口孜東礦采煤沉陷對(duì)水利設(shè)施影響及治理分析

賈貝 鄧西標(biāo)

摘 要：口孜東礦區(qū)由于多年大規(guī)模的煤炭開(kāi)采，形成了大面積的采煤沉陷區(qū)，采煤沉陷范圍和程度不斷加大，必然會(huì)對(duì)周?chē)乃导肮嗯旁O(shè)施產(chǎn)生一定的影響，隨之帶來(lái)一系列水利問(wèn)題，如何有效的解決采煤沉陷區(qū)與周?chē)到y(tǒng)之間的矛盾，盡可能的發(fā)揮采煤沉陷區(qū)的最大效益，是目前采煤沉陷區(qū)綜合治理的一個(gè)重要課題。該文就口孜東礦采煤沉陷對(duì)周?chē)导八O(shè)施的影響進(jìn)行分析并提出治理建議。

關(guān)鍵詞：口孜東礦區(qū)；采煤沉陷；水利設(shè)施；灌排水系

中圖分類(lèi)號(hào) TU984 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）09-0141-03

兩淮礦區(qū)是全國(guó)重要的煤炭生產(chǎn)基地，是安徽省能源、原材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支撐。由于多年來(lái)大規(guī)模的煤炭開(kāi)采，形成了較大面積的采煤沉陷區(qū)，對(duì)河流水系和已建、在建水利工程以及農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了重大影響。統(tǒng)籌煤炭開(kāi)采和水利工程建設(shè)、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，統(tǒng)籌煤炭、耕地、水等3種資源開(kāi)發(fā)與保護(hù)，研究采煤沉陷區(qū)的綜合治理，盡可能多的解放水系和水利設(shè)施下壓覆的煤炭資源，盡可能減少采煤沉陷對(duì)河流水系和水利工程、土地資源及農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的不利影響，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)全面可持續(xù)發(fā)展，具有重要意義[1]。

1 礦區(qū)概況

口孜東礦區(qū)位于安徽省阜陽(yáng)市潁東區(qū)境內(nèi)，屬特大型煤礦，于2007年7月正式開(kāi)工建設(shè)，是安徽省重要的煤炭生產(chǎn)基地。由于多年大規(guī)模的煤炭開(kāi)采，形成了大面積的采煤沉陷區(qū)，采煤沉陷范圍和程度不斷加大，已經(jīng)對(duì)區(qū)內(nèi)河流水系、水利設(shè)施以及生態(tài)環(huán)境等產(chǎn)生不同程度的影響。

根據(jù)口孜東礦2017年6月提供的采煤沉陷區(qū)等深線圖，口孜東礦沉陷區(qū)現(xiàn)狀積水面積213hm2，容積約320萬(wàn)m3。預(yù)測(cè)2025年沉陷范圍1440hm2，沉陷1.5m范圍594hm2，23.5～24.5m區(qū)間塌陷區(qū)調(diào)蓄庫(kù)容740萬(wàn)m3[2]?？谧螙|礦采煤塌陷區(qū)2025年預(yù)測(cè)沉陷深度-面積-容積關(guān)系曲線見(jiàn)圖1。

深度-面積-容積關(guān)系曲線

2 口孜東礦采煤沉陷對(duì)水利工程的影響分析

2.1 采煤沉陷區(qū)調(diào)蓄對(duì)濟(jì)河排澇影響 濟(jì)河是西淝河下段右岸一條較大支流，現(xiàn)狀河道排澇標(biāo)準(zhǔn)為5年一遇，是潁東區(qū)的主要排水河道。口孜東礦采煤沉陷主要影響濟(jì)河河道，現(xiàn)狀影響長(zhǎng)度為0.6km，預(yù)測(cè)2025年影響濟(jì)河長(zhǎng)度為5.2km，最終影響長(zhǎng)度為7.1km（見(jiàn)表1、圖2）。隨著口孜東礦采煤沉陷的發(fā)展，沉陷區(qū)和濟(jì)河干流河道將連成一體。預(yù)測(cè)口孜東礦沉陷區(qū)23.5～24.5m區(qū)間調(diào)蓄庫(kù)容740萬(wàn)m3，首先分析口孜東礦沉陷區(qū)調(diào)蓄庫(kù)容對(duì)濟(jì)河排澇的影響[3]。

2.1.1 降雨頻率年分析 濟(jì)河屬西淝河流域，西淝河流域位于沿淮洼地，地形較緩，地勢(shì)低洼，易受淮河洪水高水位長(zhǎng)歷時(shí)頂托影響，經(jīng)常形成 “關(guān)門(mén)淹”而無(wú)法自排，歷時(shí)長(zhǎng)達(dá)1～2個(gè)月。綜合考慮淮河干流洪水特性，結(jié)合西淝河流域工程情況，設(shè)計(jì)暴雨時(shí)段選擇為最大30d。本次采用安徽省暴雨等值線圖成果選擇不同頻率年。

根據(jù)安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院1995年編制的《安徽省長(zhǎng)短歷時(shí)年最大暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)等值線圖》，茨南片最大30天暴雨均值為300mm，Cv值為0.55，Cs=3.5Cv。經(jīng)計(jì)算最大30天暴雨5年一遇為402mm、10年一遇為516mm、20年一遇為630mm、50年一遇為774mm。暴雨成果詳見(jiàn)表2。

西淝河流域發(fā)生較大洪澇災(zāi)害的年份有1950年、1952年、1954年、1963年、1972年、1982年、1991年、2003年、2005年和2007年等。其中1954年相當(dāng)于50年一遇；1991年降雨相當(dāng)于20年一遇；2007年降雨相當(dāng)于10～20年一遇；2005年降雨相當(dāng)于10年一遇。

2.1.2 采煤沉陷區(qū)澇水調(diào)蓄計(jì)算 利用西淝河下段匯流單位線，采用面積比法，計(jì)算濟(jì)河沉陷區(qū)以上流域的匯流過(guò)程。沉陷區(qū)起調(diào)水位按23.5m計(jì)，遇10年一遇降雨，沉陷區(qū)下泄流量按下游濟(jì)河河道5年一遇設(shè)計(jì)自排流量泄入西淝河。通過(guò)口孜東礦采煤沉陷區(qū)調(diào)蓄，經(jīng)調(diào)算沉陷區(qū)水體最高日均水位24.2m（見(jiàn)表3），接近塌陷區(qū)出口濟(jì)河干流排澇水位。從而可以得出，利用采煤沉陷區(qū)庫(kù)容調(diào)蓄洪澇水對(duì)濟(jì)河排澇是有利的。

2.2 采煤沉陷區(qū)對(duì)周邊灌排水系的影響 由于口孜東礦采煤沉陷的影響，王小莊閘閘址出現(xiàn)沉陷，不但嚴(yán)重影響王小莊閘安全，而且也影響到王小莊閘的灌溉和除澇效益的正常發(fā)揮；采煤沉陷同時(shí)對(duì)團(tuán)結(jié)溝、勝利溝及南烏江等溝渠產(chǎn)生不同程度的破壞，詳見(jiàn)表1。這些灌排設(shè)施的不同程度破壞，已經(jīng)打亂了原有的灌排體系，嚴(yán)重影響兩岸灌溉和排水；此外，濟(jì)河楊樓圩生產(chǎn)圩堤也受到了局部破壞。針對(duì)采煤沉陷對(duì)灌排渠系的影響提出以下治理措施[4]。

2.2.1 王小莊閘移址重建工程 王小莊閘沿原址向上移4.7km至老小河口的下游，移出最終沉陷范圍以外，移址后不僅可滿足設(shè)計(jì)蓄水位要求，并且能保證王小莊閘重建工程的安全，基本滿足防洪、排澇、灌溉功能的正常發(fā)揮。

2.2.2 濟(jì)河以南灌排渠系恢復(fù)工程 為滿足引水和控制水位要求，新建老小河引水涵，加固老小河節(jié)制涵；為滿足濟(jì)河南側(cè)團(tuán)結(jié)溝、勝利溝兩岸的灌溉排水要求，規(guī)劃在團(tuán)結(jié)溝、勝利溝南部新建團(tuán)結(jié)溝南閘、勝利溝南閘以控制渠道水位，同時(shí)團(tuán)結(jié)溝南段和勝利溝南段進(jìn)行疏浚。

2.2.3 濟(jì)河以北灌排渠系恢復(fù)工程 對(duì)團(tuán)結(jié)溝北段和勝利溝北段進(jìn)行疏竣；新建團(tuán)結(jié)溝北閘和勝利溝北閘，對(duì)團(tuán)結(jié)溝和勝利溝引水涵進(jìn)行維修加固。

2.2.4 楊樓圩堤退建加固工程 根據(jù)預(yù)測(cè)的采煤沉陷影響范圍，按10年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)對(duì)楊樓圩堤進(jìn)行退建加固。

2.3 采煤沉陷區(qū)蓄水對(duì)水資源利用的影響 雖然采煤區(qū)沉陷造成潁東區(qū)水資源短缺和生態(tài)環(huán)境破壞，從另一個(gè)角度講，采煤沉陷區(qū)產(chǎn)生的低洼地勢(shì)也為洪澇水資源利用提供可能性。利用采煤沉陷區(qū)引蓄澇水和洪水資源，不僅可以緩解潁東區(qū)當(dāng)?shù)厮Y源供需矛盾，還可以減少地下水開(kāi)采[5]，為潁東區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供水源；另外，依托相對(duì)豐富的蓄水量，充分利用區(qū)位優(yōu)勢(shì)和寬闊水域、地方文化等旅游資源優(yōu)勢(shì)[6]，將采煤沉陷區(qū)的治理與開(kāi)發(fā)潁東區(qū)生態(tài)旅游觀光農(nóng)業(yè)緊密結(jié)合起來(lái)，規(guī)劃生態(tài)景觀建設(shè)模式，利用口孜東礦采煤沉陷區(qū)域打造東湖濕地公園。

口孜東礦沉陷區(qū)現(xiàn)狀積水容積約320萬(wàn)m3。預(yù)測(cè)2025年23.5～24.5m區(qū)間塌陷區(qū)調(diào)蓄庫(kù)容740萬(wàn)m3。沉陷區(qū)周邊地面高程大部分在25m以上，濟(jì)河烏江處河道排澇水位為24.86m，規(guī)劃確定沉陷區(qū)水體蓄水位24.5m。

為充分利用沉陷區(qū)的滯蓄庫(kù)容，推薦利用濟(jì)河閘對(duì)沉陷區(qū)水體進(jìn)行蓄水控制，沉陷區(qū)最高蓄水位可達(dá)24.5m，可增加調(diào)蓄水量740萬(wàn)m3。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著煤炭資源的不斷開(kāi)采，采煤沉陷區(qū)范圍還將進(jìn)一步加大，對(duì)水利工程、生態(tài)環(huán)境的影響和破壞仍然不可避免，如何趨利避害，從而有效的保障水利工程安全、水資源合理利用，以及促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，為此，提以下幾點(diǎn)建議：

（1）科學(xué)合理地規(guī)劃和建設(shè)沉陷區(qū)水利工程。兩淮采煤沉陷區(qū)地處洪澇災(zāi)害頻發(fā)生地區(qū)，因此要正確處理水利建設(shè)與煤礦開(kāi)采的關(guān)系，充分考慮水利工程的建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)，保障水利工程尤其是重要防洪工程的安全運(yùn)行。

（2）采煤沉陷區(qū)綜合治理是一個(gè)漸進(jìn)的、長(zhǎng)期的過(guò)程，應(yīng)當(dāng)根據(jù)采煤沉陷區(qū)的動(dòng)態(tài)演變，采取不同方式，因地制宜，實(shí)施有計(jì)劃的綜合治理，并且切實(shí)加大沉陷區(qū)水資源綜合利用力度。

（3）采煤沉陷區(qū)治理工作任務(wù)艱巨，需要較高的技術(shù)支撐和可靠的資金保障，建議創(chuàng)新治理模式及融資渠道，積極開(kāi)展采煤沉陷區(qū)綜合治理試點(diǎn)工作[7]。

參考文獻(xiàn)

[1]姜富華.結(jié)合治淮開(kāi)展兩淮礦區(qū)采煤沉陷區(qū)綜合治理探討[J].中國(guó)水利，2010（22）：61-63.

[2]中咨公司.安徽省兩淮地區(qū)采煤沉陷區(qū)綜合治理戰(zhàn)略規(guī)劃報(bào)告[R]，2007.

[3]安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院.潁東區(qū)防洪除澇規(guī)劃報(bào)告[R]，2018.

[4]安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院.安徽省淮河流域重點(diǎn)平原洼地治理工程外資項(xiàng)目王小莊閘移址方案專(zhuān)題研究報(bào)告[R]，2013.

[5]許士國(guó)，高堯，吳亞軍，等.利用采煤沉陷區(qū)實(shí)現(xiàn)河流洪水資源利用的研究[J].中國(guó)水利學(xué)會(huì)水資源專(zhuān)業(yè)委員會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)，2009.

[6]孫曉娟，孫瑤，陳永春，等.淮南采煤沉陷區(qū)濕地保護(hù)與利用模式研究[J].內(nèi)蒙古林業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì)，2016，39（6）：5-7.

[7]姜富華，張紅麗，景峰，等.淮南潘謝礦區(qū)采煤沉陷區(qū)綜合治理思路探討[J].山西水利，2016（5）：12-13. （責(zé)編：王慧晴）