廣東省陽東縣北慣鎮(zhèn)響水山礦泉水開采地質(zhì)環(huán)境影響預測

摘 要：通過對廣東省陽東縣北慣鎮(zhèn)響水山礦泉水礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀的調(diào)查，分析地質(zhì)環(huán)境條件，結(jié)合已發(fā)地質(zhì)災害類型、規(guī)模、危害程度，預測礦泉水開采可能引起的地質(zhì)環(huán)境條件的改變和可能引發(fā)的地質(zhì)災害，并提出防治對策。

關鍵詞：礦泉水開采 地質(zhì)環(huán)境 地質(zhì)災害 影響 預測

中圖分類號：X37 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（a）-0104-02

廣東省陽東縣北慣鎮(zhèn)響水山礦泉水礦區(qū)位于北慣鎮(zhèn)西北方向的響水山東南部，距北慣鎮(zhèn)約1.2 km，距陽東縣城約10 km。礦區(qū)為小山丘，北面約800 m處有廣湛高速公路通過，南部約500 m處有325國道通過，礦區(qū)交通方便。2004年通過鉆探查明有可供開采利用的飲用天然低鈉偏硅酸礦泉水，礦泉水水溫、水位、水量穩(wěn)定，C級允許開采水量為90 m3/d，現(xiàn)已建成小型礦泉水礦山，日抽取地下礦泉水為90 m3/d。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 自然地理

響水山礦泉水礦區(qū)屬低丘陵地貌，地形北、東、西部三面高，南部低，海撥最高28.27 m，最低為5.71，最大相對高差為 22.56 m，地形坡度0°～9°。生產(chǎn)場地平整后的地面高程為14.30～15.40 m，相對高差為1.10 m。屬亞熱帶季風氣候，多年平均氣溫22.8 ℃，多年平均降雨量2473 mm。礦區(qū)遠離河流和山塘、水庫，地形條件有利于自然排水。氣象災害主要有臺風和暴雨。

1.2 地層

地層分布僅有第四系，下伏為大面積花崗巖。第四系（Q）又分為殘積、沖洪積、沖積和少量人工堆積層。第四系殘積層（Qel）主要分布在水源地山丘地表，由燕山三期黑云母花崗巖風化殘積而成。巖性為砂質(zhì)粘土和少量礫質(zhì)粘土，與下伏母巖巖性關系密切，與基巖接觸呈漸變關系，厚度不穩(wěn)定，2～30 m不等。第四系沖洪積層（Qapl）主要分布于水源地山丘的山前沖洪積平原一帶，第四系沖積層（Qal）礦區(qū)內(nèi)無分布，人工堆積層（Qml）小面積分布在當?shù)卮迩f、河堤、渠堤一帶。

1.3 巖漿巖

礦區(qū)及外圍分布巖漿巖為燕山三期黑云母花崗巖（γ52（3）），以大型巖基產(chǎn)出，呈中粗粒斑狀、似斑狀結(jié)構，礦物成分含量：鉀長石40%～50%，斜長石10%～35%，石英20%～28%，黑云母2%～5%，斑晶成分以鉀長石為主?；瘜W成分平均含量：SiO2 72.25%，Al2O3 13.7%，Na2O 2.9%，K2O 4.52%。

1.4 地質(zhì)構造

本區(qū)位于恩平-新豐深斷裂帶南西段西斷裂束之蒼城-海陵斷裂的北西側(cè)。斷裂帶總體走向40°，呈舒緩波狀延伸，是加里東運動以來多期次活動的深斷裂帶，至今仍有活動跡象。礦區(qū)及外圍分布有近南北向鄭屋寨斷裂（F1）、北東向東鶯林場斷裂（F2）、北西向鑼鼓山斷裂（F3）等三條斷裂，規(guī)模均較小，未見新構造活動跡象。其中，東鶯林場斷裂（F2）從礦泉水源地北西面ZK1礦泉水井旁側(cè)通過，長度大于3 km，大部分被花崗巖風化殘積土所覆蓋，為礦泉水主要來源段，有利于礦泉水的富集和開采。

2 礦泉水水源地水文地質(zhì)條件

礦區(qū)分布有松散巖類孔隙水和塊狀花崗巖裂隙水兩種類型，松散巖類孔隙水水量貧乏～中等，塊狀花崗巖裂隙水富水性不均，總體水量中等。松散巖類孔隙水動態(tài)不穩(wěn)定，水位、水量和水質(zhì)受季節(jié)性變化，變化幅度大；塊狀花崗巖裂隙水水位、水量、水質(zhì)和水溫較穩(wěn)定，季節(jié)性變化幅度小。

礦泉水主要賦存于F2斷裂帶之中，主要補給來源于外圍西南部nFRiHCPOcGy+CyVAeoXk6A==的陽東縣東岸嶺山區(qū)，同時可接受在礦區(qū)一帶第四系殘積層中部分地下水的補給。根據(jù)三次不同季節(jié)抽水試驗，水位降深為30.85～32.08 m，單井涌水量為91.2～95.9 m3/d，平均為 93.5 m3/d。經(jīng)采用穩(wěn)定流方法計算，礦泉水井降深值為30.85 m時，降落漏斗最大影響半徑為160 m。經(jīng)長時間抽水后，一旦停止抽水，半小時內(nèi)抽水井水位即恢復到原靜水位的95.3%，說明抽水過程中形成的降落漏斗范圍很小，仍未達到計算降落漏斗的理論影響半徑值，顯示該礦泉水仍存在增加允許開采量的可能性。

3 地質(zhì)災害危險性預測

3.1 已發(fā)地質(zhì)災害類型及特征

根據(jù)野外實地調(diào)查，響水山礦泉水礦區(qū)原有的小山丘之中，場地平整已削高填低，造成場地土體裸露和局部人工邊坡，但人工開挖邊坡高度小于5 m，礦泉水廠場地大部分為挖方地基，人工填土地基范圍小，填土層厚度僅0.50～3.50 m，自然斜坡和人工邊坡穩(wěn)定性較好，未見崩塌、滑坡、地面沉降等地質(zhì)災害。

3.2 地質(zhì)災害預測

根據(jù)響水山礦泉水開采設計方式和礦泉水廠工程建設方案，結(jié)合礦泉水源地的地質(zhì)環(huán)境條件，深部礦泉水開采可能引起地下水位下降、礦泉水質(zhì)污染；地面礦泉水廠建設，可能引發(fā)地基不均勻沉降、邊坡失穩(wěn)等地質(zhì)環(huán)境問題和地質(zhì)災害。

（1）地下水位下降，由于采用鉆井和地下深部取水的方式，礦泉水開采的過程即為抽取地下水的過程，長期抽取深部地下水，將在礦區(qū)及其附近一定范圍內(nèi)形成地下水降落漏斗。根據(jù)礦泉水的來源和含水層（主要指F2斷裂帶）的分布及走向，預測礦泉水井開采后，可能形成的降落漏斗主要沿著F2斷裂帶的走向方向形成一個橢圓形的地下水降落漏斗。經(jīng)計算，不同降深抽水可能形成的橢圓形降落漏斗最大影響半徑達到160～308 m。

該礦山設計允許開采量為90 m3/d，根據(jù)抽水試驗資料實測的動水位深度為37.20 m，經(jīng)計算最大影響半徑為160 m，其水位降低影響范圍為320 m。在嚴格限制抽水量的條件下，地下水位降低的范圍小。另外，由于礦泉含水層上覆有27.30 m的殘積土覆蓋層，地下水來源主要為深部F2斷裂帶中的地下水，深部礦泉水開采引起地面沉降或地面變形的可能性很小。由于礦泉水開采過程中引起的地下水位降低的影響范圍小，引起地面沉降和地面變形的可能性很小，因此，預測礦泉水開采過程中造成的地下水位下降影響小。

（2）礦泉水質(zhì)污染，由于礦泉水開采，造成降落漏斗范圍內(nèi)的地下水位降低，同時也造成降落漏斗范圍內(nèi)地下水的水力坡度變陡，并加快了地下水的流速，同時在降落漏斗范圍內(nèi)可能浸入部分第四系地下水源，地面污染物有可能通過第四系含水層向下補給深部礦泉水。但因響水山礦泉水源地及其外圍地表花崗巖風化殘積土層厚度大，殘積土中粘性土含量高，土層透水性差，吸附能力強，對地面污染物和地表污染水具有較好的阻隔效果，因此在保護好補給區(qū)地質(zhì)和自然生態(tài)環(huán)境的前提條件下，預測礦泉水質(zhì)污染的影響小。

（3）地基不均勻沉降，由于場地平整，存在挖方和填土兩種不同工程地質(zhì)性質(zhì)的地基，人工填土厚度0.50～3.50 m，厚薄之間將可能造成地面不同程度的沉降、或產(chǎn)生地面裂縫，嚴重者可能造成新建建筑物墻體開裂，門窗歪斜等，影響到建筑物的正常使用。但由于人工填土總體來看厚度薄，容易采取措施穿越處理，且地基處理的技術成熟、成本較低。因此，預測地基不均勻沉降對礦山工程建設影響小。

（4）邊坡失穩(wěn)，響水山礦泉水廠場地平整后，人工邊坡主要分布于場地東北部、東南部和南部，其邊坡參數(shù)見表1。

按圓弧滑動法，將邊坡的穩(wěn)定性計算如下：（注：采用《建筑邊坡工程技術規(guī)范》中公式）

根據(jù)表2計算結(jié)果，正常工況條件下礦泉水廠東北部人工開挖邊坡穩(wěn)定系數(shù)為1.24，邊坡處穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨工況條件下，礦泉水廠東北部、東南部和南人工開挖及填土邊坡穩(wěn)定系數(shù)為0.685～0.939，邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，容易產(chǎn)生邊坡失穩(wěn)破壞。由于響水山礦泉水廠人工邊坡最大高度僅5.13 m，雖然暴雨條件邊坡容易產(chǎn)生失穩(wěn)破壞，但由于邊坡高度小，容易支護和加固處理，且處理成本不高，處理效果好。因此，預測邊坡失穩(wěn)對礦山工程建設影響小。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

響水山礦泉水礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件簡單，礦泉水開采建設可能產(chǎn)生對地質(zhì)環(huán)境的影響和危害有：地下水位降低、礦泉水質(zhì)污染、地基不均勻沉降、邊坡失穩(wěn)四種類型，其可能產(chǎn)生對地質(zhì)環(huán)境的影響和危害程度均小，而且均可以采取對策和措施進行預防和治理。預防和治理技術成熟，費用較低。符合礦山地質(zhì)環(huán)境保護的要求。

4.2 建議

（1）應執(zhí)行“預防為主，避讓與治理相結(jié)合”的方針，盡量減少或減輕因礦泉水開采而引發(fā)地質(zhì)災害及其對礦區(qū)周邊環(huán)境的危害，并針對不同的災種，采取必要的治理方法和防治對策。

（2）為防止地下水位下降，礦泉水開采過程中應嚴格控制開采井水位和開采水量，不能超降深和超過允許開采量開采。不宜多井同時開采，如多井開采，則必須控制同一水源條帶上的開采井距離。

（3）應在礦區(qū)及其周邊地區(qū)建立地下水位長期監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)，定期進行地下水位監(jiān)測，及時掌握區(qū)域地下水位下降幅度，預測地下水位降落漏斗的發(fā)展趨勢，以便提前采取預防措施控制區(qū)域地下水位超幅度降低。

（4）加強水源地保護，防止破壞森林和植被，進行植樹造林，改善地下水補給條件。

（5）限制有污染的工礦企業(yè)進入，在礦泉水源地和水源地保護區(qū)避免建設住宅區(qū)，禁止生活用水和生產(chǎn)污水排入水源地。

（6）人工填土區(qū)內(nèi)的各項地面建（構）筑物基礎，應穿越填土層，采用下伏硬塑的殘積土層為持力層，宜采用樁基礎或人工復合地基，不宜采用天然地基淺基礎。

（7）為預防邊坡失穩(wěn)，應對場地平整后的東北部、東南部和南部的人工邊坡進行擋土加固處理，如采用重力式擋墻或擋土樁板墻等。