1、盐湖补水与补水水源选择摘要：本文从盐湖环境水文地质问题出发，提出了盐湖补水、补水水量及其补水水源选择。 关键词：盐湖环境水文地质问题、盐湖补水、补水水源。 Abstract： In this paper， it is proposed that the replenishment and replenishment quantity and the water source selection based on he problems of environmental hydrogeology of the Saline Lake， 一、盐湖环境水文地质问题 吉兰泰盐湖位于自治区西部阿拉善左旗
2、吉兰泰镇境内，地理坐标：东经 105?30，北纬 39?48。湖区面积 120 平方公里，矿床面积 37.19平方公里，已探明的经济可开采储量 3956.56 万吨，资源总量 9186.61万吨，属内陆中型盐湖，是内蒙古主要的盐化工业生产基地之一。 盐湖资源在大规模的生产开拓过程中，由于自然和人类工程活动，已强烈地改变着原有的天然平衡条件，从而导致产生了如下一系列的盐湖环境水文地质问题。 1、受区域性干旱气候条件及人为开拓条件的影响，湖区卤水水位呈现出持续下降的态势，这对再生盐生长和船采船运生产工艺极为不利。据湖区多年动态资料统计表明：1974 年至 2007 年大规模生产开拓的 33年间，晶
3、间卤水和承压卤水水位平均下降速率分别是 0.039 米/年和0.036 米/年；2012 年较 2010 年卤水水位呈现出大幅度下降的趋势，其中晶间卤水平均下降速率是 0.042 米/年，较多年平均速率大 0.003 米/年； 2、主采区内 Na+/Mg2+值逐年降低，卤水水质趋于老化，这对再生盐的生长极为不利，据 2012 年资料统计，在再生盐采区范围内 Na+/Mg2+值仅为 2.845.96，其中人工再生盐采区西部卤水 Na+/Mg2+值仅为 0.99，盐槽内挖掘出大块结晶物 MgS04?7H20，所采 53037 吨盐中有 45755 吨按企业内控标准检验不合格，发生盐质问题；部分采区
4、挖掘出 1060mm 厚的板状无水芒硝； 3、采区裸露面积逐年扩大，卤水垂向蒸发消耗量加剧，资源量相对减少。据统计湖区卤水的裸露面积由 1999 年的 5.4 Km2 增大到 2012 年的 9.84Km2，卤水蒸发消耗量由 773.2 万 m3/a 增大到 1269.5 万m3/a（该值相当于 0.34 米/年水柱高） ，这是导致卤水水位下降的最主要原因之一； 4、资源总量虽丰富，但经济的可开采储量有限。依据GB/T177661999固体矿产资源/诸量分类标准计算，探明的经济的可开采储量只有 3956.56 万吨。按目前年设计生产能力 100 万吨计，盐湖资源的有效服务年限只有 3539 年
5、。目前，如何通过水溶法将边矿、尾矿及贫矿转化为可开采资源，是合理开发利用资源的重中之重； 5、从盐湖的形成、演化及发展趋势来看，该盐湖已步入壮年期正向着它的老年期迈进。老年期突出的特点是，湖水完全干涸，盐量补给甚微，至此盐湖寿命告终。因此，实施人工补水，抑制盐湖老化其意义重大。 上述种种环境水文地质问题，其突出的表现在于盐湖严重缺水，问题的严重性更在于，它业已危及到盐业生产的正常运行和可持续发展。因此，如何进一步控制卤水位持续下降，科学有效地实施人工补水工程体系的优化配置，将“补水（抬高卤水位）溶盐（包括边矿、尾矿和贫矿）水采（再生盐结晶生长） ”有机的结合起来，最大限度地开发利用盐湖资源，以
6、其延缓盐湖的老化期，延长其使用寿命和服务年限，确保盐业生产的正常运行和可持续发展，无疑是盐业生产上首当其冲的重大科研课题之一。 二、盐湖补水 盐湖补水是充分利用盐类矿床的可变性特征固液相转化原理，采用化学开采法或水溶法）来采掘高品位的再生盐资源，进而提高盐湖资源的回采率和可利用率。其功效与作用如下： （1）利用盐类矿床易溶于水的特性，借助补水，对边矿、尾矿及贫矿采用水溶法开采，可为采区提供或输送新鲜卤源，最大限度提高资源的回采率和可利用率。 （2）利用固液相转化原理，可将含泥沙及杂质量高的低品位固相矿床转化为液相卤水，再经滩晒、蒸发浓缩后重新结晶出高品位的再生盐，进而提高盐的质量； （3）可抑
7、制或抬高湖区日愈下降卤水水位，进而增加卤水水量，改善卤水水质，对延缓盐湖老化，延长使用寿命起着举足轻重的作用； （4）再生盐生长和船采船运的生产工艺需一定的卤水水位或深度作保证，补水有利于再生盐的生长和现行的生产工艺； （5）可改善湖区日愈干旱的小气候条件，进而恢复盐湖生态环境； （6）补水溶盐沟渠可阻挡流沙漫流，有利于盐湖资源的环境保护。 就补水工程体系而言，其关键在于：补什么样的水？应采取什么样的补水方式，补水水量的多与少？补水时空的优化配制如何？补水水位的最佳适控深度是多少？补水后卤水水位与水质的转化方向怎样？补水过程中再生盐的结晶生长速度及补水方案的优化设计等等都是值得进一步探索和研究
8、的实质性问题，因此如何科学有效的实施人工补水工程体系，就显得尤为重要。 2.1 卤水位下降与盐湖补水 现以近两年卤水位平均下降速率 0.042 米/年为控制目标，对盐湖静态补水量进行估算，计算式如下： V=a?F?h 式中：V水文年内控制卤水位持续下降所需补水量（万立方米/年） ；a给水度； F湖区计算面积（37.19Km2） ，其中卤水裸露面积按 9.84km2 计； h 水文年内卤水平均变幅值（m） ； 经上式计算：在现状补水量基础上，尚需新增补水量 75.9 万立方米/年，即日补水 0.2 万立方米方可缓解和控制卤水位的持续下降。 2.2 技改工程与盐湖补水 2.2.1 技改工程 吉兰泰
9、盐湖技术改造工程 （包括一期和二期）的主要内容为： a.在开采对象上，由原盐生产过渡为再生盐生产。即在湖区主采区开拓再生盐结晶池，以盐湖补水溶盐制取的卤水和晶间卤水为原料，通过自然蒸发，析出再生盐结晶； b.在生产工艺上，改“机采水运”为“船采船运” ，其工艺流程见下表： c.在生产规模上，由年产 75 万吨扩大为 100 万吨； d.产区规划设计：产区规划面积 20.61 平方公里，其中船采结晶区6.56 平方公里，人工再生盐采区 10 平方公里，预备采区 2.3 平方公里，碴场道路 1.75 平方公里。 据吉兰泰盐湖船采再生盐勘探报告等资料表明：盐湖卤水表面自然蒸发量为 1203.54 毫
10、米/年，再生盐生长速度为 220 毫米/年，单位面积析盐量达 24.64 万吨/平方公里?年，4，16 平方公里结晶池年产再生盐达 102 万吨，可满足生产需量要求。 2.2.2 技改工程对卤水位的要求及补水水量估算 以上技改内容无论是资源的再生能力，还是生产工艺均要求卤水保持适当的水位，否则盐业生产就无从说起。这也就是技改工程将盐湖补水作为主要组成部分的缘由之一。那么卤水水位的最佳适控深度是多少？补入量又是多少呢？ 依据再生盐结晶生长及开采工艺分析认为：结晶池和运盐航道设计开挖深度为 2.2 米，池内卤水初期深度控制在 1.80 米，即低于结晶池湖面 0.4 米。若再生盐结晶速度按 0.22
11、 米/年，经 8 年的生长期，盐层厚度可达 1.76 米，正常生产时结晶区平均水深为 1.78 米。该深度既可满足再生盐生长的需求，又可满足采盐船和运盐船设计吃水深度 0.9 米的要求，因此，可视 0.4 米埋深为“最佳”适控深度。 若维持“最佳适控深度”就必须进行人工补水，以 0.4 米埋深为控制目标，补入卤水含水层中的最小水量应为： Vmin=a?F?h =459.28 万立方米/年（该值相当于 0.12 米/年水标高），即日补水量为 1.26 万立方米。 三、补水水源选择 补水水源应选择与卤水无直接水力联系，且具有一定资源量保证程度的地下水体或地表水体。可供盐湖补水水源的有：第四系淡水和
12、第三系咸水及断裂上升泉形成的“淡水湖”水体。 3.1 第四系淡水 广泛分布于吉兰泰盆地下部，具有补水意义的含水层为中、上更新统承压含水层。岩性以粗砂、中粗砂、中细砂和粉砂为主。含水层顶板埋深 1552 米，含水层厚度累计 3050 米，富水性较好，单井涌水量可达 10002000 吨/日，在盐湖周边地带多为自流水或季节性自流水。在区域上具有由南东向北西含水层埋藏深度增大、厚度变薄、颗粒变细、水量变小的变化规律。该含水层（组）水质较好，矿化度小于 1 克/升，水化学类型以 C1?HC03?S04Na 型水为主，是本地区唯一宝贵的淡水资源。 据吉兰太盐湖卤水水位下降因素分析及补水水源选择报告计算，
13、吉兰泰湖盆第四系承压含水层的侧向补给量为 4.46 万立方米/日。据统计（见表 3.1） ，开采量 3.37 万立方米/日，尚有 1.09 万立方米/日的开采量可供盐湖补水利用。 目前，可供盐湖补水的水源井约 10 余眼，已形成补水能力 1.2 万立方米/日。 3.2 第三系咸水 分布于巴音乌拉山东侧和吉兰泰盆地西侧，呈北东南西向展布。由第三系上新统地层组成，含水层岩性为中粗砂，中细砂岩等，颗粒从南西向北东由粗变细。 综合勘探区水文地质特征（见表 3-2）及其变化规律，从南西到北东可以将富水性分为区、II 区，区三个含水区间。由下表可见，区是供水的有利地段，II 区，也是供水的有利地段；区，供
14、水条件较差，该含水层（组）水质差，水质类型为 C1Na 或 C1?SO4Na?Ca 型咸水，矿化度大于 5 克/升，是盐湖补水理想的水源。据卤水与第三系水的混合试验表明，用第三系水补水不仅对盐湖无害，而且还能增加盐份，有利于增加盐湖资源，延长盐湖使用寿命。 据吉兰泰盐湖供水水文地质详查报告得知，第三系水源地勘探区内地下水资源相当丰富，总储量达 7.612 亿立方米，将储存量的 1/3转换成开采量计算，尚有 2.54 亿立方米可用于盐湖补水。若盐湖日补水量为 12000 立方米，按报告中设计最经济的方案开采，需布井 12 眼，预测结果表明，开采 20 年是有保证的。 目前，可供盐湖补水的水源井有
15、 4 眼，已形成补水能力 0.48 万立方米/日。 另外，在吉兰泰镇以南 6 公里处，有一口长庆石油勘探局于 1983 年完成的石油物探井吉参 1 井。该井深 3217.41 米，揭露第四系深 261.53米，第三系 2052 米。如投入一定工作量将其开启，自流水将大于 100 立方米/时。可做为盐湖补水水源。 3.3“淡水湖”水体 在盐湖西部，冲洪积扇前缘与湖积平原接触处的湖岸阶地，受断层控制，沿北东南西向断裂构造带上盐水泉成群出露，形成地表“淡水湖”水体，其中两个较大的泉流量为 1000 立方米/日，水质类型为高矿化度的氯化物型水，引入盐湖进行补水对提高和改善卤水成份有着积极作用，可形成
16、36 万立方米/年的补水能力。此区可作为盐湖盐份补充区加以研究，尤以北东南西向断裂带的研究意义重大。 3.4 水源井优化配置 第四系淡水：在每年的结冰期约 150 天内，利用盐湖周边林业治沙站的八眼井，总出水量约 12480 立方米/日，累计约为 187.2 万立方米。将这些水灌入盐湖外围滩涂地补水与沙害治理一体化工程规划的各面渗补水区内，冻结储存半米左右的冰层，既可减少水源的蒸发损失，又可在开春时节的短期内冰面融化形成大量均匀的水体就地下渗，侧向补给盐湖，或引导后排入采区报废盐槽内，直接补给晶间卤水。 吹泥码头的井，结冰期内，可将抽出的水打到排污区内，使区内的盐分和底部的盐层溶解形成更大的空
17、间，有利于今后排泥土堆放。在生产期，除正常排污，其余时间可直接排入船坞或航道，由来往行船自行混合到卤水中，可形成补水能力 36 万立方米。采二湖下供水井在生产期，将水分别供给船采池抽卤泵站井船采池的抽卤船，用作清洗水泵和淡化卤水来溶解部分可溶解性杂质。此处可形成补水能力 28.8 立方米。 第三系咸水：第三系水源地现有 4 眼机井及配套补水管线可全年利用。在结冰期，将水灌入挡水坝圈定的面渗区内以侧补的形式补水；在生产期，则将水全部送入采区，一部分上采船做生产清洗用，另一部分（大多数）用 14 组沉浮式管网补水溶盐器分段向航道底部的淤泥和盐层喷射，使泥沙等不溶物搅动起来，呈浑浊状流向码头沉降；再
18、生盐和原盐就地溶解化卤，进而实现航道的全线疏通。且此种补水方式在不增加水面暴露面积的前提下即可实现补水的目的，水的利用率可谓100%。此处可形成 108 万立方米的补水能力。 上升泉：浩特敖包泉群位于盐湖西部。两泉群水的矿化度分别为 5.8克/升和 7.0 克/升，日出水量约 1000 立方米，全年约 36.5 立方米。这部分水的利用，可通过降低（开挖）泉眼标高来增大其自流量，然后用沟引到盐湖加以利用。 吉参 1 井：将吉参 1 井水，用管道引至工、II 采区和、采区，在非结冰期，可用水溶解开拓航道南部船采规划区的“二混子”盐层，新开或大修人工再生盐槽；结冰期可将水分流至盐湖防洪堤坝西边，面渗
19、补水。 综上所述，若将上述补水水源井全部开启，可形成 1.33 万立方米/日的盐湖补水能力，可满足盐湖补水 1.26 万立方米/日需量的要求。 基于本区淡水资源极为宝贵，加之开采量逐年增大，供需矛盾突出，而第三系咸水则有富余，且无它用，从水资源合理开发利用的长远角度出发，应全面开启第三系水源做为盐湖长久性补水水源。 参考文献： 1内蒙古一 0 八地质队等 1992 年吉兰泰盐湖供水水文地质详查报告 2中国轻工业长沙工程咨询公司 1998 年吉盐化集团公司技术改造二期工程可行性研究报告 3吉兰泰盐化集团公司 1997 年吉兰泰盐湖船采再生盐勘探报告4建设部综合勘探设计院 1998 年吉兰泰盐湖卤水水位下降因素分析及补水水源选择报告
