楊瀚

（太原水文水資源勘測分局，山西 太原 030002）

水資源管理

山底河“老窯水”對娘子關(guān)泉水質(zhì)影響評價(jià)

楊瀚

（太原水文水資源勘測分局，山西 太原 030002）

“老窯水”長期處于封閉狀態(tài)，水循環(huán)交替緩慢，為各類物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)提供了充分的時(shí)間，逐漸形成高硬度、高礦化度、高硫酸根的酸性水，在酸性水的作用下又溶解了地層中各種有毒有害的重金屬離子。其危害性不僅體現(xiàn)在水量大、水質(zhì)差、隱蔽性高，而且還具有范圍廣、流動(dòng)性的特征，成為娘子關(guān)飲用水源地的最主要和最大的污染源。

老窯水；飲用水；污染；娘子關(guān)泉域

娘子關(guān)泉域巖溶水是陽泉市最重要的供水水源，在城市生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建設(shè)中發(fā)揮著不可替代的作用。近20年來，特別是2011年以后，泉水水質(zhì)出現(xiàn)持續(xù)惡化，各種污染物指標(biāo)含量出現(xiàn)快速增長的態(tài)勢，其中硫酸根和總硬度均超出國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。主要原因是娘子關(guān)泉補(bǔ)給徑流區(qū)，酸性“老窯水”從老礦坑中排入地表水系后，在灰?guī)r祼露區(qū)進(jìn)入地下水，這部分“老窯水”水量大，水質(zhì)惡劣，PH值在2～4之間，礦化度為6171.1mg/L，總硬度為3016.9mg/L，硫酸根含量為4418.6mg/L。大規(guī)模的煤礦開采導(dǎo)致地層破壞，不同含水層被導(dǎo)通，“老窯水”持續(xù)通過各種通道直接或間接進(jìn)入當(dāng)?shù)氐乇硭w和地下含水層，致使飲用水源受到嚴(yán)重污染。

1“老窯水”概況

山西陽泉郊區(qū)山底河流域面積56km2，流域內(nèi)曾有28座煤礦（含3座露天煤礦），2005年通過煤礦整合，流域北部村辦煤礦關(guān)閉，僅保留躍進(jìn)煤礦、燕龕煤礦、固莊煤礦、蔭營礦以及陽煤集團(tuán)一礦開采（后3座為跨入流域的礦）。到2009年，閉坑“老窯水”蓄滿采空區(qū)，從煤系地層最低處山底村出流地表，并很快進(jìn)入下游碳酸鹽巖滲漏區(qū)。2013年5月2日對“老窯水”取樣分析，礦化度為8274mg/L，總硬度為4870mg/L，硫酸根為5781mg/L，PH值3.51mg/L，在山底河村流入溫河，向溫河下游進(jìn)入碳酸鹽巖區(qū)后大量漏失，2014年5月實(shí)測流量6512m3/d，進(jìn)入下游碳酸鹽巖滲漏段1.8km后，滲漏補(bǔ)給深層巖溶水量為3997m3/d，漏失率達(dá)到61.4%。這部分進(jìn)入深層巖溶含水層的滲漏量最終由娘子關(guān)泉水排泄。2013年分析附近河底村2眼深層巖溶井，老井硫酸根含量1250mg/L（1990年成井時(shí)為494mg/L），新井1670mg/L，均超出國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)4倍以上。

陽泉市煤礦老窯水對巖溶水造成明顯污染的有3處，分別是白羊墅礦、陽煤四礦和山底河流域煤礦。

白羊墅礦閉坑后，于21世紀(jì)初老窯水蓄滿礦井，后從泊里村村民房前流出，最后進(jìn)入桃河碳酸鹽巖滲漏區(qū)污染巖溶地下水。

陽煤四礦閉坑后對坑口進(jìn)行了封堵，采空區(qū)有大量老窯水蓄積，水的PH值為3.57，礦化度6171.1mg/L，總硬度3016.9mg/L，硫酸根4418.6mg/L，是劣質(zhì)污水，這部分水沒有流出地表，而是通過附近陽泉俱樂部等揭穿煤系地層和下伏深層巖溶含水層的廢舊鉆孔，直接注入下伏巖溶含水層；采空區(qū)面積1.68km2，蓄積水量不詳。

山底河流域原有煤礦28座，2005年經(jīng)煤炭資源整合后保留7座，不少鄉(xiāng)鎮(zhèn)等小煤礦關(guān)閉，大約到2009年，閉坑采空區(qū)積水開始從山底河村出流，并進(jìn)入溫河下游碳酸鹽巖滲漏區(qū)形成了對溫河和娘子關(guān)泉域巖溶地下水的污染。

2 山底河與娘子關(guān)泉的水文地質(zhì)關(guān)系

山底河流域位于娘子關(guān)泉域北側(cè)中部，屬于溫河一級(jí)支流，流域除北東部出露少量中奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖外，主要由石炭—二疊煤系地層構(gòu)成。

石炭、二疊煤系地層為海陸交換或陸相沉積，巖性以頁巖、泥巖、砂巖為主，夾有灰?guī)r夾層和煤層。由于底部中石碳本溪組為隔水性較強(qiáng)的鋁土質(zhì)泥巖（本區(qū)厚度約45m），因此在垂向上分割了與下伏奧陶系碳酸鹽巖含水層的聯(lián)系，煤系地層中地下水自成系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)，天然條件下多以地形與其中含水層控制下的泉水分散排泄。

但在煤礦開采后，煤系地層中的泥頁巖隔水性被破壞，坑道成為地下水循環(huán)的主體空間，地下水全部被礦坑水化。山底河流域內(nèi)煤礦開采較為復(fù)雜，南部屬于陽煤一礦采區(qū)，目前開采尚未進(jìn)入流域，地下水處于自然狀態(tài)，有泉水出流入山底河；東部為固莊、蔭營煤礦采區(qū)，目前正在開采，其礦坑水直接排向山底河流域外的葦泊河，向外排泄；西部為燕煤集團(tuán)和躍進(jìn)煤礦采區(qū)，其礦坑排水排入山底河；北部為老窯積水區(qū)，除了關(guān)閉煤礦的老窯積水外（含3個(gè)露天煤礦），西部內(nèi)排區(qū)的礦坑排水大致到榆林垴后滲漏，最終從山底村排泄。這部分水流向溫河下游進(jìn)入中奧陶碳酸鹽巖滲漏區(qū)，下滲補(bǔ)給深層巖溶地下水。

3“老窯水”水質(zhì)動(dòng)態(tài)變化

上述“老窯水”污染源，以山底河流域流量最大，對巖溶水及娘子關(guān)泉水的污染影響程度最重。通過多年實(shí)測，山底河“老窯水”4月—12月總?cè)芙庑怨腆w在5000～8946mg/L之間變化；硫酸鹽含量在3000～6277mg/L之間變化；總硬度在500～3780mg/L之間變化。

4“老窯水”對溫河地表水的影響

2016年10月中旬，工作組從山底村沿溫河至娘子關(guān)泉出露帶現(xiàn)場踏勘，發(fā)現(xiàn)溫河地表水體從上游至下游都受到嚴(yán)重污染，水體顏色由黃色逐漸變?yōu)辄S綠色。

對桃河、溫河、綿河主要河流斷面地表水水質(zhì)觀測的平均值，采用GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果除了桃河上游的陽泉市區(qū)的曉莊斷面和娘子關(guān)巖溶泉水混入的綿河娘子關(guān)斷面外，其余均為Ⅴ類或劣Ⅴ類水質(zhì)。

5“老窯水”對娘子關(guān)泉水水質(zhì)的影響

本次工作也收集了1986—2015年娘子關(guān)泉水的水質(zhì)資料，通過分析可以看出，總?cè)芙庑怨腆w從1986年的500mg/L上升到2012年的1100mg/L左右；總硬度從1986年的400mg/L上升到2012年的580mg/L左右；硫酸鹽從1986年的200mg//L上升到2012年的350mg/L左右。

由于煤礦的開采活動(dòng)，使原來的還原環(huán)境變?yōu)檠趸h(huán)境，促使黃鐵礦發(fā)生氧化，產(chǎn)生大量的酸，“老窯水”(酸性礦井廢水）水體的PH值降低，導(dǎo)致煤礦中各種金屬溶解于水中，給陽泉娘子關(guān)水源地的生態(tài)環(huán)境造成災(zāi)難性后果。

娘子關(guān)泉多年平均流量9.81m3/s，泉域巖溶水是當(dāng)?shù)刂匾墓┧?，承?dān)著近百萬人口的供水任務(wù)，以處于匯流排泄區(qū)的陽泉市用水量最大，供水人口近80萬?！袄细G水”給娘子關(guān)泉帶來的環(huán)境問題，是水污染防治中必須直面且無法回避的難題，對“老窯水”進(jìn)行治理也是一項(xiàng)非常緊迫的工作。

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1004-7042（2017）08-0006-02

楊瀚（1961-），男，1984年畢業(yè)于太原工學(xué)院水文地質(zhì)與工程地質(zhì)專業(yè)，工程師。

2017-06-05；

2017-07-13