红阳二矿环境水文地质调查报告

红阳二矿环境水文地质调查报告红阳二矿环境水文地质调查报告PAGE/NUMPAGES红阳二矿环境水文地质调查报告目录1前言....................................................................................................................11.1项目来源及主要任务...............................................................................11.2实施的工程量...........................................................................................12现状调查............................................................................................................32.1区域水文地质条件...................................................................................32.2井田水文地质条件...................................................................................32.2.1自然地理..........................................................................................32.2.2含水层水文地质特征......................................................................42.2.3隔水层水文地质特征......................................................................62.2.4地下水补、径、排条件..................................................................72.3具有供水意义的含水层...........................................................................92.4包气带防污性能.......................................................................................92.5周边村镇和煤矿企业供水井调查.........................................................102.6污染源.....................................................................................................103现状水位监测..................................................................................................114源汇项..............................................................................................................114.1补给.........................................................................................................114.2排泄.........................................................................................................124.3地下水动态变化.....................................................................................145环境水文地质问题..........................................................................................16附图附表附件1前言1.1项目来源及主要任务受沈阳煤业集团委托，东北煤田地质局一0三勘探队承担其红阳二矿环境水文地质调查项目。按照北京华宇工程有限公司提出的具体要求，本项目的主要地质任务为:1）现状调查调查区域水文地质条件，井田水文地质条件，调查包气带防污性能，调查井田内村庄和煤矿企业等供水水井情况，调查污染源情况。（2）现状水位监测在第四系潜水布设至少14个水位观测井，监测一个水文年，枯、平、丰三期。（3）地下水流场及污染物运移模型预测在目的含水层渗透系数分区内选择长期水位观测孔，每个井观测一个水文年。调查地下水源汇项，进行地下水均衡初步计算。1.2实施的工程量东北煤田地质局一0三勘探队接受委托后，立即组织水文地质、环境、测量等专业人员分析项目任务、收集相关资料、现场地质勘查等，经过室内分析、综合整理和研究，于2011年12月完成了四个矿区的环境水文地质调查报告。具体实施的工程量为:1）收集以往资料井田勘查报告，井田地质报告，井田矿产资源开发利用 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，煤矿环境保护和治理恢复方案等资料（煤矿提供）区域水文地质普查报告（沈阳幅、辽阳幅）（1:20万）2）本次调查工程量红菱区域地下水相关资料，太子河、沙河水位、流量资料。（辽宁省水1文水资源勘测局提供）沈阳地区降水、蒸发资料（2008-2010年）（沈阳气象台提供）红阳二矿区域红菱堡村等共计28口井水位或水量资料红阳二矿区共2次包气带渗水试验2现状调查2.1区域水文地质条件红阳二矿属沈阳煤业集团红阳煤田。红阳煤田位于沈阳市南，北起苏家屯，南至辽阳市，东自烟台煤矿，西止永乐。南北长50km，东西宽15km，面积为750km2。区内地势平缓，东北高而西南低，微向西南倾斜。地面坡降较小，由东北向西南约0.1~1/1000，地表径流及排泄条件不佳。主要水系为太子河，流经区域之南缘，河床宽250~400m，水深3~10m，最大流量为18100m3/s，最小流量为1.71m3/s，为常年流水河流。次为季节性的沙河，侵蚀基准面为0.50m，丰水期最大流量4680m3/s，最小流量11.3m3/s，最高（低）洪水位31.03（20.49）m。区域内含水层主要有新生界第四系、第三系的松散层孔隙水；中生界侏罗系下统砂岩、砾岩层间裂隙水；古生界二叠系、石炭系、奥陶系及岩浆岩等层间裂隙水和岩溶水。其富水性除孔隙水和岩溶水属强含水层外，其它皆为弱含水层。而诸含水层之间几乎均有隔水层存在，无明显的水力联系。2.2井田水文地质条件2.2.1自然地理1）地形地貌红阳二矿地处辽河平原东部，浑河、北沙河冲积平原前缘，地势平坦，地形简单。地表东北偏高，标高一般+30～+40m，西南偏低，一般+20～+30m。农田以稻田为主，旱田为辅。2）气象本区属温带大陆性季风气候，冬季多西北风，夏季多东南风。最高气温+38℃，最低气温-30℃，年平均气温+8℃。年最大降雨量1055mm，年最3小降雨量470.5mm，平均降雨量达700mm，雨量集中在7、8月份。冻结期为每年11月到翌年4月，冻结深度为1.2~1.3m。3）水文北沙河从井田上方通过。北沙河系太子河一级支流，源头在本溪石桥子张其寨、海浪及抚顺东部山区，全长117公里，流经红阳二矿区9公里。该河床宽10～100m，水深1～2m，终年流水，但流量随季节变化较大，区内最大流量1590m3/s。水位随季节变化，最高洪水位+37.47m。红菱煤矿井田处于北沙河下游，河道弯曲，治理较差，每到汛期河水猛涨，历史上曾多次泛滥成灾，对矿井安全有一定威胁。4）土壤与植被红阳二矿位于沈阳市苏家屯区红菱堡镇，属于辽河冲积平原地区，第四系冲积层厚度80～150m，底部由砾石和砂砾组成，中部为粗砂、中砂间夹5～7层淤泥质粘土，呈透镜体，上部为亚砂土、亚粘土和腐植土。上部粘土及腐殖土层厚约10～15m。矿区处于低缓平地上，受侧流水和地下水的影响，形成潮棕壤。河流两岸分布着草甸土。部分耕地在长期水耕熟化条件下形成了水稻土。土壤有效氮肥力水平较高，全区平均含量为98.96mg?kg-1，土壤有效磷含量递增，平均含量11.61mg?kg-1，土壤有效钾平均含量79.90mg?kg-1。矿区内大量分布农田，主要以水田和旱地为主。区内林木种植较少，无大量林地覆盖区域，主要为公路两侧的绿化树，以杨树和柳树为主，少量荆条、胡枝子和紫穗槐等灌木。2.2.2含水层水文地质特征1）第四系松散孔隙承压强含水层第四系地层在井田区普遍发育，厚度一般在110～120m。由上而下为粘土、亚粘土砂及砂砾石组成。中夹不大稳定的黑色、灰绿色淤泥质粘土3～47层。其中砂、砂砾石层为含水层，厚80～95m。该含水层含水丰富，单位涌水量7.587L/s·m，渗透系数为9.766m/d，静止水位深度2～6m，年变幅3m左右，地下水流动速度为5.486m/d，流动方向为240°，水力坡度0.003～0.008，地下水温9～13°C。该地下水主要靠大气降水和地表水系补给。地下水水质类型为重碳酸镁钙钾钠型水，PH7.4，总硬度8.16mg/L，矿化度198mg/L。2）侏罗系裂隙承压弱含水层侏罗系地层超覆于煤系顶部，由粉砂岩、砂砾岩、砾岩、火山碎屑岩组成，全厚100～350m，坚硬、裂隙不发育，透水性弱，单位涌水量0.00413L/s·m，渗透系数为0.00604m/d。3）石盒子组裂隙压弱含水层石盒子组连续沉积在山西组之上，全厚630m，由泥岩、粘土岩、中细粒砂岩组成。A、B层粘土层为良好隔水层，砂岩坚硬致密，裂隙不发育，透水性弱，单位涌水量0.00413～0.00196L/s·m。4）山西组和太原组煤系承压弱含水层该层由泥岩、粉砂岩、煤层、砂岩、粘土岩组成，全厚180～195m。泥岩、粘土岩、煤层都为隔水层，其它岩层致密坚硬不易透水。单位涌水量0.0006～0.0033L/s·m。5）本溪组裂隙压弱含水层由砂岩、粉砂岩、泥岩、灰岩、粘土岩组成，全厚90～120m，其中发育4～5层灰岩，厚度较薄，一般3～5m，岩质致密、透水性弱，单位涌水量0.002～0.0038L/s·m。6）奥陶系裂隙岩溶水本层灰岩含水性较复杂，岩体中一般古岩溶比较发育，含水较大，一旦涉及必然威胁矿井安全。本井田深部奥陶系灰岩的含水情况尚未有详细5了解。7）断层水F19断层：该断层分布在井田西南侧，走向延伸6.5km，破碎带宽40～50m，落差80～120m，走向N40°E，该断层控制程度较高，是一张性正断层。南一区一道（-425m）中石门穿过该断层破碎带时发生大量涌水，1976年10月15日测得涌水量为2.46L/s。南一区零道（-380m）二石门过该断层破碎带时多处涌水或淋水，1982年3月10日在9号点实测涌水量0.83L/s。红阳三矿勘探期间，经866孔抽水实验证明，该断层导水但导水性较弱。北风井断层：该断层为正断层，井田内延长3km，破碎带宽50～100m，是导水断层。该断层切割侏罗纪地层，生产中北三区回风巷多处淋水，北四采区一道回采工作面多处涌水、淋水都说明北风井断层导水性很强。2.2.3隔水层水文地质特征根据地质勘探及抽水试验资料，在水文地质条件的垂直分带上可划分为5个隔水层。1）第四系顶部粘土、亚粘土隔水层该层在本井田区普遍发育，厚度一般在110～120m。由上而下为粘土、亚粘土砂及砂砾石组成。中夹不大稳定的黑色、灰绿色淤泥质粘土3～7层，其中粘土层为隔水层，厚约10～15m。2）侏罗系泥岩段隔水层侏罗系地层超覆于煤系顶部，由粉砂岩、砂砾岩、砾岩、火山碎屑岩组成，全厚100～350m，坚硬、裂隙不发育，透水性弱。底部为隔水层，主要有砾岩层，砾石成分石灰岩砾，紫红色泥质胶结，厚为20～30m。3）石盒子组粘土段隔水层石盒子组连续沉积在山西组之上全厚630m，由泥岩、粘土岩、中细粒砂岩组成。A、B层粘土层为良好隔水层，厚度约8～10m。64）山西组和太原组泥岩段隔水层该层由泥岩、粉砂岩、煤层、砂岩、粘土岩组成，全厚180～195m。泥岩、粘土岩、煤层都为隔水层，厚度约30～40m。5）本溪组粘土隔水层由砂岩、粉砂岩、泥岩、灰岩、粘土岩组成，全厚90～120m，其中泥岩、粘土岩为隔水层，厚度约10～15m。分布于井田全区，对奥陶系溶隙水能起到隔水作用。2.2.4地下水补、径、排条件（1）第四系地下水1）地下水的补给井田内第四系地下水的补给以垂向补给为主，侧向补给为辅。主要有大气降水入渗补给、水田及渠道水回渗补给、地下水侧向径流补给和开采激发补给。①大气降水入渗补给大气降水量，在一定程度上可以反映出地下水的丰富与否。它的入渗补给量和降水的强度、地表岩性、地形等条件有直接的关系。区内降水量集中在6～9月份，占全年总量的72.86%，因降水强度具有时间上的集中性，相应的对地下水的补给形成了季节性变化，即6～9四个月是补给地下水的主要时段。此外，降水入渗补给还和地形、地质等条件有着密切联系，例如地形平坦地段地面坡降小，利于入渗。入渗补给还和地形、地质等有着密切联系，例如地形平坦地段地面坡降小，利于入渗补给，表层覆盖粘性土层薄利于入渗补给。②水田及渠道水回渗补给井田内稻田分布面积广，引水浇灌时间自四月下旬到十月上旬，时间长达6个月，其中纯灌溉天数109天。自四月下旬开始泡田后，地下水受7到稻田水回渗补给，水位开始上升。5～6月是稻田强灌期，在其影响下，地下水位出现峰值。③含水层侧向径流补给由于受地势东高西低的控制，井田内第四系地下水总体流向是从东北向西南，含水层侧向补给区为东部、北部。由于矿区自备水源地长期开采地下水，在局部地区形成了降落漏斗，改变了地下水的天然流动状态，为了达到新的动态均衡，加快了漏斗区垂向量入渗补给、周边的渗流补给、河流的渗漏补给、下部含水层的越流补给和因地下水位埋深增大而减少的地面蒸发排泄。2）地下水径流井田内第四系含水层颗粒粗，补给条件好，水力坡度较大，渗透性能强，地下水径流畅通，交替循环积极。3）地下水的排泄地下水的排泄方式有人工开采，地下径流、河流排泄和蒸发消耗等。①人工开采指工、农业用水所开采的地下水，是目前区内地下水最主要的排泄量。随着工业发展对地下水需求量的增加，农业用地的减少对地下水需求量的减少，这种排泄量在不断的变化。②侧向径流排泄井田内地下水从西南边界流出本区，是地下水的排泄途径之一。③河流排泄北沙河从井田上方通过，全长117公里，流经红阳二矿区9公里，补给沙河是地下水的排泄途径之一。沙河河床宽10～100m，水深1～2m，终年流水，流量受水库调节。④蒸发排泄8包括地下水蒸发和植物蒸腾两部分排泄的量。2）基岩地下水基岩含水层补给和排泄主要在各含水层之间的越流，由于井田各含水层含水性和渗透性均较小，之间均发育有较好隔水层，断层导水性亦较差，故越流量较小。径流条件差。部分基岩出露地区接受大气降水补给，一些地区以泉的形式排泄。2.3具有供水意义的含水层矿区具有供水意义的含水层为第四系，与相邻的各含水层没有直接的水力联系，第四系等水位图及数据汇总表见附件。2.4包气带防污性能区内地下水平均埋深6m，包气带岩性从上到下主要为亚粘土和淤泥质亚粘土，通过双环渗水试验获得渗透系数平均值0.4985m/d。1试验点位于矸石山西南侧草地上，经度41525010，纬度4601311，高程31.5m。2试验点位于工业广场矿井污水排放口西南侧稻田内，经度41525968，纬度4600664，高程31.3m。结果见表2-1、表2-2，详见附件。表2-1矸石山试验点渗水试验结果时间内环水位变化渗入体积m3内环底面积m2渗透系数m/s10分钟0.8cm3.14×2×0.0083.14×0.1252×-50.1251.3331010分钟0.4cm3.14×0.1252×0.0043.14×0.12526.667×10-610分钟0.4cm3.14×2×0.0043.14×0.1252×-60.1256.6671010分钟0.4cm×2×0.0043.14×0.12526.667×-63.140.1251010分钟0.3cm3.14×0.1252×0.0033.14×0.12525×10-610分钟0.2cm3.14×2×0.0023.14×0.1252×-60.1253.3331010分钟0.2cm3.14×2×0.0023.14×0.1252×-60.1253.3331010分钟0.2cm3.14×0.1252×0.0023.14×0.12523.333×10-6平均渗透系数4.5416×10-6m/s，0.392m/d91167m3/d。洗煤废水经二级沉淀表2-2工业广场试验点渗水试验结果时间内环水位变化渗入体积m3内环底面积m2渗透系数m/s10分钟1cm×2×0.013.14×0.1252×-63.140.12516.6671010分钟0.5cm×2×0.0053.14×0.1252×-63.140.1258.3331010分钟0.2cm3.14×2×0.0023.14×0.1252×-60.1253.3331010分钟0.2cm3.14×2×0.0023.14×0.1252×-60.1253.3331010分钟0.2cm3.14×2×0.0023.14×0.1252×-60.1253.33310平均渗透系数6.9998×10-6，m/s0.605m/d2.5周边村镇和煤矿企业供水井调查本次收集和调查矿区供水井2口，周边村镇及企业水源井26口，见附表。2.6污染源1）红阳二矿工业广场污水排放口，位于工业广场东北侧，主要排放处理后的各种污水。矿山排出的地下水不含有其他有毒有害污染物，直接用作矿山道路的除尘和农田灌溉。生活污水经污水管网收集后进入污水处理系统调节水池，然后进入地埋式一体化污水处理装置，处理后的水质指标SS≤70mg/L、COD≤70mg/L、BOD5≤20mg/L、氨氮≤15mg/L、pH值6～9，满足《污水综合排放 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 》(GB8978～1996)中的一级排放标准，经排污口直接排入沙河，无专门排污渠道，排放量后回用至洗选系统，无废水排放。2）评价区范围内无专门排污渠，没有小型河流水库。3）评价区总面积85.62km2，其中农业用地面积64.02km2，主要为水田和旱田，分别为32.51km2，29.42km2，另外有很少量林地和草地。水田主要种植水稻，多使用二胺，尿素，氯化钾，亩均使用量70~100斤。旱田主要种植玉米，多使用高磷钾复合肥和尿素，亩均使用量80~100斤。4）红阳二矿矸石山位于工业广场西侧，现堆积面积19700m3，堆积高度42m，体积18万m3。底部铺设0.3m经碾压的粘土做防渗层，有效的防10止了地表水的渗漏。现状水位监测本次调查13个水位监测孔，详见附表。源汇项4.1补给按井田边界外推2km为评价区范围，红阳二矿评价区总面积85.62km2。（1）大气降水补给本区多年平均降水量700mm。沙河两岸地表岩性以中细砂、中细砂含砾为主，面积约1.51km2，大气降水的渗入条件较好，其渗入系数可达0.4。其它地区地表岩性为亚粘土、亚砂土，不利于入渗，但是本区地势较平坦，地表径流较缓，为降水渗入创造了良好的条件，渗入系数按0.16，除去房屋、柏油路的覆盖面积，该地段面积约66.56km2。则工作区大气降水的渗入量为2.158×1043，见表。m/d2-3表2-3大气降水补给计算表面积F降水量P入渗系数入渗量（m3）渗入地段/d（mm）αQ降=F·P·α/365（km2）沙河两岸1.517000.401.158×103其它66.567000.162.042×104合计68.072.158×104（2）稻田和渠道水的回归渗入评价区水田面积约32.51km2，稻田水的灌溉定额达1200m3/亩年。根据水利部门1980年在浑河灌区水田的现场试验资料，水田及渠道水的渗漏量达66.2%。则评价区稻田和渠道水的渗入量（Q）为1.062×105m3/d。浇灌时间自四月下旬到十月上旬，时间长达6个月。纯灌溉天数按每月18天，共108天计算。113）地下水侧向径流补给地下水整体流向为东北向西南，评价区东部、北部断面是主要侧向径流补给段。其补给量为6.48×104m3/d，见表2-4。表2-4地下水侧向补给计算表断面长度含水层厚度水力坡度I渗透系数补给量B（m）H（m）K（m/d）Q侧=B·H·I·K13000850.0069.7666.48×1044.2排泄工作区地下水均埋藏于粘性土覆盖层下部砂砾卵石层中，水位距地表2.2-12m，平均6m，相对于地下水极限蒸发深度（3~5m），天然蒸发排泄是少量的，而主要是人为开采、地下径流和河流的排泄。（1）工矿企业及生活用水，总计9580m3/d，见表2-5、2-6。表2-5矿区供水井供水量表名称经度、纬度供水能力供水时间取水量红阳二矿供水井141525530.42，4601180.77980m3/24h/d1920m3/dh红阳二矿供水井241525321.79，4601189.29980m3/24h/d1920m3/dh（2）农业用水沈阳地区水作灌溉定额1200m3/亩?a，旱作灌溉量500m3/亩?a。评价区主要是水田和旱田，水田约32.51km2，旱田约29.42km2，农业灌溉取水2.208×105m3/d。3）地下水径流排泄地下水整体流向为东北向西南，评价区西部、南部断面是主要侧向径流排泄段。其排泄量为4.98×104m3/d，见表2-7。表2-7地下水侧向补给计算表断面长度B含水层厚度水力坡度I渗透系数排泄量（m）H（m）K（m/d）Q排=B·H·I·K15000850.0049.7664.98×10412表2-6周边村镇供水井供水量表水井名称位置（经度、纬度）供水量烟台村供水井141523855，4600654100m3，，3/h2h/d200m/d烟台村供水井241523342，4599949100m3，，3/h2h/d200m/d西羊角村西三矿水井41522286，459807680m3，，3/h4h/d320m/d西羊角村供水井41523343，459745570m3，，3/h2h/d140m/d东羊角村供水井41523714，459688060m3，，3/h2h/d120m/d二十家子村供水井41525582，459731060m3，，3/h2h/d120m/d南红菱堡村供水井241526234，460207680m3，，3/h8h/d640m/d西大堡村供水井141520702，459517680m3，，3/h4h/d320m/d西大堡村供水井41521667，459546580m3，，3/h4h/d320m/d东大堡村供水井41521602，459440480m3，，3/h3h/d240m/d北青堆子村供水井41520251,4598300100m3，，3/h4h/d400m/d浪子村供水井41526679,459828060m3，，3/h2h/d120m/d北红菱堡村供水井41525753,4602542100m3，，3/h2h/d200m/d张良堡村供水井41525709，460472180m3，，3/h2h/d160m/d史三家子村供水井41526774，460500680m3，，3/h2h/d160m/d南树村供水井41529011，460407680m3，，3/h2h/d160m/d东大堡村供水井41521602,459440480m3，，3/h2h/d160m/d小欲忠堡村供水井41521432,459865660m3，，3/h4h/d240m/d北树村供水井41527941,460443080m3，，3/h2h/d160m/d吉祥村供水井41526919,460391880m3，，3/h2h/d160m/d金家子村供水井41523592,4603520100m3，，3/h2h/d200m/d大欲忠堡村村供水井41522082,459909680m3，，3/h2h/d160m/d佟三家子村供水井41520266,459942780m3，，3/h2h/d160m/d龙家甸子村供水井41519414,459675280m3，，3/h2h/d160m/d杨甸子村供水井41518761,459545980m3，，3/h2h/d160m/d东广善屯村供水井41519270,459350380m3，，3/h2h/d160m/d小山东堡村村供水井41520509,4593084100m3，，3/h2h/d200m/d（4）沙河排泄水力梯度I=（地下水水位-河流水位）/距离=0.04，河床渗透系数K取20m/d，枯水期河断面宽10m，水位高1m，丰水期河断面宽100m，水位高132m，河流长度18km，则沙河枯水期排泄量Q为1.469×105m3/d，丰水期排泄量为1.44×106m3/d。（5）蒸发排泄本区第四系水位埋深2~12m，根据近三年沈阳地区气象资料，蒸发量较大。依据其年蒸发平均值895mm，估算本区蒸发排泄量为1.837×105m3/d。4.3地下水动态变化根据观测孔水位资料，选取区内3个位置，编制了水位变化曲线，见图2-1~2-4。由图看出，3年的水位变化曲线形态其本一致，受降水量影响明显。红菱观测点第四系地下水位高程35333129m/27程高25位水2321191715123456789101112月份2008年水位2009年水位2010年水位图2-1红菱观测点第四系地下水位变化曲线14前达连观测点第四系地下水位35333129m/27程高25位水2321191715123456789101112月份2008年水位2009年水位2010年水位图2-2前达连观测点第四系地下水位变化曲线南红菱堡观测点第四系地下水位35333129m/27程高25位水2321191715123456789101112月份2008年水位2009年水位2010年水位图2-3南红菱堡观测点第四系地下水位变化曲线15343230/程高28位26水242220红阳二矿地区第四系地下水位与降水量、蒸发量关系图（2010年）400350m300m/250量发200蒸、150量100水降500123456789101112月份前达连观测点第四系地下水位红菱观测点第四系地下水位南红菱堡观测点第四系地下水位降水量蒸发量图2-4红阳二矿区第四系地下水位与降水量、蒸发量关系图（2010年）环境水文地质问题根据区域水文地质普查报告（1:20万沈阳幅）、辽宁省下辽河平原区域水文地质普查报告，及本次水样检测结果，区内第四系含水层地下水水质较好，一般水中各离子含量均不超过国家标准，矿化度都为小于0.5g/L的淡水，都可以作为生活用水。区内农村供水井均取自此含水层水，人畜直接饮用多年，没有发现天然劣质水及地方病。自煤矿开采，在矿区开凿2口水源井，供矿区生产生活用，根据收集和调查的资料，矿井开采与区内村民水源井的水位变化无因果关系，水源井水位并未因为开采而逐年下降。区内没有其他特殊人类活动影响地下水。16