径流区，地下水流向大体上由西北向东南流动，从上游向下游，钻孔水位逐渐变低，平均水力坡度由小变大。项目建设前，大气降水与石河渗漏、北涧河渗漏是地下水水系统的主要补给项，供水井群抽排水和泉水排泄是主要输出项。供水井群位于项目区东边，项目区位于补给径流区。地下水流向大体上由西北向东南流动，从上游向下游，钻孔水位逐渐变低，平均水力坡度由小变大。

进入基建后，大气降水与石河渗漏、北涧河渗漏是地下水水系统的主要补给项，矿坑抽排水、供水井群抽排水和泉水排泄是主要输出项。由于矿坑抽排水、供水井群抽排水的相互影响，项目区周边地下水流向由从西向东转变为由四周向项目区汇流，在项目区与洪阳供水井群之间形成了一个可移动（或临时）的地下水分水岭。项目区已成为径流排泄区，项目区地下水流向由四周向项目区汇流。

3.4.2 水位变化预测

根据《段村-雷沟铝土矿水文地质条件现状评价及生产阶段防治水技术研究报告》（2017年），从模拟矿坑涌水量结果中可以看到，现阶段洪阳供水基地已形成稳定的降落漏斗，并处于研究区水位最低区域，主要由供水基地多年长期不断地开采地下水引起，其开采量占区域地下水总开采量超过1/3。随着项目区疏干井和巷道排水的全部启动，模拟预测到2033年3月1日，寒武-奥陶系灰岩地下位整体下降，但也主要表现在项目区疏干井和井巷排水范围内最明显，项目区以东南坻坞一侧和以西洪阳一带水位整体下降但相对较小（2016年下降约5 m），且洪阳供水基地原本形成的水位降落漏斗形态并未发生明显改变。

3.5 对水功能区的影响分析

某建设项目区内主要有北涧河、石河及南沟。北涧河位于地表错动界线外，河床底部为具有隔水作用的泥卵石层，矿山开采对其影响较小。石河、南沟属季节性溪沟，其汇水面积小，无划定水功能区。因此，建设项目对水功能区影响较小。

4 结语

结合建设项目区具体情况，按规范要求，根据垮落带及导水裂隙带高度计算结果，根据预测，该建设项目区矿坑涌水正常可供水量为10 341 m3/d（377.40 万m3/a），最大可供水量为15 050 m3/d（549.30 万m3/a），可以满足建设项目生产生活取水要求，取水是有保证的。