肃北地区矿山水文地质环境综合研究

秦 奋，黄晶晶

（甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院，甘肃 酒泉 735000）

矿区的开发中的安全问题一直是矿区生产中的重要问题，不合理的资源开采会导致矿区的地表沉降和水文问题，严重的还会出现矿井塌方等严重事故威胁矿工的安全。但就现阶段对矿区水文地质数据的掌握情况，对矿区的水文地质情况的分析条件不足。影响矿区人员对地质特征的了解，从而影响开矿采矿计划的制定。肃北地区矿山的水文地质研究采用历史数据总结的研究方式，对该地区的水文地质环境进行评价[1]。但历史数据并不能全面，也无法预测未来的环境变化。导致地质环境的评价一直不够准确。本文通过对收集历史数据和实地调查相结合的方式采集肃北地区矿山水文地质环境的相关数据，遵循相关的规范和要求，利用收集到的数据对肃北地区矿山的水文地质环境进行地质钻探和抽水试验。综合分析该地区的矿区水文地质环境综合特征，为丰富肃北地区矿山的资料和数据作出贡献。

1 肃北地区矿山的水文地质特征

肃北地区是肃北蒙古族自治县的简称，位于甘肃省北部河西走廊的附近。肃北地区并不是一块完整的地区，而是由不接壤的两部分组成的。一部分位于祁连山区的南部连接着马鬃山区的北部，另一部分是肃北蒙古族自治县的政府所在的地方，北方被玉门市和敦煌市包裹，西面与阿克塞哈萨克族自治县接壤，肃北地区位于东经94°33′12.92′′～97°37′11.6′′，北纬38°25′20.42′′～40°0′56.23′′的地区。整个地区的总面积为2.4517万km2。

肃北地区矿山大部分聚集在地区东部[2]，东邻石油河的河岸，矿山距离县城县内大约300多公里。南边与肃北石包城相望，北以山岭为界与外界相连。肃北蒙古族自治县的山地地势复杂，不同种类的矿山的地貌也大不相同，肃北地区的山区总面积为44%左右，而矿山的面积占总山区面积的40%左右。肃北地区拥有当地特殊地貌——戈壁和滩地，占肃北地区总面积的30%，盆地和山间的谷底的面积为25.47%，其余地区均为平原和丘陵。肃北地区矿山与青藏高原的东面距离较近地势东高西低，东面多为高寒的山区，高寒山区的面积占东面山区的总面积的78.65%以上，山区的海拔皆在3000m以上，更有20%面积的山区海拔在3500m以上。接近敦煌地区的部分地貌为少雨多风的戈壁滩，肃北地区地貌图如图1所示：

图1 肃北地区地貌图

如图1所示，戈壁的面积占整个地区面积的25%以上，矿区包含高寒山区和戈壁地区，高寒山区占矿区面积的50%以上。矿区位于疏勒河流域附近，在地质构造上属于祁吕贺兰山构造和祁连山褶皱带的交合处。地下运动较强烈，地下活动主要表现为构造上升和构造断陷运动两种。新老构造组合导致地质构造复杂，构造运动波及的地区很多，构造运动的行迹表现也比较容易辨认。

肃北地区矿山的水文状况与地质状况结构比较简单，矿区的所有河流都是内陆河流域。肃北地区河流基本可以保证当地人民的生活用水和牧、农、林业用水。河流主要集中在肃北地区的南部，距离矿区最近的河流为疏勒河，其余的三条主要供水河流为榆林河、石油河和党河。年度总径流量为14.27亿m³，距离矿区最近的疏勒河共有支流227条。水源主要依靠青藏高原的冰川和各山区的泉水作为补给，由于当地的年降水总量较低，因此河流的主要补给方式中并没有降水。疏勒河的流量较大、支流较多，一级支流有17条。疏勒河和沿途的泉水出露回流汇总在一起，最终潜入地下水。

2 肃北地区矿山的涌水量测算

肃北地区矿山的涌水量测算需要水文观测的数据，但该地区没有水文观测站。无法使用径流深等值线图法进行涌水量的计算，因此只能使用部分河流的流量测定值对比分析计算整个矿区的涌水量。肃北地区矿山的涌水量的河流是内陆河流。径流深等值线法的计算公式为：

E为矿山地区的平均涌水量，A为疏勒河河流的总流域面积。U是疏勒河河流的径流深度的年平均值。t为径流形成期的时长，根据肃北地区的实际情况径流形成期的时长为5个月，根据矿山地区的平均涌水量可得出该地区的年涌水量为：

W代表年涌水量，根据往年的历史数据计算该地区的平均中心径流深度U的数值为30mm，矿区地区的年均涌水量为1.744m³/s，W为1500万m³。在网站上查到的疏勒河的平均径流流量为1.854m³/s，与计算量相差不差过1m³/s，说明计算数值的误差率很低，是可以使用的数据。肃北地区矿山近5年来的涌水量平均为每年2714.83万m³，疏勒河的来水时间一年只有5个月，从春末的5月份一直到秋末的10月份，河道的径流每日流量测算，年年涌水量的平均值为1.941m3/s，是当地的农垦勘测设计院的勘测数据，两个数据较为接近，但计算的涌水量值要比实际数据更少，矿区附近的水文河径流量的年内分配的数据是由该地区的官方水文图集得出，该地区的水文分配情况不均，分配成果如表1所示。

表1 矿区处径流年内分配成果表

如表1所示，矿区处径流量从7月份开始迅猛增长，到9月份快速增长结束开始下降。三个月的总径流量占全年径流量的50%以上。冬季的径流量最小，与气温下降和总降水量减少有一定关系。

3 肃北地区矿山水资源和环境变化

肃北地区矿山的地下水的形成与流淌规律受地貌和地下结构的约束。矿区地下水资源的受污染程度的规律性是由矿区的分布和采矿的方式决定的。地下水主要是由雪山上的雪水融化和部分降水以渗漏的方式补给地下水的。肃北地区的地下水含水层的厚度最薄的地区在65m左右，而厚的地区可达到225m。分为松散岩类孔隙水、裂岩溶洞水和基岩裂隙水，以第一种类型的地下水为主，后两种为辅。平均水位可达到15m～20m。

肃北地区矿山河流活跃地区的人烟稀少，水资源受人类活动的影响较小。河流无明显污染，河流的矿化度程度为0.25～0.6g/l。根据水文的监测标准肃北地区矿区的水资源的水质平均为Ⅲ类，肃北县城段的榆林河水质为Ⅲ类，距离矿区最近的疏勒河。按照河流的监测标准来说，Ⅲ类以上的河流矿化度超标，受污染严重。肃北地区两处未接壤地区的水资源还处于天然水源状态，受人类活动影响不大。水源地污染多为矿化度超标。但随着该地区的经济发展，基础设施逐渐完善，大量的人口有迁移到该地区居住的计划，人口增多势必带来工业的发展和工厂数量的增加。水资源的水质逐渐下降，尤其在矿区的开采过程中，浅层的地下水被矿井排污的污水污染。

肃北地区的南部地下水环境相较于北部地区矿化度小，水质较好。地表河流和地下水水质几乎都在Ⅱ类-Ⅲ类之间，部分河流的部分直流水质为Ⅳ类。地下水简单处理可直接饮用和灌溉农田。疏勒河在非戈壁地区的矿化度小于0.5g/l，水质良好。戈壁地区的矿化度高于非戈壁地区，而盆地因地势和河流的流动性原因，水质比高原、平原等地区差。区域降水达不到平均值，盆地中的植被种类少，生长环境恶劣容易造成病虫害。地下水水质矿化度不符合标准。

4 结语

本文通过历史数据的分析和实地考察完善了肃北地区矿山水文地质环境的数据和资料，通过对水文地质情况的分析反映该地区的环境状况，为日后的开矿和采矿活动提供了数据基础，也为矿区的地质研究和环境研究提供了思路。