1、2.補(bǔ)、逕、排條件（1）補(bǔ)給條件勘探區(qū)北部大片奧陶系碳酸鹽裸露，據(jù)以往勘查資料統(tǒng)計(jì)，壽陽(yáng)縣北部灰?guī)r裸露區(qū)面積為128km2，其中對(duì)勘探區(qū)直接影響的碳酸巖裸露區(qū)面積為21 km2。由于受多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，而且后期受風(fēng)化、剝蝕作用，節(jié)理、裂隙十分發(fā)育，多為張性垂直裂隙，寬數(shù)毫米至數(shù)厘米，局部地段可見(jiàn)溶孔、溶洞等，這些裂隙巖溶為大氣降水入滲、地下水運(yùn)移和儲(chǔ)存提供了良好的通道和空間。根據(jù)地下水位觀測(cè)資料，2001年5月，北部補(bǔ)給區(qū)附近S8號(hào)孔水位標(biāo)高為615.858，陳家河村附近水1號(hào)孔水位標(biāo)高為609.897m，地下水自北向南沿地層傾向補(bǔ)給勘探區(qū)含水層。由于任家店背斜附近構(gòu)造裂隙發(fā)育，地下水在該處

2、富集。（2）逕流、排泄條件由于壽陽(yáng)縣一帶為單斜型蓄水構(gòu)造、北部奧灰?guī)r裸露區(qū)灰?guī)r接受大氣降水入滲補(bǔ)給后，沿傾向自北向南逕流，至壽陽(yáng)縣一帶受埋葬條件控制，轉(zhuǎn)為自西向東，與壽陽(yáng)縣西部側(cè)向補(bǔ)給地下水匯流，并沿地層走向向東逕流排泄。（三）礦泉水水文地質(zhì)條件1.礦泉水賦存條件礦泉水井位于壽陽(yáng)盆地北部，任家店背斜軸部附近。02f2頂界面埋深394m，水位埋深約466.33-466.83m,主要含水介質(zhì)為上馬家溝組三段（02S3）、上馬家溝組二段（02S2）角礫狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。由于該井位于任家店背斜軸部附近，構(gòu)造裂隙相對(duì)發(fā)育，據(jù)鉆孔巖心裂隙統(tǒng)計(jì)，裂隙率達(dá)13.5%，富水性較強(qiáng)。據(jù)抽水試驗(yàn)資料，該井單位涌水

3、量達(dá)14.60L/s.m，經(jīng)水質(zhì)化驗(yàn)礦化度為504.4-538mg/1，總硬度為313.5-322.17 mg/1，鍶含量2.63-2.85 mg/1，水化學(xué)類型為HCO3SO4-CaMg型，符合國(guó)家飲用天然礦泉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。2.礦泉水成因分析該礦泉水是在其特有的地質(zhì)構(gòu)造、地層、巖性及水文地質(zhì)條件下，地下水與周圍介質(zhì)長(zhǎng)期作用的結(jié)果。（1）礦泉水形成的地質(zhì)條件中奧陶統(tǒng)海相碳酸鹽巖為提供該礦泉水井鍶元素物質(zhì)來(lái)源的母巖。統(tǒng)計(jì)資料表明，地殼上部鍶元素平均約為375ppm，海相碳酸鹽巖富含菱鍶礦（SrCO3）、天青石（SrCO4）等礦物，使其鍶含量可達(dá)2000ppm。在堿土金屬族元素中鍶的化學(xué)性質(zhì)比鈣還要

4、活潑，只要暴露在空氣中就會(huì)迅速被氧化。因此地表雖有大面積海相碳酸鹽巖裸露，氧化后易溶于水被帶走，井長(zhǎng)期淋濾后裸露灰?guī)r中的鍶含量變得極少，故地表水中不易形成鍶礦泉水。任家店SG-11號(hào)水井附近碳酸鹽巖埋深394m，含鍶礦物不具備被氧化的條件，為該處形成鍶礦泉水提供了物質(zhì)條件。（2）礦泉水形成的水文地質(zhì)條件富鍶巖石地區(qū)能否形成含鍶礦泉水，很重要的因素決定于水的侵蝕性以及地下水循環(huán)交替條件等因素。水的侵蝕主要取決于水中游離CO2含量。水源地地下水主要受北部碳酸鹽巖裸露區(qū)大氣降水入滲補(bǔ)給，游離CO2隨大氣降水進(jìn)入巖石裂隙，溶解巖石中的含鍶礦物，使地下水中鍶含量不斷增加。由于任家店背斜軸部附近巖石破碎，

5、構(gòu)造裂隙相對(duì)發(fā)育，地下水相對(duì)富集。據(jù)抽水試驗(yàn)資料，SG-11號(hào)水井單位涌水量達(dá)14.601/s.m，停泵后2小時(shí)內(nèi)水位恢復(fù)穩(wěn)定，反映了該處地下水循環(huán)交替條件較好。由于地下水循環(huán)交替條件好，使補(bǔ)給區(qū)地下水中游離CO2源源不斷地進(jìn)入勘探區(qū)，經(jīng)與圍巖作用使鍶元素不斷被溶解、富集，形成含鍶礦泉水。3.礦泉水動(dòng)態(tài)特征動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料表明，SG-11號(hào)水井全年水位較為穩(wěn)定。SG-11號(hào)水井水位動(dòng)態(tài)曲線屬氣象-逕流型，水位滯后降水約20-30天。巖溶水位從5月末降低至全年最低點(diǎn)標(biāo)高607.136m.7、8、9三月為集中降雨期，水位開始上升，10月末上升至最高點(diǎn)標(biāo)高607.636m。10月以后因降水量減少，全區(qū)水

6、位又逐漸下降，以后一直在低水位波動(dòng)。因此本區(qū)在2-6月為枯水期，7-10月為豐水期，11-1月為平水期，最高水位與最低數(shù)位相差0.5m,水溫17。4.環(huán)境同位素特征經(jīng)取樣化驗(yàn)，SG-11號(hào)水井水樣環(huán)境同位素氚（T）與14C值明顯高于南部SG-4號(hào)孔，表明SG-11號(hào)水井水源主要受北部大氣降水入滲補(bǔ)給，其T與14C值較大，相對(duì)年齡較新；而南部鉆孔由于受西部遠(yuǎn)途徑側(cè)向補(bǔ)給影響，其（T）與14C值較小，相對(duì)年齡較老。三、礦泉水水文地球化學(xué)特征及水質(zhì)評(píng)價(jià)（一）礦泉水水文地球化學(xué)特征礦泉水化學(xué)成份得形成與分布是在地質(zhì)水文地質(zhì)條件及物理化學(xué)平衡等因素的綜合作用下元素遷移的結(jié)果。在很大程度上，巖溶水的化學(xué)成

7、份取決于補(bǔ)給水的化學(xué)成份和含水介質(zhì)的物質(zhì)成份。該礦泉水含水介質(zhì)為中奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖與硫酸鹽巖混合的海相沉積建造。SG-11號(hào)水井中奧陶統(tǒng)灰?guī)r主要礦物成份為方解石、白云石及石膏，它們的溶解決定了巖溶水中主要陽(yáng)離子為Ca2+(83.20-85.38mg/l)及Mg2+(25.4O-26.46mg1)，Na+(8.609.2Omg1)次之；主要陰離子為HCO3-(239.49254mg1)及SO42-(104.59114mg1)，C1-(8.9016.05mg1)次之。PH值77.70，礦化度504.1-538mgl，總硬度313.50-322.17mg1,水溫17。屬低礦化度鈉含量低的中偏堿性水。此

8、外，水中還有多種對(duì)人體健康有益的微量元素和組份，如鉬、鋅、硒、鋰、鐵、錳、偏硅酸、游離二氧化碳等，其中鍶含量為2.632.856mg1，達(dá)到國(guó)家飲用天然礦泉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB85371995)。(二)礦泉水水質(zhì)檢測(cè)及評(píng)價(jià)1、水質(zhì)檢測(cè)壽陽(yáng)縣任家店村SG-11號(hào)水井的水質(zhì)檢測(cè)是依據(jù)國(guó)家飲用天然礦泉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB537-1995)未進(jìn)行的，通過(guò)對(duì)枯水期、豐水期、平水期三批水樣的采集，系統(tǒng)全面檢測(cè)了六十多個(gè)項(xiàng)目，每批樣品均由專業(yè)技術(shù)人員按有關(guān)規(guī)程采集和送檢。承擔(dān)水質(zhì)檢測(cè)的單位地礦部礦泉水檢測(cè)中心、地礦部山西省中心實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)太原監(jiān)測(cè)站、壽陽(yáng)ZY_生防疫站等單位對(duì)該井水樣進(jìn)行了全面的水

9、化學(xué)全分析、微量元素分析、污染物分析、微生物分析，水質(zhì)分析結(jié)果編制成七類表。（2）礦泉水質(zhì)量綜合評(píng)價(jià) 根據(jù)上述水質(zhì)分析結(jié)果，按飲用天然礦泉水國(guó)標(biāo)（GB8537-1995）對(duì)壽陽(yáng)縣任家店村SG-11號(hào)水井的水質(zhì)評(píng)價(jià)如下：礦泉水無(wú)色、無(wú)味、無(wú)異物、清澈透明、口感純正清涼，水溫17，PH值7-7.70，屬弱堿性冷水；礦泉水總硬度313.5322.17mg/l，礦化度504.1-538mg/l，水化學(xué)類型為HCO3SO4CaMg型水；平、枯、豐水期水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果表明，其主要組份的含量變化范圍小于20%（見(jiàn)表9），說(shuō)明礦泉水井水化學(xué)動(dòng)態(tài)相對(duì)穩(wěn)定；礦泉水中污染物、微生物含量均符合國(guó)家規(guī)定的飲用天然礦泉水標(biāo)準(zhǔn)

10、；鍶含量平均值2.739mg/l，達(dá)到GB8537-1995礦泉水標(biāo)準(zhǔn)的界限指標(biāo)，同時(shí)各種限量組分含量均未超過(guò)礦泉水標(biāo)準(zhǔn)。礦泉水中還含有偏硅酸、鉬、鋅、氟、硒、鋰、鐵、錳、游離CO2等多種對(duì)人體健康有益的微量元素和組分，且該種礦泉水鈉含量8.60-9.20mg/l，屬鈉含量低的礦泉水；根據(jù)GB8537-1995標(biāo)準(zhǔn)，壽陽(yáng)縣任家店村SG-11號(hào)水井礦泉水可命名為含鍶型重碳酸硫酸鈣鎂型飲用天然礦泉水。以組分平均值表示其化學(xué)庫(kù)爾洛夫式：式中：M礦化度（mg/l）； T水溫（）。四、礦泉水允許開采量評(píng)價(jià)（一）允許開采量的確定地下水的允許開采量是指在一定的經(jīng)濟(jì)條件下，用合理的開采方法，在開采期不發(fā)生危害

11、性的環(huán)境水文地質(zhì)問(wèn)題的前提下，允許開采的水量。 由于礦泉水開采需水量為151.2m3/d，將需水量作為允許開采量。（二）總補(bǔ)給量及可開采資源量計(jì)算根據(jù)第三水文地質(zhì)隊(duì)于1991-1998年在壽陽(yáng)縣一帶進(jìn)行的供水勘查成果，壽陽(yáng)縣北部奧灰?guī)r裸露區(qū)面積為128Km2，其中直接補(bǔ)給水源地的面積約為21Km2。采用入滲系數(shù)法計(jì)算北部大氣降水入滲總補(bǔ)給量，將直接補(bǔ)給勘探區(qū)的補(bǔ)給量作為可開采資源量。降水入滲系數(shù)采用供水勘查均衡成果0.263，有效降水系數(shù)取0.85，降水量取枯水年降水量0.4091m/a（見(jiàn)表10）。壽陽(yáng)縣各特征年降水量統(tǒng)計(jì)表 表10特征年（保證率）枯水年（75%）平水年（50%）豐水年（25

12、%）特枯年（97%）降水量（mm）409.1479.9540.1296.3計(jì)算公式：式中：Q補(bǔ):北部大氣降水入滲總補(bǔ)給量（m3/d）； Q開:勘探區(qū)可開采資源量（m3/d）；P：枯水年降水量（0.4091m/a）； F1：北部灰?guī)r裸露區(qū)面積（）；F2：對(duì)勘探區(qū)直接補(bǔ)給的灰?guī)r裸露區(qū)面積（）； ：降水入滲系數(shù)（0.263）； ：有效降水系數(shù)（0.85）。計(jì)算結(jié)果：Q補(bǔ)=32071.6m3/dQ開=5261.8m3/d (三) SG-11號(hào)礦泉水井抽水試驗(yàn)及水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算 根據(jù)氣象及地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料,SG-11號(hào)水井水位5月份為全年最低，4、5、6月份為全年枯水期，因此抽水試驗(yàn)選在5月份進(jìn)行。2

13、001年5月3日5月7日對(duì)該井進(jìn)行穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)，歷時(shí)75小時(shí)。抽水設(shè)備為QYDB型潛水泵，用三角堰觀測(cè)流量，電測(cè)水位儀觀測(cè)水位，并同時(shí)觀測(cè)水溫和水質(zhì)變化情況。該井地下水靜水位604.656m，最大出水量542.5m3/d（受抽水設(shè)備的限制，最大出水量只能達(dá)到542.5m3/d）,降深0.43m;出水量151.2m3/d時(shí),降深僅0.034m(見(jiàn)圖8、表11)。三次降程水位穩(wěn)定時(shí)間均達(dá)24小時(shí)，水位、流量誤差均在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。Q-S曲線正常，為一拋物線型。抽水試驗(yàn)過(guò)程中，水質(zhì)一直清澈透明，水溫17。停泵后2小時(shí)，水位即恢復(fù)到604.656m。 任家店SG-11號(hào)水井抽水試驗(yàn)成果表 表11降

14、程流量動(dòng)水位（m）降深（m）單位涌水量（l/sm）延續(xù)時(shí)間（h）穩(wěn)定時(shí)間（h）（L/s）（m3/d）162795425604226043014602524238943364604495016124192524317511512604622003451502524根據(jù)抽水試驗(yàn)成果，用解析法計(jì)算，得礦泉水井奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組含水層滲透系數(shù)（k）為4.666m/d，影響半徑（R）為9.288m。礦泉水井允許開采量評(píng)價(jià)1992年10月9日10月12日，第三水文地質(zhì)隊(duì)對(duì)SG-11號(hào)水井進(jìn)行了一次抽水試驗(yàn)，最大出水量463.62m3/d，降深0.428m。本次抽水試驗(yàn)水量有所增加，水位降深變化不大,說(shuō)明

15、任家店背斜附近地質(zhì)水文地質(zhì)條件穩(wěn)定。北部大氣降水入滲總補(bǔ)給量為32071.6m3/d，勘探區(qū)可開采資源量為5261.8m3/d，151.2m3/d允許開采量?jī)H占可開采資源量的2.87%，有足夠的補(bǔ)給保證。據(jù)壽陽(yáng)縣19652001年三十七年降水量統(tǒng)計(jì)資料，2001年降水量為308.0mm，保證率達(dá)92%，接近特枯年，且將抽水試驗(yàn)實(shí)際最小出水量151.2m3/d作為允許開采量，水位僅下降0.034m,保證程度較高，達(dá)到B級(jí)精度要求。 (五)礦泉水二期遠(yuǎn)景評(píng)價(jià)由于礦泉水井位于任家店背斜軸部附近，構(gòu)造裂隙相對(duì)發(fā)育，富水性較強(qiáng)。隨著礦泉水市場(chǎng)的開發(fā)，二期規(guī)模定為400m3/d。根據(jù)抽水試驗(yàn)成果，采用插值

16、法計(jì)算，出水量為400m3/d時(shí)，水位僅下降0.233m，不會(huì)引起危害性的環(huán)境水文地質(zhì)問(wèn)題。且壽陽(yáng)縣一帶目前尚無(wú)開發(fā)奧灰水的先例，不存在取水影響其它水源地的情況。五、礦泉水衛(wèi)生保護(hù)區(qū)的建立與劃分本礦泉水水源埋藏于奧陶系灰?guī)r中，含水層標(biāo)高315.466-472.066m。補(bǔ)給來(lái)源于壽陽(yáng)縣北部灰?guī)r裸露山區(qū)大氣降水入滲補(bǔ)給，且經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)途逕流，巖溶水自凈能力較強(qiáng)。由于礦泉水井附近奧灰?guī)r埋深394m，地表水不易對(duì)其污染。但為了確保礦泉水的穩(wěn)定和安全開采，必須對(duì)礦泉水開采井建立衛(wèi)生保護(hù)區(qū)?，F(xiàn)結(jié)合本區(qū)地質(zhì)水文地質(zhì)條件及生產(chǎn)井周圍環(huán)境因素，劃分三級(jí)保護(hù)區(qū)(圖9)：級(jí)保護(hù)區(qū)（嚴(yán)格保護(hù)區(qū)）范圍包括生產(chǎn)井外圍半徑15

17、m范圍，嚴(yán)禁建立與礦泉水無(wú)關(guān)的建筑物，禁止無(wú)關(guān)人員居住或逗留，以消除一切可能導(dǎo)致礦泉水污染及妨礙取水建筑物的正常運(yùn)行的不利因素，泵房和廠房嚴(yán)禁堆放雜物，生產(chǎn)井必須封閉，輸出管道定期維修，防止直接污染。級(jí)保護(hù)區(qū)（限制區(qū)）范圍包括礦泉水生產(chǎn)井周圍300m以內(nèi)的地帶，在此范圍內(nèi)，不得設(shè)置居住區(qū)和工廠、廁所、水坑，不得堆放垃圾、廢渣或鋪設(shè)污水管道。嚴(yán)禁使用農(nóng)藥、化肥，并不得有破壞水源地水文地質(zhì)條件的活動(dòng)。級(jí)保護(hù)區(qū)（監(jiān)察區(qū)）范圍包括礦泉水資源補(bǔ)給和形成的北部山區(qū)及勘探區(qū)，在此范圍內(nèi)只允許對(duì)礦泉水水源地衛(wèi)生情況沒(méi)有危害的經(jīng)濟(jì)技術(shù)活動(dòng)。北部山區(qū)沒(méi)有工廠，不存在污染問(wèn)題，這些對(duì)礦泉水資源的保護(hù)極為有利。應(yīng)禁止

18、在北部補(bǔ)給區(qū)及勘探區(qū)內(nèi)開采奧灰水。六、勘查工作質(zhì)量評(píng)述1.礦泉水生產(chǎn)井質(zhì)量評(píng)述開采井位于任家店村西石門河邊，井深791.99m。1992年3月15日開工至1992年9月6日完工。上部第四系及石炭一二疊系采用無(wú)巖芯鉆進(jìn)方法，開孔口徑311mm，下入直徑273mm無(wú)縫鋼管，并進(jìn)行永久性封閉止水。含煤地層采用244mm口徑，下入直徑219mm無(wú)縫鋼管。下部奧陶系采用取芯鉆進(jìn)方法，峰峰組采用1 68mm口徑，下入直徑168mm無(wú)縫鋼管，并采用425#礦渣硅酸鹽水泥和食鹽配制的快干水泥進(jìn)行永久性封閉止水。三次封閉止水均經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的檢驗(yàn)，質(zhì)量合格。底部灰?guī)r段采用127mm口徑，下入直徑108mm花管(如圖1

19、 0所示)。2001年初，經(jīng)酸化后底部含水層被疏通，井壁完整。根據(jù)測(cè)井解釋成果，該井含水層位置為602.40603.2Om(O2S3)及7 5 84 O一75 9OO(O2S3)，底部注入水泥柱。經(jīng)檢查驗(yàn)收，成果質(zhì)量達(dá)到水文地質(zhì)鉆孔質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)甲級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。2.地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)動(dòng)態(tài)觀測(cè)由我隊(duì)組織專門觀測(cè)組對(duì)任家店村sG11號(hào)礦泉水井的水位、水溫進(jìn)行觀測(cè)。從2000年1 2月開始，至2 001年12月止，歷時(shí)1個(gè)水文年，達(dá)到飲用天然礦泉水規(guī)范要求。3.抽水試驗(yàn)抽水試驗(yàn)選在枯水期，按三次降程進(jìn)行，穩(wěn)定時(shí)間均達(dá)24h，水位、流量誤差均在允許范圍之內(nèi)，受抽水設(shè)備的限制，最大出水量只能達(dá)到542.5m3d

20、，但三次降程滿足允許開采量計(jì)主，經(jīng)驗(yàn)收合格。 4.水質(zhì)化驗(yàn)礦泉水井水質(zhì)動(dòng)態(tài)檢測(cè)是由地礦部礦泉水檢測(cè)中心、地礦部山三省中心化驗(yàn)室、國(guó)家城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)太原監(jiān)測(cè)站等單位分別完成的，這些單位均為國(guó)家質(zhì)檢認(rèn)證單位，檢測(cè)項(xiàng)目和方法按規(guī)范要求進(jìn)行，測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。5.基礎(chǔ)資料自1991年始，第三水文地質(zhì)隊(duì)在壽陽(yáng)縣一帶進(jìn)行供水水文地質(zhì)勘查，1998年提交有山西省陽(yáng)泉礦區(qū)壽陽(yáng)區(qū)奧灰水供水水文地質(zhì)詳查報(bào)告，經(jīng)中國(guó)煤田地質(zhì)總局、山西省水資委、山西省地勘局等單位有關(guān)專家評(píng)審后通過(guò)，并被評(píng)為中國(guó)煤田地質(zhì)總局第十屆優(yōu)質(zhì)報(bào)告獎(jiǎng)，該報(bào)告是本次工作的基礎(chǔ)。七、礦泉水開發(fā)技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件評(píng)價(jià) 1.概況自從有關(guān)專家發(fā)表論文論述長(zhǎng)期飲用純凈水有害身體健康，礦泉水發(fā)展迅速。尤其是我國(guó)北方，地下水嚴(yán)重缺乏，環(huán)境污染十分嚴(yán)重，地下水水質(zhì)日趨惡化，嚴(yán)重影響人們身體健康，因此，人們對(duì)無(wú)污染且含有對(duì)人體有益的微量元素及組分的礦泉水十分青