代縣聶營(yíng)村地質(zhì)條件與地下水位上升淺析

高 峰

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

代縣明利鐵礦尾礦庫位于滹沱河上游聶營(yíng)村南滹沱河左岸，距代縣縣城約15km，尾礦庫始建于2004年，2007年秋季尾礦庫北約1.5km的代縣聶營(yíng)村代縣三中一帶低洼處出現(xiàn)地下水溢出、菜窖涌水、房屋局部變形、井水水質(zhì)變差等因地下水位上升而引發(fā)的一些現(xiàn)象。

2 工程區(qū)地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

工程區(qū)位于聶營(yíng)村南滹沱河左岸，滹沱河流向S50°～60°W，主河床寬 80～120m 左右，均發(fā)育較完整的河漫灘，河床、河漫灘左右兩岸分別為階地、山前洪積扇裙和基巖高中山區(qū)，其中，階地和山前洪積扇裙寬約3km。在工程區(qū)滹沱河南岸發(fā)育較大沖溝，有云霧溝和黑山莊溝，其中，云霧溝位于工程區(qū)東側(cè)，沖溝方向 N30°～50°W，延伸長(zhǎng)度達(dá)10 余 km。

2.2 地層巖性

區(qū)內(nèi)發(fā)育的地層主要為太古界五臺(tái)群變質(zhì)巖和第四系松散堆積物，由老至新分述如下。

尾礦庫以南為五臺(tái)山南側(cè)，山高坡陡，屬于高中山區(qū)，山體地層巖性為五臺(tái)群木格組（Awm），其中，車廠段（Awmc）下部為黑云斜長(zhǎng)片麻巖、二云斜長(zhǎng)片麻巖夾角閃變粒巖，中部為淺肉紅色條痕-似斑狀混合片麻巖夾黑云斜長(zhǎng)片麻巖，少量斜長(zhǎng)角閃巖，上部為黑云斜長(zhǎng)片麻巖、含角閃黑云斜長(zhǎng)片麻巖，頂部為含榴石黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖，出露最大厚度達(dá)1610m。黑豆崖段（Awmh）上、下部為灰-暗灰色黑云變粒巖夾矽線二云石英片巖，中部為含角閃黑云變粒巖（局部含榴石）夾淺肉紅帶綠色長(zhǎng)石石英巖、白色長(zhǎng)石石英巖、條帶狀磁鐵石英巖夾透鏡狀大理巖，厚度850～1020m。

尾礦壩至聶營(yíng)村之間為滹沱河左岸山前洪積扇，屬山前傾斜平原區(qū)，地形呈寬緩梯田形狀，由南向北即從尾礦至聶營(yíng)村間逐漸降低，地形呈南高北低緩坡狀，地面高程900～950m，坡度約6°，順坡沖溝發(fā)育。地層巖性為第四系全新統(tǒng)洪積（Q4pl）和第四系上更新統(tǒng)坡積（Q3dl）低液限粉土、低液限粘土夾2～3層，各層分布形式基本與整體地形一致。地下水位埋深20m左右。

聶營(yíng)村位于滹沱河左岸洪積扇前部，地勢(shì)平緩，地面高程885～895m，在代縣三中一帶地勢(shì)較低，據(jù)調(diào)查地表地層巖性為第四系上更新統(tǒng)沖積（Q3al）低液限粘土層，其厚度約5～10m，其下為級(jí)配不良砂。這一帶是受地下水位抬升影響最嚴(yán)重的地帶，地下水位高程888.1～890.3m，埋深1.5～7.0m，局部地段甚至溢出地面。

聶營(yíng)村北至滹沱河床之間，地勢(shì)平坦，地面高程880～885m，地層巖性主要為中細(xì)砂，地下水位高程881m左右。

2.3 地下水類型

按照地下水的賦存條件，可將區(qū)內(nèi)地下水分為兩種類型，即變質(zhì)巖風(fēng)化裂隙水和松散巖類孔隙水。

變質(zhì)巖風(fēng)化裂隙水：含水層主要為五臺(tái)群變質(zhì)巖的風(fēng)化和卸荷帶中，地下水賦存于風(fēng)化裂隙中，一般富水性較差～中等。該裂隙水隨季節(jié)變化，多以泉的形式在滹沱河兩岸溝谷中排出。工程區(qū)較為典型的有云霧溝的云霧泉。

松散巖類孔隙水：主要分布于河谷區(qū)、洪積扇裙和沖溝處，含水層主要為全新統(tǒng)和中、上更新統(tǒng)的巨粒土、礫類土、砂類土等。富水性主要受顆粒大小、級(jí)配、結(jié)構(gòu)等因素控制，一般富水性較好，地下水位埋藏較淺。在河谷底及洪積扇裙，孔隙水主要賦存于河漫灘及洪積扇的松散堆積物中，多為潛水，且與地表水有著密切的水力聯(lián)系，富水性較強(qiáng)。高階地或支流，貯水層平時(shí)處于疏干狀態(tài)，當(dāng)有雨水或外來水源，且下部有較連續(xù)的具相對(duì)隔水作用的土層時(shí)，可貯存少量地下水。

區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖風(fēng)化裂隙水和河谷中的孔隙水均接受大氣降水的補(bǔ)給，變質(zhì)巖風(fēng)化裂隙水以泉的形式出露地表，直接補(bǔ)給河水或側(cè)向補(bǔ)給洪積扇群中的孔隙水。區(qū)內(nèi)地下水總體上由滹沱河兩岸補(bǔ)給滹沱河，變質(zhì)巖風(fēng)化裂隙水補(bǔ)給河谷中的孔隙水，最終匯于滹沱河，由滹沱河上游向下游運(yùn)動(dòng)。

2.4 洪積扇水文地質(zhì)條件

在未建尾礦庫時(shí)，該區(qū)域地下水位逐年降低，據(jù)調(diào)查，聶營(yíng)村水井在50～60年代井水位只有5m左右，在80～90年代，由于地下水位逐年降低，多數(shù)水井枯竭，不能使用，后又重新打了較深的井才能采到水。在2000年以后，隨著聶營(yíng)村南變質(zhì)巖山區(qū)的鐵礦開采和選礦廠的興建，礦坑排水、尾礦庫滲漏等原因的影響，云霧溝洪積扇中的孔隙水量增多，地下水位逐漸升高，2007年后半年以后，聶營(yíng)村水井水位不斷升高，原來的枯井現(xiàn)水位深僅3～5m左右，甚至村南低洼帶出現(xiàn)地表滲水、冒水。

3 聶營(yíng)村地下水位上升分析

聶營(yíng)村地處云霧溝洪積扇的前部，該洪積扇由后緣向前緣地層的顆粒組成變化較大，即由后緣的卵石混合土、級(jí)配不良礫等粗顆粒逐漸變細(xì)為級(jí)配不良砂，而且，低液限粉土、低液限粘土夾層增多，地層的透水性逐漸減弱。而地下水位在洪積扇后緣埋深約20～30m，在前緣埋深變淺，并受到低液限粉土、低液限粘土層的隔水作用，受阻后局部滲出地表。

透水層的分布情況是：

第一層透水層，為卵石混合土層，厚約6～8m，頂部埋深6m左右，只分布于臨山的上部斜坡，臨村一側(cè)無分布，據(jù)鉆孔注水試驗(yàn)，其滲透系數(shù)為0.0595cm/s即51m/d，屬于強(qiáng)透水層。

第二層透水層，上部為級(jí)配不良礫，下部為級(jí)配不良砂，厚約20m，頂部埋深21～23m左右，從山腳到村邊均有分布，據(jù)鉆孔注水試驗(yàn)，其滲透系數(shù)為0.012～0.0358cm/s，即10.4～30.9m/d，平均值為0.027cm/s即23.7m/d，屬于強(qiáng)透水層。聶營(yíng)村村南鉆孔處地下位具承壓性，承壓水頭高于鉆孔孔口約0.5m，高程為901.5m。

第三層透水層為含細(xì)粒土砂和級(jí)配不良砂，厚度不詳，頂部埋深35m左右。

通過鉆孔所揭示的地下水位可以看出，洪積扇地下水位后緣高前緣低，東側(cè)高西側(cè)低，地下水總體流向是由南東流向北西。南北方向的水力坡度是南部大北部小，東西方向的水力坡度是東側(cè)大西側(cè)小。

明利鐵礦尾礦庫地處云霧溝山前洪積扇的頂部偏向西南邊緣邊山一沖溝處，距聶營(yíng)村約2km處，現(xiàn)已堆積厚約48m的礦渣。庫底為厚層中更新統(tǒng)具隔水作用的低液限粘土層，夾有中～強(qiáng)透水性得級(jí)配不良礫和級(jí)配不良砂層。尾礦庫大壩下峨聶渠北側(cè)即有一集水坑，而集水坑邊的鉆孔中地下水位比集水坑水位低20m以上，也可說明明利鐵礦尾礦庫庫底地層隔水能力較強(qiáng)，滲透性差。

從明利鐵礦、聶營(yíng)村水井、鉆孔、附近尾礦庫和云霧泉共取水樣，進(jìn)行了水質(zhì)分析。離子總量及各主要離子含量聶營(yíng)村中的冒水都是最高的，而Fe3+的含量，除云霧泉水及村里水井水和ZKM08-1鉆孔水含量較小外，其它地點(diǎn)水Fe3+的含量都比較高，在0.16～0.22 mg/L之間，其它離子的含量也存在類似情況。由此可以初步判定鉆孔ZKM08-1處地下水及云霧泉水與尾礦庫滲水的水力聯(lián)系較差，而其它水基本是相互連通的。并且在洪積扇前緣地層導(dǎo)水性差，水流由聚集雍高的趨勢(shì)。

4 結(jié)語

明利鐵礦尾礦庫停止運(yùn)行后，村中水井水位仍在繼續(xù)上升，說明聶營(yíng)村地下水位的抬升與明利鐵礦尾礦庫滲漏關(guān)系不大，還存在著其它原因。

由于云霧溝兩岸鐵礦開采，開采巷道有基巖裂隙水排到云霧溝，在流到溝口以前就全部入滲至地下，而該處位于洪積扇的軸部，具有良好的導(dǎo)水通道，且云霧溝口與聶營(yíng)村出水點(diǎn)連線基本與地下水流向一致，分析認(rèn)為這是聶營(yíng)村地下水位抬升的主要原因之一。此外，也不能排除洪積扇上其它滲水點(diǎn)對(duì)聶營(yíng)村水位抬升存在影響。

建議對(duì)尾礦庫庫底、岸坡、壩體進(jìn)行全面防滲處理，尾礦庫附近及下游地段布置適當(dāng)觀測(cè)孔，定期監(jiān)測(cè)地下水位及水質(zhì)變化情況。建議對(duì)該工程區(qū)地下水進(jìn)行全面系統(tǒng)評(píng)價(jià)，根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的防治措施。