准格尔矿区水源区水文地质条件分析

杨勇

【摘 要】准格尔矿区水源区的地质、水文地质、地下水成因、水资源量进行分析，计算水源区地下水可开采量，通过水源区的观测孔监测地下水位的变幅情况，对供水可靠性做出判断。%The article analyzes the geology, hydrogeology, groundwater origin, water resources quantity of water source area in Zhungeer mining area, and calculates the mining amount of groundwater in the water source area. By monitoring the variation of the underground water level through the observation holes in the water source area, the author makes the judgments about the reliability of water supply. 【期刊名称】《露天采矿技术》 【年(卷),期】2016(031)009 【总页数】3页(P42-44)

【关键词】水源区;水文地质;地下水 【作 者】杨勇

【作者单位】神华准能集团有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 010300 【正文语种】中 文 【中图分类】X143

引用格式：杨勇.准格尔矿区水源区水文地质条件分析［J］.露天采矿技术，2016，31（9）：42-44.

由神华准能集团公司开发建设的准格尔矿区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗薛家湾镇，是国家“八五”重点建设的煤电项目，主营业务有煤炭开采、坑口发电、铁路运输等。其中水源工程是该项目的配套工程。目前已建成陈家沟门、唐公塔2个取水工程，共有深井30眼，设计取水能力5万m3/d。主要供神华准能集团公司及薛家湾市政生产、生活用水。 1.1 水源地区域地形地貌

水源地区域的地形地貌属黄土丘陵区，原生地表沟壑纵横，冲沟发育呈“V”字型，宏观呈西北高，东南低地形，一般高程为1 100～1 300 m。在黄河西岸及较大的沟谷中有基岩出露外，大部分被第四系松散堆积物覆盖。出露地层与华北石炭二迭系煤田基本相似，最底部为古生界奥陶石灰岩；中石炭本溪组海陆交互地层假整合于奥陶系侵蚀面上；上部为石炭系太原组；古生界奥陶石灰岩为本区主要含水地层［1］；向上为下、上石盒子组地层，第三、第四系松散堆积物沉积其上。 1.2 水源地区域的气象水文 1.2.1 水源地区域的气象

水源地区域属于中温带半干旱大陆性气候，冬季严寒而漫长，夏季温热而短暂。寒暑变化剧烈，昼夜温差较大。春季风大，多为西北风。年平均气温5.3～7.6°C，极端最高气温39.4°C，极端最低气温-34°C。一般结冰日期为10月下旬至翌年4月下旬，最大冻土深度为1.49 m。年总降水量为231～459.5 mm，平均为408 mm。降水多集中在7、8、9月份，约占全年降水量的80％。月平均降水量247.5 mm。最大小时降水量为36.9 mm。最大一次降水量为88.1 mm。最大积雪厚度150 mm。年蒸发量为1 824.7～2 896.1 mm，日照3 119.3 h。 1.2.2 水源地区域的水文

水源地区域地表径流由西北、西南汇流塔哈拉川后流入龙王沟进入黄河，平时没有地表水，在雨季形成的洪水及地下水径流组成短时间的地表水。

陈家沟门、唐公塔水源地均位于准格尔旗东北部的龙王沟中下游的谷地内，两水源地距离仅3.4 km，归属于天桥岩溶水系统的北部补给—径流区段。

天桥岩溶水系统地跨内蒙古、山西、陕西三省的交界处，面积13 924 km2。天桥岩溶水系统区域地层的分布大致以黄河为界。黄河东部以断续出露的太古界变质岩系、岩浆岩类与太古界石英岩类地层构成天桥岩溶水系统的北、东、南三面边界，而以下古生界碳酸盐岩类地层分布最广；黄河西部以上古生界与中生界碎屑岩夹可燃性有机类地层最发育。区内自东向西、由老而新呈一微坡缓倾的单斜构造。新生界松散层广覆全区新老基岩地层之上。沉积盖层基底为太古界变质岩系与花岗岩、二长岩、苏长岩类侵入体。沉积盖由老而新依次为下元古界野鸡山群。下古生界寒武、奥陶系；上古生界石炭、二迭系；中生界三迭、侏罗系、白垩系；新生界第三、四系地层［2］。互呈角度不整合、平行整合与整合接触。 2.1 水源地区域地质概况

1）地层。水源地区域出露地层自东向西、由老而新依次为中、下奥陶统碳酸盐岩、石炭与二叠系碎屑岩含煤层、二叠系与侏罗、白垩系碎屑岩。第三、四系松散层广泛覆盖于下伏的基岩地层之上。基岩露头仅零星分布于黄河西岸、沟谷两侧与源头。水源区寒武、奥陶系岩性，在水平空间基本稳定，在垂向空间有所变化。 水源地供水目的层为寒武、奥陶系碳酸盐岩可溶岩，唐公塔水源地岩厚0（北、西北部尖灭边界）～474.44 m，平均398.14 m；陈家沟门水源地岩厚（北部楔形尖灭边界）0～365.12 m，平均298.14 m。在供水区的北和北西西部，由于太古界基底变质岩系翘起，致使白垩系或石炭、二叠系地层直接超覆于基底变质岩系或下奥陶统冶里组地层之上。

2）水源地区域地质构造。水源地区域位于山西台背斜与鄂尔多斯台向斜的过渡带，区内地质构造以褶皱为主。次为正、逆断裂。一般断距较小，多具扭性。 水源区断裂构造以具张扭性的正断裂为主，次为扭压性的逆断裂，且多集中与成组

分布，形成岩溶地下水的导水和贮水空间。如陈家沟门F82逆断裂与F2正断裂的交接，焦梢沟正断裂的成组出现。 2.2 水源地区域水文地质概况

水源地区域位于天桥岩溶水系统的北段，属黑岱沟榆树湾泉域北部的补给径流区。唐公塔水源地与陈家沟门水源地同属一个强径流带上。 2.2.1 边界条件

边界条件：东为黄河渗漏和侧向径流的补给边界；东南为泉群和侧向排泄边界；北为岩溶含水岩组尖灭的隔水边界；西为奥陶系顶面埋深800m的边界；西南为构造阻水边界（3号挠曲和F10断层）。 2.2.2 岩溶含水岩组水文地质特征

水源区主要岩溶含水岩组为中、上寒武统和下奥陶统碳酸盐岩。中奥陶统地层处于地下水位以上，北部剥蚀，为一透水岩组。含水岩组总厚0～350 m，平均230 m。岩溶含水岩组水位埋深7.00～301.00 m。年最高水位标高948.271 m（黄河东岸251号钻孔），最低水位标高864.80 m（哈尔乌素沟268号钻孔），水位高差83.471 m。1993年9月16日统测水位标高，自东向西从平面上的水位差即可表明，区内岩溶水Q主体流向是自东向西为948.271（251孔）～868.053 m（243孔），水位差80.218 m。从平面上的水位差即可表明，区内岩溶水的主体流向是自东向西，由北向南运移。

含水岩组主要岩性为中至厚层状的含白云质灰岩、白云质灰岩，灰质白云岩、泥质条带白云岩、白云岩与顾状灰岩，中夹数层竹叶状白云岩、泥灰岩与钙质泥岩［3］。

区内含水岩组钻孔单位涌水量0.003 6～236.760 L/s·m，一般1～5 L/s·m。水化学类型主要用低矿化度的HCO3-Ca·Mg型淡水。 2.2.3 岩溶地下水的补给、径流与排泄

1）岩溶地下水的补给源。从区内各项勘探成果与综合分析水文地质条件可知，唐公塔水源地和陈家沟门水源地岩溶地下水的补给源有5个，其中黄河东部岩溶地下水的侧向径流补给及黄河地表水体的漏修补给为水源区主要补给源，其他补给源补给条件有限且水量很小。

2）岩溶地下水的径流。水源区内岩溶地下水的径流条件，主要受补给源、黄河泥沙充填带与西部滞流边界的控制。在水源区中部形成了一个较宽缓的强径流带。 区内径流介质以网络状的溶蚀裂隙和构造裂隙为主，次为溶洞和溶蚀孔道。径流方向在北东与东部的补给边界，岩溶地下水由北东向南西和由东向西运移；在北部的隔水边界，岩溶地下水由北向南运移，到西部则由北北西向南南东运移。在水源区中部的强通流带上，岩溶地下水自北东、北向南西、南径流。岩溶地下水的径流坡度以东部泥沙充填带部位最陡13‰～50‰，西部边界次之0.12‰～0.2‰，而中部强径流带上最缓为0.1‰左右。

3）岩溶地下水的排泄。在天然条件下，区内岩溶地下水的排泄途径，主要是由北向南的径流排泄，南至黄河北岸的榆树湾一带，以泉群形式排向黄河一部分，剩余部分继续向南排向天桥泉。目前，部分岩溶地下水以人工开采的方式排泄（已建成的陈家沟门、唐公塔水源取水工程）［4—5］。

4）水源区岩溶发育特征与分布规律。岩溶是地下水的储存空间与运移通道。水源区内主要岩溶形态有溶洞、溶孔、溶穴与溶蚀裂隙，而以溶蚀裂隙发育程度量高，分布最广，是岩溶地下水的主要储存空间与运移通道。

通过对水源区钻探、测井及CT层析解释，岩溶裂隙段的发育具成层性。具体反映在垂向上主要岩溶裂隙含水段有3层。自上而下分为240～270 m为第一层；350～380 m为第二层；400～450 m为第三层。 2.2.4 岩溶地下水的富水性及富集规律

水源区内岩溶地下水的富集规律，受地质构造、岩溶发育、含水岩体的埋深及补给、

径流、排泄条件等因素的影响。

陈家沟门水源地处于F2（正断裂）与F82（逆断裂）和黄家梁挠曲末端的汇接地带。因而岩层挤压破碎，岩溶发育富水性强，钻孔单位涌水量达125.08 L/s·m。唐公塔水源地处于20号背斜的倾伏端，岩溶裂隙及溶洞发育，钻孔揭露溶洞最大可达2.80 m。钻孔单位涌水量达到236.760 L/s·m［6］。 2.2.5 地下水资源可利用量

根据《准格尔旗深层地下岩溶裂隙水水资源评价报告》对地下水可利用量的评价结论。水源区补给量为2.811 8 m3/s。南部榆树湾地下水排泄量为70 822.88 m3/d。可利用量则为172 115.42 m3/d［7］。如果开采量增大，岩溶地下水补、径、排的天然条件被破坏，导致水力坡度增大，在这种条件下，黄河对岩溶地下水的补给量必然增大，岩溶地下水向径流区下游排泄的水量必然减少，最后达到新的均衡。万家寨库区蓄水也造成了岩溶地下水的径流条件改变，由流量边界转化为水头边界。同时万家寨水库蓄水使黄河水位抬升对水源区地下水侧向补给量、黄河入渗补给量也会增大［8］。

陈家沟门水源地共有18眼深井，于1989年8月至1991年10月钻探成井，井深386 m～425 m，水位埋深为203.381 m～211.600 m；唐公塔水源地共有12眼深井，于1991年6月至1993年8月钻探成井，井深522 m左右，水位埋深为234.315 m～236.570 m。设计开采总量为5.0万m3/d。从1991年建成至今，日取水量始终在3.0万m3左右，出水量稳定。以水源地的206号孔作为供水期间的动态观测孔来看，地下水位变幅不大，没有超越允许降深，水量、水位均未超出限定值。

实测资料及分析计算结果证明，陈家沟门和唐公塔水源地在群井开采时，地下水位在允许降深范围内，补给量充足，水位变化平稳，出水量稳定，供水水量可靠。

【相关文献】

［1］SL/T238-1999水资源评价导则［S］. ［2］SL196-97水文调查规范［S］.

［3］GB50027-2001供水水文地质勘察规范［S］.

［4］中国煤炭地质总局第二水文地质队.内蒙古自治区准格尔煤矿区陈家沟门水源地供水工程报告［R］.邢台：中国煤炭地质总局第二水文地质队，1988.

［5］中国煤炭地质总局第二水文地质队.内蒙古自治区准格尔煤矿区唐公塔水源地供水工程报告［R］.邢台：中国煤炭地质总局第二水文地质队，1990.

［6］中国煤炭地质总局第二水文地质队.内蒙古自治区准格尔煤矿区龙王沟水源地供水工程报告［R］.邢台：中国煤炭地质总局第二水文地质队，1988.

［7］中国煤炭地质总局第二水文地质队.准格尔旗深层地下岩溶裂隙水水资源评价报告［R］.邢台：中国煤炭地质总局第二水文地质队，2006.

［8］内蒙古自治区水利科学研究院.神华准格尔能源有限责任公司水源地地下水水资源量调查评价报告［R］.呼和浩特：内蒙古自治区水利科学研究院，2008.