傅建剛

[摘要]：由于地下水的不合理排水和開采，導(dǎo)致排水，供水和生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的沖突越來越嚴(yán)重。解決問題的辦法是保持地下水盆地輸入和輸出之間的長期動態(tài)平衡。解決方案必須保證生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。本文提出了排水，供水最佳結(jié)合的新思路和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，以解決因整個組合系統(tǒng)的排水變化引起供水不穩(wěn)定的問題。有些部門在解決排水沖突，供水和生態(tài)環(huán)境保護(hù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并提出了一些最佳組合方案，這些計劃可作為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要科學(xué)基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]：排水 ；供水與生態(tài)環(huán)境保護(hù)相結(jié)合；優(yōu)化組合。

1、組合必要性分析

眾所周知，華北煤層積水盆地礦井水文地質(zhì)特征顯示立體注水結(jié)構(gòu)，由液壓連接的多層含水層組成連同各種內(nèi)部或外部邊界，主要問題有以下幾點：（1）盆地的煤炭儲量受到水的威脅。例如在鳳峰，邢臺，焦作，淄博，淮北，淮南煤炭，礦區(qū)預(yù)計煤炭儲量受到水危害的威脅分別高達(dá)52%，71%，40%，60%，48%和90%，這很明顯是因水災(zāi)害造成的礦井現(xiàn)象嚴(yán)重。（2）煤層下水爆發(fā)事故，嚴(yán)重影響了安全生產(chǎn)。一些統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示那里從1927年到1985年，共有17次水爆發(fā)生超過1立方米每秒的流量。（3）盆地煤礦區(qū)供水需求越來越難滿足，原因不僅是因為干旱和半干旱的天氣條件，還有大量的排水煤礦深度落后和非法開采水資源。像中國西部大片地區(qū)因地下水位下降導(dǎo)致荒漠化等其他很多生態(tài)問題。

這三個問題是相互矛盾的。為了解決問題確保安全采礦，滿足水資源需求，減緩步伐生態(tài)環(huán)境惡化，有必要研究排水，供水和生態(tài)環(huán)境保護(hù)[1]。

2、研究的最新狀態(tài)和問題

一些國家雖然對排水與供水相結(jié)合的研究很早就開始，他們的觀念很簡單，在研究中還有一些關(guān)于組合的理論與模式優(yōu)缺點。中國的研究歷史可以分為三個階段。第一階段是利用礦井水。一個世紀(jì)以前，礦井開始被用作供水礦山，但當(dāng)時的利用規(guī)模和效率相當(dāng)有限。第二階段是一個綜合的階段：利用礦井水來防止水災(zāi)害。

3、三位一體系統(tǒng)

三位一體系統(tǒng)結(jié)合了排水，供水和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量保護(hù)。三位一體系統(tǒng)的整合與協(xié)調(diào)根據(jù)組合區(qū)分。該系統(tǒng)的整合意味著利用礦井和水泵下的排水水到地面上作為供水不同目的而不傷害生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。煤礦不僅是排水場，而且是供水來源。

系統(tǒng)的協(xié)調(diào)意味著為不同的供水渠建設(shè)一些供水來源，要確保地下水補給和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。它提前攔截向地下充水的地下水，這不僅可以為消費者提供優(yōu)質(zhì)的地下水，達(dá)到降低目標(biāo)礦井中的地下水位，也有效降低了排水和水的成本治療，改變了傳統(tǒng)的被動防范模式將地下水危害控制變?yōu)橹鲃訑r截。

為了三位一體系統(tǒng)的綜合性，礦山和土地下的地表抽水井主要滲透到直接薄層巖溶含水層中采煤層，而對于系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，淺層地表井主要為無滲透到非常厚的巖溶含水層。 因此，水文地質(zhì)概念模型為系統(tǒng)涉及由不同內(nèi)部邊界液壓連接的多層含水層。設(shè)立立體水文地質(zhì)概念模型和相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型是解決系統(tǒng)管理問題的先決條件[2]。

三位一體制度的管理不僅考慮到降低地下水的排水系統(tǒng)和安全操作，也注意到供水子系統(tǒng)的需求和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的質(zhì)量變化子系統(tǒng)。 它們在整個組合系統(tǒng)中扮演著相同重要的角色。 它控制每個含水層的地下水頭，以滿足某些水頭的安全并保證礦井和附近的一定數(shù)量的供水地區(qū)，但不得超過地下水的最低水位，這可能導(dǎo)致降低生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

4、以礦井為例研究

基于這些問題，應(yīng)考慮以下約束條件：

（1）含水層中地下水壓力的安全采礦約束。共有三個典型行業(yè)的煤礦，即漢王礦，燕馬莊礦，九里山礦。這些礦山的采礦水平升高是不同的，因為在中國科學(xué)定為漢王礦礦開采二級，燕山莊二礦開采二級，九里山礦為第一礦區(qū)。根據(jù)采礦經(jīng)驗，安全采礦狀態(tài)下的地下水水位壓力高度被認(rèn)為是大約100-130米。因此，在三個管理步驟中，地下水位下降至少在三個礦井的含水層必須相當(dāng)于安全的下降值防止礦井下的地下水危害，并保證其安全運行。（2）地質(zhì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量約束。為了防止地下水泄漏從上部多孔含水層進(jìn)入底部，然后進(jìn)一步向下滲透污染了薄層石灰石含水層在，地下水的位置底部多孔含水層的頭部必須保持一定的高度，即地下水的下降它不允許超過最大值。（3）含水層淺層地表井的地下水頭約束。淺地表井應(yīng)滲透含水層，以避免地質(zhì)環(huán)境危害，如巖溶崩塌和深層巖溶地下水污染。地下水位下降在含水層中，淺層地表水井不允許超過臨界值。（4）含水層地下水源的工業(yè)供水約束。行業(yè)北部計劃的火電廠所需的工業(yè)用水供應(yīng)根據(jù)行業(yè)系統(tǒng)的綜合設(shè)計，設(shè)計為1.5 m3 / s。為了滿足水的需求，地下水源的工業(yè)用水量每個管理時間段的含水層必須至少等于1.5 m3 / s。（5）可用于抽象的地下水資源的最大限制。為了長期維持該地區(qū)地下水系統(tǒng)的平衡，避免任何因地下水頭不斷下降而造成有害結(jié)果。地下水的使用中不允許超過可用的地下水資源量。

這種情況不僅考慮了有效的保證優(yōu)勢礦井下人工浮游井和安全穩(wěn)定的供水優(yōu)勢，也注重安全保障率低的礦山下的救援井下供水和大面積鉆井。同時，在這種情況下，含水層的淺層地表井不但可以按計劃為火力發(fā)電廠提供供水，也可以發(fā)揮對底層含水層進(jìn)行脫水的重要作用，地下水的主要補給來源為礦山。如果礦山下的排水系統(tǒng)運行正常，這種情況就可以完全提供礦井下人工浮游井的有效脫水功能，使三位一體系統(tǒng)正常運行。但是，如果排水系統(tǒng)由于意外事故必須突然停止，這種情況仍然可以充分利用陸面抽水井和淺層地表井，并提高其排水率，以彌補三位一體制供水暫時不足，造成經(jīng)濟損失減少[3]。

5、結(jié)論

（1）排水，供水與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的最佳組合研究在生態(tài)領(lǐng)域具有重要的理論意義和應(yīng)用價值，解決供水不平衡與發(fā)展的各地供水來源和保護(hù)弱生態(tài)環(huán)境。（2）組合研究不僅涉及技術(shù)管理，也受到經(jīng)濟效益，社會，生態(tài)，環(huán)境質(zhì)量的約束。（3）組合模式首次打破長期以來現(xiàn)有的封閉情況，政府部門在其下排水，供水生態(tài)環(huán)境保護(hù)從地質(zhì)調(diào)查階段到管理評估工作。經(jīng)濟上可以省去重復(fù)的地質(zhì)調(diào)查和特別評估工作，節(jié)省了大量資金；在技術(shù)上，使用一個模型以彌補干擾并相互影響的地下水滲流場，保證計算精度高的預(yù)測、管理和評估工作。

[參考文獻(xiàn)]：

[1]張閩.淺議市政給排水工程施工中質(zhì)量的影響因素和項目質(zhì)量控制[J].沿海企業(yè)與科技，2007（11）.

[2]朱穗斌.市政給排水工程施工管理要點分析 [J]. 科技信息 ： 科學(xué)教研 ， 2007（11）.