代县聂营村地质条件与地下水位上升浅析

高 峰

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

代县明利铁矿尾矿库位于滹沱河上游聂营村南滹沱河左岸，距代县县城约15km，尾矿库始建于2004年，2007年秋季尾矿库北约1.5km的代县聂营村代县三中一带低洼处出现地下水溢出、菜窖涌水、房屋局部变形、井水水质变差等因地下水位上升而引发的一些现象。

2 工程区地质条件

2.1 地形地貌

工程区位于聂营村南滹沱河左岸，滹沱河流向S50°～60°W，主河床宽 80～120m 左右，均发育较完整的河漫滩，河床、河漫滩左右两岸分别为阶地、山前洪积扇裙和基岩高中山区，其中，阶地和山前洪积扇裙宽约3km。在工程区滹沱河南岸发育较大冲沟，有云雾沟和黑山庄沟，其中，云雾沟位于工程区东侧，冲沟方向 N30°～50°W，延伸长度达10 余 km。

2.2 地层岩性

区内发育的地层主要为太古界五台群变质岩和第四系松散堆积物，由老至新分述如下。

尾矿库以南为五台山南侧，山高坡陡，属于高中山区，山体地层岩性为五台群木格组（Awm），其中，车厂段（Awmc）下部为黑云斜长片麻岩、二云斜长片麻岩夹角闪变粒岩，中部为浅肉红色条痕-似斑状混合片麻岩夹黑云斜长片麻岩，少量斜长角闪岩，上部为黑云斜长片麻岩、含角闪黑云斜长片麻岩，顶部为含榴石黑云角闪斜长片麻岩，出露最大厚度达1610m。黑豆崖段（Awmh）上、下部为灰-暗灰色黑云变粒岩夹矽线二云石英片岩，中部为含角闪黑云变粒岩（局部含榴石）夹浅肉红带绿色长石石英岩、白色长石石英岩、条带状磁铁石英岩夹透镜状大理岩，厚度850～1020m。

尾矿坝至聂营村之间为滹沱河左岸山前洪积扇，属山前倾斜平原区，地形呈宽缓梯田形状，由南向北即从尾矿至聂营村间逐渐降低，地形呈南高北低缓坡状，地面高程900～950m，坡度约6°，顺坡冲沟发育。地层岩性为第四系全新统洪积（Q4pl）和第四系上更新统坡积（Q3dl）低液限粉土、低液限粘土夹2～3层，各层分布形式基本与整体地形一致。地下水位埋深20m左右。

聂营村位于滹沱河左岸洪积扇前部，地势平缓，地面高程885～895m，在代县三中一带地势较低，据调查地表地层岩性为第四系上更新统冲积（Q3al）低液限粘土层，其厚度约5～10m，其下为级配不良砂。这一带是受地下水位抬升影响最严重的地带，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。

聂营村北至滹沱河床之间，地势平坦，地面高程880～885m，地层岩性主要为中细砂，地下水位高程881m左右。

2.3 地下水类型

按照地下水的赋存条件，可将区内地下水分为两种类型，即变质岩风化裂隙水和松散岩类孔隙水。

变质岩风化裂隙水：含水层主要为五台群变质岩的风化和卸荷带中，地下水赋存于风化裂隙中，一般富水性较差～中等。该裂隙水随季节变化，多以泉的形式在滹沱河两岸沟谷中排出。工程区较为典型的有云雾沟的云雾泉。

松散岩类孔隙水：主要分布于河谷区、洪积扇裙和冲沟处，含水层主要为全新统和中、上更新统的巨粒土、砾类土、砂类土等。富水性主要受颗粒大小、级配、结构等因素控制，一般富水性较好，地下水位埋藏较浅。在河谷底及洪积扇裙，孔隙水主要赋存于河漫滩及洪积扇的松散堆积物中，多为潜水，且与地表水有着密切的水力联系，富水性较强。高阶地或支流，贮水层平时处于疏干状态，当有雨水或外来水源，且下部有较连续的具相对隔水作用的土层时，可贮存少量地下水。

区内变质岩风化裂隙水和河谷中的孔隙水均接受大气降水的补给，变质岩风化裂隙水以泉的形式出露地表，直接补给河水或侧向补给洪积扇群中的孔隙水。区内地下水总体上由滹沱河两岸补给滹沱河，变质岩风化裂隙水补给河谷中的孔隙水，最终汇于滹沱河，由滹沱河上游向下游运动。

2.4 洪积扇水文地质条件

在未建尾矿库时，该区域地下水位逐年降低，据调查，聂营村水井在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，多数水井枯竭，不能使用，后又重新打了较深的井才能采到水。在2000年以后，随着聂营村南变质岩山区的铁矿开采和选矿厂的兴建，矿坑排水、尾矿库渗漏等原因的影响，云雾沟洪积扇中的孔隙水量增多，地下水位逐渐升高，2007年后半年以后，聂营村水井水位不断升高，原来的枯井现水位深仅3～5m左右，甚至村南低洼带出现地表渗水、冒水。

3 聂营村地下水位上升分析

聂营村地处云雾沟洪积扇的前部，该洪积扇由后缘向前缘地层的颗粒组成变化较大，即由后缘的卵石混合土、级配不良砾等粗颗粒逐渐变细为级配不良砂，而且，低液限粉土、低液限粘土夹层增多，地层的透水性逐渐减弱。而地下水位在洪积扇后缘埋深约20～30m，在前缘埋深变浅，并受到低液限粉土、低液限粘土层的隔水作用，受阻后局部渗出地表。

透水层的分布情况是：

第一层透水层，为卵石混合土层，厚约6～8m，顶部埋深6m左右，只分布于临山的上部斜坡，临村一侧无分布，据钻孔注水试验，其渗透系数为0.0595cm/s即51m/d，属于强透水层。

第二层透水层，上部为级配不良砾，下部为级配不良砂，厚约20m，顶部埋深21～23m左右，从山脚到村边均有分布，据钻孔注水试验，其渗透系数为0.012～0.0358cm/s，即10.4～30.9m/d，平均值为0.027cm/s即23.7m/d，属于强透水层。聂营村村南钻孔处地下位具承压性，承压水头高于钻孔孔口约0.5m，高程为901.5m。

第三层透水层为含细粒土砂和级配不良砂，厚度不详，顶部埋深35m左右。

通过钻孔所揭示的地下水位可以看出，洪积扇地下水位后缘高前缘低，东侧高西侧低，地下水总体流向是由南东流向北西。南北方向的水力坡度是南部大北部小，东西方向的水力坡度是东侧大西侧小。

明利铁矿尾矿库地处云雾沟山前洪积扇的顶部偏向西南边缘边山一冲沟处，距聂营村约2km处，现已堆积厚约48m的矿渣。库底为厚层中更新统具隔水作用的低液限粘土层，夹有中～强透水性得级配不良砾和级配不良砂层。尾矿库大坝下峨聂渠北侧即有一集水坑，而集水坑边的钻孔中地下水位比集水坑水位低20m以上，也可说明明利铁矿尾矿库库底地层隔水能力较强，渗透性差。

从明利铁矿、聂营村水井、钻孔、附近尾矿库和云雾泉共取水样，进行了水质分析。离子总量及各主要离子含量聂营村中的冒水都是最高的，而Fe3+的含量，除云雾泉水及村里水井水和ZKM08-1钻孔水含量较小外，其它地点水Fe3+的含量都比较高，在0.16～0.22 mg/L之间，其它离子的含量也存在类似情况。由此可以初步判定钻孔ZKM08-1处地下水及云雾泉水与尾矿库渗水的水力联系较差，而其它水基本是相互连通的。并且在洪积扇前缘地层导水性差，水流由聚集雍高的趋势。

4 结语

明利铁矿尾矿库停止运行后，村中水井水位仍在继续上升，说明聂营村地下水位的抬升与明利铁矿尾矿库渗漏关系不大，还存在着其它原因。

由于云雾沟两岸铁矿开采，开采巷道有基岩裂隙水排到云雾沟，在流到沟口以前就全部入渗至地下，而该处位于洪积扇的轴部，具有良好的导水通道，且云雾沟口与聂营村出水点连线基本与地下水流向一致，分析认为这是聂营村地下水位抬升的主要原因之一。此外，也不能排除洪积扇上其它渗水点对聂营村水位抬升存在影响。

建议对尾矿库库底、岸坡、坝体进行全面防渗处理，尾矿库附近及下游地段布置适当观测孔，定期监测地下水位及水质变化情况。建议对该工程区地下水进行全面系统评价，根据实际情况采取相应的防治措施。