兗州煤田村鎮飲用水水質評價

王鵬

(濟寧市采煤塌陷地治理中心,山東 濟寧　272100)

?

環境地質

兗州煤田村鎮飲用水水質評價

王鵬

(濟寧市采煤塌陷地治理中心,山東 濟寧272100)

摘要：兗州煤田是我國重要的煤炭能源基地之一，區內煤炭資源豐富，煤質優良，煤炭資源的大規模開發極大地促進了魯南地區乃至全省經濟的快速發展，但也產生了一系列負面影響如地面塌陷、地裂縫、水環境污染、水源地破壞等地質環境問題。兗州煤田分布區地處汶泗河沖積扇地下水富水區，是農村經濟發達、人口密集分布區。煤炭開采規模的不斷擴大，使得周邊地下水和土壤環境造成了嚴重污染，部分地區村鎮飲用水水質已成為制約其生產發展和生活改善的難題。通過兗州煤田村鎮飲用水水質調查分析，掌握區內村鎮飲用水水質狀況和地域分布，提出保證村鎮飲用水水質安全和水源地保護的措施與建議，對于改善煤田居民飲水與健康狀況，提高生活質量，構建和諧社會具有重要現實意義。

關鍵詞：飲用水;水質;評價；兗州煤田

引文格式：王鵬.兗州煤田村鎮飲用水水質評價[J].山東國土資源，2016,32(7)：54-57.WANG Peng. Drinking Water Quality Evaluation for the Villages and Towns in Yanzhou Coalfield[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(7)：54-57.

兗州煤田位于魯西斷隆魯中斷隆區之兗州凸起東部，行政區劃跨兗州、曲阜、鄒城，為一軸向NEE、向E傾斜的不完整向斜構造，東起嶧山斷層，南及西南至煤系底部露頭，東北至煤系底板露頭，南北長30km，東西寬15.6km，總面積約440.4km2。兗州煤田以煤層厚且穩定、煤質優、采區集中，開采條件好而著稱，是我國東部最大的煤炭生產基地之一。

1水文地質條件概況

工作區位于位于泰沂山區西部的山前傾斜平原，地勢由東北向西南緩傾斜，區內主要賦存松散巖類孔隙水。由于泗河和沂河的水流沖積作用影響，含水砂層呈條帶狀展布，主要賦存在埋深120m以上地層中。第四系下發育有半固結的第三系、侏羅系、石炭—二疊系及寒武—奧陶系[1]。

地下水主要補給來源為大氣降水入滲和泗河、遼溝河河水滲漏，其次為上游側向徑流補給和農田灌溉回滲補給。泗河和遼溝河從工作區的中部和東南部穿過，河水的滲漏對本區地下水的補給具有重要作用。在目前條件下，淺層孔隙水的排泄主要是人工開采、徑流排泄和潛水蒸發，中深層地下水的排泄則以自然徑流為主，其次為工礦企業用水。在目前條件下地下水總體流向和地形坡向基本一致，即受地形制約自東北向西南徑流。

2地下水開發利用現狀

淺層孔隙水主要為農業灌溉開采。區內農業水利化程度較高，農田澆灌率90%以上，主要采用畦田漫灌的方式，以機井分散開采為主，有季節性面狀開采特征。農灌開采量及開采強度與本年及上一年的降水量明顯相關，基本上降水量大的年份開采量小，降水量小的年份開采量大。根據以往多年(1992—2014年)的統計，區內一般年份平均灌溉3～4次，特枯年份灌溉5～6次，平均灌溉用水量按3881m3/hm2a計，全區農業灌溉年開采3.06億m3，合83.8萬m3/d。

中深層孔隙水的開采主要為區內廠礦企業用水及全區居民生活用水，開采量相對穩定。據調查統計，全區中深層孔隙現狀開采量約21.44萬m3/d*山東省魯南地質工程勘察院，徐軍祥、宋印勝等，山東省重點城市應急供水水源地調查研究報告，2006。，廠礦企業用水、城鎮居民生活用水主要在水源地以集中方式開采，而農村生活及鄉鎮企業用水開采比較分散。

3水環境質量評價

3.1地表水質量評價

根據《地表水環境質量標準(GB3838-2002)》，采用單項組分評價法對區內8組地表水進行水質評價，結果顯示區內地表水水質普遍較差，水環境質量類別均為超Ⅴ類水(表1)。

表1　地表水單項組分質量評價結果

3.2地下水質量評價

根據《地下水質量標準(GB/T14848-93)》，采用地下水質量單項組分、綜合評價二種評價方法[2-3]，選擇代表性的水質評價點56個進行地下水質量評價。

3.2.1淺層孔隙水環境質量評價

良好區(Ⅱ類)主要分布在煤田礦區及塌陷區的外圍區域，主要為兗州東北部、黃屯鎮、王因鎮、曲阜時莊鎮、小雪鎮等，目前未造成污染，淺層地下水綜合質量良好(圖1)。

圖1　淺層孔隙地下水水水質評價圖

較好區(Ⅲ類)主要分布于區內礦區、城鎮的外圍地段，地下水綜合質量較好。

較差區(Ⅳ類)主要分布于區內南部泗河以東至白馬河沿岸等地，水質分析中總硬度、溶解性總固體、硝酸鹽、亞硝酸鹽含量均較高；此外曲阜泗河上游部分地段水質也較差，水質分析中硝酸鹽以及氟含量較高，可作為農業和工業用水，生活飲用必須適當處理，地下水綜合質量較差。

極差區(Ⅴ類)主要有3處：鄒城北屯-南屯地段、吳官莊-西紀溝以及唐村鎮地區。其中北屯-南屯地段位于煤礦塌陷區，受塌陷地積水影響，水質較差，總硬度、溶解性總固體、氯化物、硝酸鹽含量均較高；吳官莊-西紀溝均位于白馬河沿岸，近年來白馬河成為工業及城市廢水排放的通道，水質惡化，污染

物為總硬度、硝酸鹽、亞硝酸鹽、鎘等；唐村鎮受煤礦開采及排水影響，水質分析中總硬度、溶解性總固體、硝酸鹽等含量高，淺層地下水水環境綜合質量極差。

3.2.2中深層孔隙水環境質量評價

由于中深層孔隙水一般埋藏深度較大，其上部淺層巖層構成了天然防護層，水質一般不易污染，因此被作為區內農村飲用水的主要開采層。

區內中深層孔隙水水質基本良好，所取水樣中77.42%均為Ⅱ類水。但部分地段中深層孔隙水與上覆淺層水水力聯系密切，一旦淺層水水質惡化，中深層孔隙水水質也將隨之變差。如區內曲阜時莊鎮戴莊—羅漢村一帶，該區孔隙含水層滲透性及富水性均較好，由于靠近地表河流，淺層孔隙水水質較差，受水源地開采影響，地下水徑流加快，導致淺層地下水與深層地下水水力聯系加大，因此深層孔隙水水質也逐漸變差。此外區內南部部分地段受塌陷影響，水質也較差。影響水質的主要因子為總硬度、氟、硝酸鹽等。

4煤礦開采對水質影分析

4.1采煤礦坑水的影響

工作區污水排放量較多的主要為煤礦礦坑水。據不完全統計，區內主要煤礦礦坑水產出量2107萬m3/a，外排量1132.8萬m3/a，外排率53.8%。礦坑水中水化學類型以SO4，SO4·HCO3為主；硫酸鹽、氯化物、總硬度較高，且一般就近排放到附近河道，造成地表污水下滲影響地下水水質。

4.2采煤廢棄物的影響

5環境地質現狀評價

針對區內實際情況，選取主要的可能影響中深層孔隙飲用水的環境地質問題進行評價，主要包括采空塌陷深度、地下水漏斗面積、距附近煤矸石距離、未來人類工程活動4個因子作為評價指標，評價點盡量與地下水取樣點重合，全區共分為31個評價單元。

評價方法仍采用綜合指數法，首先對各類環境地質問題按表2進行分級打分。然后利用綜合指數公式進行計算，求得環境地質問題綜合指數值，按表3進行分區評價。

根據綜合評價結果，可將31處評價單元所代表的環境質量劃分為良好區、輕度影響區、中度影響區、重度影響區4個級別。

表2　環境地質現狀評價指數

表3　環境地質現狀綜合指數分級標準

環境地質現狀良好區(Ⅰ級)：大面積分布在工作區西北，區內無煤礦和煤矸石分布，未形成地下水漏斗面積，人類活動影響弱。

環境地質現狀輕度影響區(Ⅱ級)：主要分布在東北部孔村一帶和西南部泗河西側煤礦分布區內，前者采空塌陷深度0.6～2.20m，煤矸石堆分布較少，地下水漏斗面積小于1m，未來人類活動影響較強烈。

環境地質現狀中度影響區(Ⅲ級)：主要呈帶狀分布在工作區中南部張家莊--郭家營--尹家溝一帶，該區現狀采空塌陷深度一般1.2～3.7m，楊村煤礦、楊莊煤礦區內煤矸石堆較多，尹家溝一帶地下水開采漏斗面積2.45km2(水位標高36m)，未來人類活動較強烈。

環境地質現狀重度影響區(Ⅳ級)：主要分布在兗州城區西部和工作區南部興隆莊鎮--平陽寺鎮--北宿鎮一帶，前者主要環境地質問題為地下水開采漏斗，目前地下水開采漏斗面積16.54km2(水位標高36m)；后者主要煤礦有興隆莊煤礦、鮑店煤礦、南屯煤礦區，該區矸石堆較多，目前采空塌陷深度已經達到6.8～9.2m，鮑店一帶地下水漏斗面積9.68km2(水位標高38m)，未來人類活動強烈，采空塌陷深度、面積可能繼續增加[7]。

6結語

區內淺層孔隙水質較差，總硬度、溶解性總固體、硝酸鹽、亞硝酸鹽含量普遍較高；中深層孔隙水和巖溶水質基本良好。導致淺層孔隙水水質惡化的原因主要為兗州煤田地區淺層孔隙水水位埋深小，加上采煤塌陷影響，人為的破壞了包氣帶巖性，直接溝通了大氣降水與地下水，降低了地下水的天然防污性能，地表積水直接匯入地下水，進而導致淺層地下水水質變差。此外，長期堆放特別是充填于塌陷區內的煤矸石，更易于地表水及地下水的充分浸溶，在降水及淋濾作用下，矸石中As，Cr，Hg，Cd等多種有害微量元素隨之滲入到地下水中；從而污染地下水。如若不采取措施進行控制，區內水質將隨著采煤活動的程度加劇而進一步惡化，對地質環境的破壞也會更加明顯，進而影響區內居民飲用水的水質安全。

7水污染防治對策及建議

(1)加強礦產管理和宏觀調控，進行統一規劃，采用合理的采煤方式和頂板管理辦法，減輕采空沉陷對包氣帶的破壞程度。

(2)對于已塌陷區進行土地復墾，還田于民。塌陷區土地復墾可按塌陷深度分為充填式復墾和非充填式復墾，選取替代煤矸石的充填材質[8]。

(3)在水源地附近建設水源衛生防護帶，在外圍設立保護區。

(4)加強城鎮生活及工業生產污水的排放監管，實現達標排放，控制排放量，嚴禁未經處理的污水、廢水直接排入河流。

(5)淤泥是河道重要的內污染源，可根據工作區實際情況，對區內主要河段采取截污、河道清淤、河堤砌筑、綠化美化等措施，改善河流面貌，防止徑流型污染[9]。

(6)調整農業產業結構，控制化肥、農藥的使用量，做好防滲工作，控制農業面源污染。

(7)加強區內水質、水位的監測工作，建立完善的地下水位、水質監測體系。

參考文獻：

[1]徐軍祥,康鳳新主編.山東省地下水資源可持續開發利用研究[M].北京:海洋出版社,2001:153-162.

[2]衣偉虹,王松濤,吳振,等.威海市環翠區地下水環境質量評價[J].山東國土資源,2015,31(12)：43-45.

[3]李揚,竇炳臣,陳振,等.地下水水質評價與預測方法綜述[J].山東國土資源,2015,31(8)：33-36.

[4]劉景雙,王金達,張學林,等.煤礦塌陷地復墾還田生態重建研究[J].地理學報,2000,20(2):189-192.

[5]王振紅,桂和榮,方文惠,等.夏季采煤沉陷水域水質影響因素分析[J].能源環境保護,2005,19(3):62-64.

[6]韓寶平,鄭世書.煤礦開采誘發的水文地質效應研究[J].中國礦業大學學報,1994,23(3):70-77.

[7]錢會,馬致遠.水文地球化學[M].北京:地質出版社,2005:25-88.

[8]張欣,付尚偉,蔡德水,等.濟寧市采煤塌陷地引湖充填復墾模式初探[J].山東國土資源,2012,28(8):42-44.

[9]張中祥,徐建國,彭玉明,等.山東省地下水污染特征與初步評價[J].山東國土資源,2013,29(12):27-32.

技術方法

收稿日期：2016-02-25；

修訂日期：2016-03-21；編輯：王敏

作者簡介：王鵬(1978—)，男，山東濟寧人，工程師，主要從事采煤塌陷地治理工作；E-mail：pxzx2167275@163.com

中圖分類號：P641.8

文獻標識碼：B

Drinking Water Quality Evaluation for the Villages and Towns in Yanzhou Coalfield

WANG Peng

( Jining Management Center of Land Collapse in Coal Mine, Shandong Jining 272100, China)

Abstract:Yanzhou coalfield is one of the important coal bases. The quality of coal resources is good. Large scale development of coal resources in this coalfield has greatly contributed to rapid economic development of south and even the whole Shandong province. However, it also accompanies with a series of negative geological environment problems, such as ground subsidence, ground fissures, water pollution and the destruction of water sources. Yanzhou coalfield is located in the groundwater-enriched Wensi river alluvial fan area with the dense population and prosperous rural economy. Accompanying with continuous expanding scale of coal mining, the surrounding groundwater and soil environment have been seriously polluted. The poor drinking water quality constraints economic development and the livelihoods improvement. Based on the investigation and analysis of drinking water quality of this coalfield, drinking water quality and its distribution have been grasped, relative countermeasures for guranteeing water quality safety and water source have been put forward. It is of considerable realistic significance for improving drinking water quality and living quality and building a harmonious society in the region.

Key words:Drinking water; water quality; evaluation; Yanzhou coalfield