山底河“老窑水”对娘子关泉水质影响评价

杨瀚

（太原水文水资源勘测分局，山西 太原 030002）

水资源管理

山底河“老窑水”对娘子关泉水质影响评价

杨瀚

（太原水文水资源勘测分局，山西 太原 030002）

“老窑水”长期处于封闭状态，水循环交替缓慢，为各类物质的化学反应提供了充分的时间，逐渐形成高硬度、高矿化度、高硫酸根的酸性水，在酸性水的作用下又溶解了地层中各种有毒有害的重金属离子。其危害性不仅体现在水量大、水质差、隐蔽性高，而且还具有范围广、流动性的特征，成为娘子关饮用水源地的最主要和最大的污染源。

老窑水；饮用水；污染；娘子关泉域

娘子关泉域岩溶水是阳泉市最重要的供水水源，在城市生活和工农业生产建设中发挥着不可替代的作用。近20年来，特别是2011年以后，泉水水质出现持续恶化，各种污染物指标含量出现快速增长的态势，其中硫酸根和总硬度均超出国家饮用水标准。主要原因是娘子关泉补给径流区，酸性“老窑水”从老矿坑中排入地表水系后，在灰岩祼露区进入地下水，这部分“老窑水”水量大，水质恶劣，PH值在2～4之间，矿化度为6171.1mg/L，总硬度为3016.9mg/L，硫酸根含量为4418.6mg/L。大规模的煤矿开采导致地层破坏，不同含水层被导通，“老窑水”持续通过各种通道直接或间接进入当地地表水体和地下含水层，致使饮用水源受到严重污染。

1“老窑水”概况

山西阳泉郊区山底河流域面积56km2，流域内曾有28座煤矿（含3座露天煤矿），2005年通过煤矿整合，流域北部村办煤矿关闭，仅保留跃进煤矿、燕龛煤矿、固庄煤矿、荫营矿以及阳煤集团一矿开采（后3座为跨入流域的矿）。到2009年，闭坑“老窑水”蓄满采空区，从煤系地层最低处山底村出流地表，并很快进入下游碳酸盐岩渗漏区。2013年5月2日对“老窑水”取样分析，矿化度为8274mg/L，总硬度为4870mg/L，硫酸根为5781mg/L，PH值3.51mg/L，在山底河村流入温河，向温河下游进入碳酸盐岩区后大量漏失，2014年5月实测流量6512m3/d，进入下游碳酸盐岩渗漏段1.8km后，渗漏补给深层岩溶水量为3997m3/d，漏失率达到61.4%。这部分进入深层岩溶含水层的渗漏量最终由娘子关泉水排泄。2013年分析附近河底村2眼深层岩溶井，老井硫酸根含量1250mg/L（1990年成井时为494mg/L），新井1670mg/L，均超出国家饮用水标准4倍以上。

阳泉市煤矿老窑水对岩溶水造成明显污染的有3处，分别是白羊墅矿、阳煤四矿和山底河流域煤矿。

白羊墅矿闭坑后，于21世纪初老窑水蓄满矿井，后从泊里村村民房前流出，最后进入桃河碳酸盐岩渗漏区污染岩溶地下水。

阳煤四矿闭坑后对坑口进行了封堵，采空区有大量老窑水蓄积，水的PH值为3.57，矿化度6171.1mg/L，总硬度3016.9mg/L，硫酸根4418.6mg/L，是劣质污水，这部分水没有流出地表，而是通过附近阳泉俱乐部等揭穿煤系地层和下伏深层岩溶含水层的废旧钻孔，直接注入下伏岩溶含水层；采空区面积1.68km2，蓄积水量不详。

山底河流域原有煤矿28座，2005年经煤炭资源整合后保留7座，不少乡镇等小煤矿关闭，大约到2009年，闭坑采空区积水开始从山底河村出流，并进入温河下游碳酸盐岩渗漏区形成了对温河和娘子关泉域岩溶地下水的污染。

2 山底河与娘子关泉的水文地质关系

山底河流域位于娘子关泉域北侧中部，属于温河一级支流，流域除北东部出露少量中奥陶统碳酸盐岩外，主要由石炭—二叠煤系地层构成。

石炭、二叠煤系地层为海陆交换或陆相沉积，岩性以页岩、泥岩、砂岩为主，夹有灰岩夹层和煤层。由于底部中石碳本溪组为隔水性较强的铝土质泥岩（本区厚度约45m），因此在垂向上分割了与下伏奥陶系碳酸盐岩含水层的联系，煤系地层中地下水自成系统进行循环，天然条件下多以地形与其中含水层控制下的泉水分散排泄。

但在煤矿开采后，煤系地层中的泥页岩隔水性被破坏，坑道成为地下水循环的主体空间，地下水全部被矿坑水化。山底河流域内煤矿开采较为复杂，南部属于阳煤一矿采区，目前开采尚未进入流域，地下水处于自然状态，有泉水出流入山底河；东部为固庄、荫营煤矿采区，目前正在开采，其矿坑水直接排向山底河流域外的苇泊河，向外排泄；西部为燕煤集团和跃进煤矿采区，其矿坑排水排入山底河；北部为老窑积水区，除了关闭煤矿的老窑积水外（含3个露天煤矿），西部内排区的矿坑排水大致到榆林垴后渗漏，最终从山底村排泄。这部分水流向温河下游进入中奥陶碳酸盐岩渗漏区，下渗补给深层岩溶地下水。

3“老窑水”水质动态变化

上述“老窑水”污染源，以山底河流域流量最大，对岩溶水及娘子关泉水的污染影响程度最重。通过多年实测，山底河“老窑水”4月—12月总溶解性固体在5000～8946mg/L之间变化；硫酸盐含量在3000～6277mg/L之间变化；总硬度在500～3780mg/L之间变化。

4“老窑水”对温河地表水的影响

2016年10月中旬，工作组从山底村沿温河至娘子关泉出露带现场踏勘，发现温河地表水体从上游至下游都受到严重污染，水体颜色由黄色逐渐变为黄绿色。

对桃河、温河、绵河主要河流断面地表水水质观测的平均值，采用GB3838-2002《地表水环境质量标准》进行评价，结果除了桃河上游的阳泉市区的晓庄断面和娘子关岩溶泉水混入的绵河娘子关断面外，其余均为Ⅴ类或劣Ⅴ类水质。

5“老窑水”对娘子关泉水水质的影响

本次工作也收集了1986—2015年娘子关泉水的水质资料，通过分析可以看出，总溶解性固体从1986年的500mg/L上升到2012年的1100mg/L左右；总硬度从1986年的400mg/L上升到2012年的580mg/L左右；硫酸盐从1986年的200mg//L上升到2012年的350mg/L左右。

由于煤矿的开采活动，使原来的还原环境变为氧化环境，促使黄铁矿发生氧化，产生大量的酸，“老窑水”(酸性矿井废水）水体的PH值降低，导致煤矿中各种金属溶解于水中，给阳泉娘子关水源地的生态环境造成灾难性后果。

娘子关泉多年平均流量9.81m3/s，泉域岩溶水是当地重要的供水水源，承担着近百万人口的供水任务，以处于汇流排泄区的阳泉市用水量最大，供水人口近80万。“老窑水”给娘子关泉带来的环境问题，是水污染防治中必须直面且无法回避的难题，对“老窑水”进行治理也是一项非常紧迫的工作。

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1004-7042（2017）08-0006-02

杨瀚（1961-），男，1984年毕业于太原工学院水文地质与工程地质专业，工程师。

2017-06-05；

2017-07-13