萊蕪市地下巖溶水超采探究

劉雪芹 劉志國 尹延群

萊蕪市地下巖溶水超采探究

劉雪芹 劉志國 尹延群

萊蕪市地處魯中南低山丘陵碳酸鹽巖類為主水文地質(zhì)區(qū)，肥城—沂源單斜斷陷水文地質(zhì)亞區(qū)，萊蕪盆地裂隙巖溶、孔隙弱—強(qiáng)富水地段。地下水類型有孔隙水、裂隙水、層間巖溶裂隙水、裂隙巖溶水四大類。萊蕪市近幾年地下水觀測資料表明：萊蕪市已開采的地下水中，孔隙水無超采，在資源開發(fā)利用方面亦不存在超采現(xiàn)象。目前，萊蕪市局部地區(qū)存在地下巖溶水超采現(xiàn)象，導(dǎo)致各種環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害頻頻發(fā)生。主要原因系地下采礦疏干排水引起，分別位于葉馬曹—谷家臺礦區(qū)和牛泉鎮(zhèn)西上莊（附近有萊新鐵礦）地區(qū)。環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害主要表現(xiàn)為礦井周圍地下水形成降落漏斗，礦區(qū)周邊村莊機(jī)井大量干涸，引發(fā)周邊農(nóng)村人畜飲水困難，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更是無從保證。此外，大量礦井水的抽排，還導(dǎo)致巖溶塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，主要表現(xiàn)為礦區(qū)附近農(nóng)村房屋皸裂、倒塌，地面、道路出現(xiàn)塌坑等。

一、超采區(qū)水文地質(zhì)概述

葉馬曹—谷家臺礦區(qū)為隱伏灰?guī)r裂隙巖溶水分布區(qū)，面積14.5km2，東部葉馬曹水源地松散層以粘質(zhì)砂土為主，下部有砂質(zhì)粘土或粘土層分布，厚度一般20～30m，孟家莊至曹西村有“天窗”存在，粘土層隔水性較好，除“天窗”部位外，松散層孔隙水與下部灰?guī)r裂隙巖溶水水力聯(lián)系較差?；?guī)r裂隙巖溶發(fā)育段深度一般在300m以上，裂隙巖溶發(fā)育，富水性強(qiáng)，單井涌水量3000～5000m3/d。西北部谷家臺礦區(qū)松散層以中粗砂含卵礫石為主，厚度一般在10～20m，多數(shù)地段灰?guī)r之上有第三系砂巖起隔水作用，在谷家臺礦井北200m至孟公頃地段有“天窗”存在，增強(qiáng)了松散層孔隙水與下伏灰?guī)r裂隙巖溶水的水力聯(lián)系?；?guī)r裂隙巖溶發(fā)育段一般在350m深以上，裂隙巖溶發(fā)育，富水性強(qiáng)，單井涌水量3000～5000 m3/d。該區(qū)灰?guī)r裂隙巖溶水主要接受牟汶河以南灰?guī)r地下水徑流補(bǔ)給，自然狀況下通過“天窗”排泄，目前情況下以人工開采為主。

牛泉西上莊地區(qū)地下水以裂隙巖溶水為主，含水層為奧陶系及上寒武統(tǒng)石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，灰?guī)r巖溶裂隙發(fā)育。本地區(qū)灰?guī)r多裸露地表，出露地勢較高，受地形地貌及構(gòu)造的控制，富水性不均、單井涌水量多小于500 m3/d，萊新鐵礦開采以前，當(dāng)?shù)氐叵滤饕糜谥苓呣r(nóng)村生活及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水。

二、超采區(qū)地下水開發(fā)利用情況

葉馬曹—谷家臺礦區(qū)主要分布有葉馬曹水源地和谷家臺水源地。其中葉馬曹水源地為奧陶系灰?guī)r裂隙巖溶水水源地，控制面積25 km2，天然補(bǔ)給量7萬m3/d，開采資源量4萬m3/d，主要為葉馬曹鐵礦及谷家臺礦區(qū)礦坑排水，排水量一般在2萬～3萬m3/d；其次為泰鋼及部分小企業(yè)開采用水，用水量為8000 m3/d。多年來葉馬曹水源地超采，出現(xiàn)水位降落漏斗和巖溶塌陷等環(huán)境地質(zhì)問題，經(jīng)復(fù)核地下水開采資源量為3.5萬m3/d。

牛泉鎮(zhèn)西上莊地區(qū)為萊蕪市地下水分散式開發(fā)利用區(qū)，控制面積20km2，天然補(bǔ)給量3萬m3/d，開采資源量2 萬m3/d，單井出水量在80～120 m3/d。萊新鐵礦未投產(chǎn)以前，地下水主要用于當(dāng)?shù)?3個(gè)村莊農(nóng)村生活和生產(chǎn)，年開采總量在500萬m3左右，萊新鐵礦投產(chǎn)以后，僅萊新鐵礦每年疏干排水就達(dá)400萬m3以上，致使該地區(qū)西上莊周邊13個(gè)村地下水井干涸，生活用水極度困難。

三、地下水動態(tài)變化情況

葉馬曹—谷家臺礦區(qū)灰?guī)r裂隙巖溶水水位動態(tài)，1991年初水位標(biāo)高133.02m，埋深36.97m，至2005年底水位標(biāo)高為102.62m，埋深67.38m。(1991～2005年)歷年最高水位135.35m，最小埋深34.65m（2004年10月），歷年最低水位52.10m，最大埋深117.90m（2002年10月）。多年平均水位埋深105.75m，水位變幅83.25m。但自從2005年以來，隨著附近采礦業(yè)的發(fā)展，水位埋深持續(xù)增加，水位埋深在80～130m。牛泉鎮(zhèn)西上莊地區(qū)在萊新鐵礦投產(chǎn)以前根據(jù)省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院提供資料，該地區(qū)地下水位埋深在60m左右，隨著2005年8月萊新鐵礦的正式投產(chǎn)運(yùn)營，地下疏干排水逐年加大，致使地下水位埋深達(dá)到130～150m，先前周邊村莊所打機(jī)井全部干涸。

四、環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害情況現(xiàn)狀

葉馬曹—谷家臺礦區(qū)和牛泉鎮(zhèn)西上莊地區(qū)近年來發(fā)生的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害主要以礦坑疏干排水形成地下水超采漏斗和巖溶塌陷為主。其中葉馬曹水源地地下水多年來處于超采狀態(tài)，在礦井及抽水井周圍形成降落漏斗，面積一般在6～9 km2。巖溶塌陷在1974年葉家莊鐵礦抽水試驗(yàn)時(shí)已發(fā)生，1992～2006年，由于葉家莊鐵礦及該區(qū)內(nèi)抽水單位的增加，幾乎每年都發(fā)生，塌坑最大直徑12m、深11m。造成孟家莊、曹西村、西泉河村近千間房屋板裂，多間房屋倒塌。根據(jù)山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院最新調(diào)查資料，2011年9月15日葉馬曹水源補(bǔ)給區(qū)牛泉西泉河村發(fā)生多處巖溶塌陷，塌坑直徑約為2m、深2m；谷家臺礦區(qū)公清一帶巖溶地下水近年也基本處于超采（礦排水為主）狀態(tài)，水位埋深在60～90m。該區(qū)域巖溶塌陷亦是頻頻發(fā)生，2010年8月31日，耿公清村一村民家院中發(fā)現(xiàn)直徑約1.5m、深約1.5m的巖溶塌陷坑；2011年

9月15日下午3時(shí)，方下鎮(zhèn)孟公清村，發(fā)生直徑約為2m的巖溶塌陷坑，深約0.5m；下午5時(shí)附近又出現(xiàn)直徑約為0.6m，深約0.3m的塌坑。

牛泉鎮(zhèn)西上莊地區(qū)近年來由于萊新鐵礦采礦規(guī)模的不斷擴(kuò)大，疏干排水量也在逐年加大，現(xiàn)狀年排水量達(dá)到1.5萬m3/d。致使周邊13個(gè)村莊機(jī)井出現(xiàn)干涸，人畜飲水困難。附近村莊也出現(xiàn)了巖溶塌陷現(xiàn)象，根據(jù)山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院調(diào)查資料，2011年5月25日牛泉鎮(zhèn)侯家溝村委院內(nèi)出現(xiàn)直徑約1.5m、深3m的塌陷坑。

五、災(zāi)害發(fā)生原因

以上環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生均與采礦有直接關(guān)系，即采礦疏干排水引起地下水水位急劇變化，地下水水位變幅過大是產(chǎn)生塌陷的主要原因。當(dāng)大量抽水或抽水量不穩(wěn)定引起地下水位劇烈震蕩時(shí)、人為或天然作用引起地下水位頻繁反復(fù)升降時(shí)以及地下水位降至第四系與基巖接觸面附近并不斷上下波動時(shí)，則易形成巖溶塌陷。造成地下水水位變幅過大、大量抽水或抽水量不穩(wěn)定的主要原因就是馬莊、葉家莊、谷家臺、萊新鐵礦等礦坑疏干排水。

六、治理對策措施

一是加強(qiáng)地下水管理與保護(hù)的政策法規(guī)體系建設(shè)。重點(diǎn)加大對礦業(yè)疏干排水的管理力度，將礦井水從立法角度依法納入管理。

二是加強(qiáng)地下水及環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測工作。優(yōu)化調(diào)整萊蕪市地下水動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，及時(shí)向社會公布地下水動態(tài)信息；加強(qiáng)對因地下水超采（采礦疏干排水）等引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)和隱患點(diǎn)的監(jiān)測工作，特別是谷家臺礦區(qū)公清、牛泉鎮(zhèn)西泉河、侯家溝一帶，最大程度地減少地質(zhì)災(zāi)害帶來的損失。

三是加強(qiáng)萊蕪市地下水超采區(qū)評價(jià)工作。依據(jù)地下水超采區(qū)、采補(bǔ)平衡區(qū)和潛力區(qū)，劃分地下水禁采區(qū)、限采區(qū)、開發(fā)利用區(qū)。進(jìn)一步明確地下水管理的目標(biāo)和任務(wù)，完成全市地下水功能區(qū)劃定工作。

四是強(qiáng)化取水許可制度實(shí)施，嚴(yán)格控制地下水開采。依據(jù)水利部和國家發(fā)改委聯(lián)合制定的《建設(shè)項(xiàng)目水資源論證管理辦法》，進(jìn)一步規(guī)范、強(qiáng)化取水許可審批，推行地下水開采總量控制和計(jì)劃管理。

五是加強(qiáng)地下水超采區(qū)治理工作。政府積極組織出臺超采區(qū)壓采政策，編制地下水超采區(qū)壓采方案，針對采礦排水問題積極組織有關(guān)部門開展礦山地質(zhì)環(huán)境綜合調(diào)查，充分利用礦坑水機(jī)廢石渣，有效治理礦山地質(zhì)環(huán)境，并對影響區(qū)域地下水的礦山進(jìn)行堵水治理■

（作者單位：山東省萊蕪市喬店水庫管理處 271108）

（專欄編輯：張 婷）