發(fā)布時(shí)間：2018-02-05 04:50

  本文關(guān)鍵詞： 露天煤礦 地下水 數(shù)值模擬 水文地球化學(xué) 呼倫貝爾　出處：《內(nèi)蒙古大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：呼倫貝爾草原是我國(guó)目前保存最為完整的高緯度草原。近年來(lái)該區(qū)礦業(yè)的迅速發(fā)展,使草原生態(tài)環(huán)境遭到一定程度的破壞。露天煤礦開(kāi)采活動(dòng)深刻地改變了地下水的天然賦存環(huán)境和水循環(huán)條件,由此引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。地下水作為地質(zhì)環(huán)境變化的受體和信息載體,對(duì)礦區(qū)內(nèi)相關(guān)人類活動(dòng)的規(guī)模和強(qiáng)度有著重要的指示意義。草原礦區(qū)諸多環(huán)境問(wèn)題的成因分析均有賴于對(duì)地下水流動(dòng)、賦存以及水質(zhì)演化規(guī)律的研究。因此,對(duì)于呼倫貝爾草原露天煤礦區(qū)地下水環(huán)境演化的研究是目前研究的重中之重。本文以呼倫貝爾草原伊敏露天煤礦區(qū)地下水系統(tǒng)為研究對(duì)象,結(jié)合該區(qū)水文地質(zhì)條件以及地下水演化歷史資料,利用地下水?dāng)?shù)值模擬研究礦區(qū)地下水流場(chǎng)的演化;綜合運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、等值線圖對(duì)比、piper三線圖、庫(kù)爾洛夫式、吉布斯圖法、離子比例系數(shù)法以及PHREEQC等對(duì)礦區(qū)水化學(xué)特征時(shí)空演化規(guī)律進(jìn)行研究。研究成果如下:(1)露天開(kāi)采活動(dòng)改變地下水流場(chǎng),在礦區(qū)形成降落漏斗。礦坑處地下水位降落124米,降落漏斗總面積達(dá)100 km~2;以礦坑為中心,地下水位下降大于20m的區(qū)域面積達(dá)84.1km~2;柴達(dá)敏諾爾處地下水位下降5-10m;柴達(dá)敏諾爾以北區(qū)域地下水位下降小于2m。地下水位大幅下降導(dǎo)致礦區(qū)地層被疏干,疏干范圍由上到下逐層減小,主要集中在研究區(qū)南部以礦坑為中心的區(qū)域,第四系疏干面積約為69.2km~2;向下第二層、第三層以及第四層含水層的疏干面積分別為44.6km~2、29.9km~2和22.7km~2;第五層含水層以及第六層隔水底板在礦坑處被疏干。(2)露天開(kāi)采活動(dòng)改變了地下水的補(bǔ)排關(guān)系。大氣降水入滲補(bǔ)給量由之前的1153.2減小為821.3萬(wàn)m~3/a;蒸發(fā)量由3793.7減小為2957.4萬(wàn)m~3/a;伊敏河側(cè)向補(bǔ)給量由456.7增加為1836.5萬(wàn)m~3/a,是天然狀況下的四倍,其向區(qū)內(nèi)補(bǔ)給的河段也明顯增長(zhǎng),由之前的1.7km增加到9.8km,側(cè)向補(bǔ)給流速是天然狀況下的10倍左右;區(qū)域外側(cè)向補(bǔ)給以每年大于天然狀況1673.7萬(wàn)m~3的速度向區(qū)內(nèi)地下水補(bǔ)給。以2541.8萬(wàn)m~3/a的速度進(jìn)行人工疏排成為研究區(qū)地下水主要的排泄途徑。(3)露天開(kāi)采活動(dòng)極大的加速了地下水的循環(huán)速度,研究區(qū)南部地下水流速明顯增加的區(qū)域面積達(dá)103.2km~2,平均流速為1.06 m/d,是自然狀況下的8倍。礦區(qū)北部地下水流速與天然狀況下相當(dāng),均值為0.17m/d,流速未受影響區(qū)域的面積約為82km~2。(4)煤礦開(kāi)采前后礦區(qū)水化學(xué)成分演化特征主要表現(xiàn)在:pH值明顯降低,總硬度-TH、Ca~(2+)、Mg~(2+)離子和SO_4~(2-)離子質(zhì)量濃度升高,而TDS、COD、EC、Na~+、K~+、HCO_3~-等均呈降低趨勢(shì)。地下水水化學(xué)類型從以HCO_3~-Na·Ca·Mg型為主變?yōu)橐訦CO_3·SO_4~-Na·Ca·Mg型為主,由碳酸型向碳酸-硫酸型過(guò)渡,水化學(xué)類型由單一趨向多元,由簡(jiǎn)單向著復(fù)雜化的方向發(fā)展。(5)露天煤礦開(kāi)采疏排地下水使礦區(qū)地下水向著淡化方向發(fā)展,以礦坑為中心的地區(qū)TDS、COD、EC、Na~+、K~+、HCO_3~-等化學(xué)指標(biāo)均呈降低趨勢(shì)。對(duì)比煤礦開(kāi)采前后,除TH、Ca~(2+)、Mg~(2+)和SO_4~(2-)離子外,礦坑所在位置由采礦前的離子高濃度區(qū)演化為低濃度區(qū);煤礦開(kāi)采影響區(qū)各指標(biāo)濃度明顯低于非影響區(qū),這也是地下水向著淡化方向發(fā)展的結(jié)果,同時(shí)也與非影響區(qū)柴達(dá)敏湖多年受納地表污染物,以及強(qiáng)烈的蒸發(fā)濃縮作用有關(guān),導(dǎo)致研究區(qū)北部非影響區(qū)各指標(biāo)濃度偏高。(6)研究區(qū)天然狀況下地下水離子主要來(lái)源于長(zhǎng)石和石膏等的風(fēng)化溶解,方解石和白云石的溶解沉淀等作用,地下水水化學(xué)成分主要受水巖相互作用和蒸發(fā)濃縮作用的控制;煤礦開(kāi)采強(qiáng)烈疏排地下水加速了水巖相互作用,使方解石、白云石和石膏等均處于非飽和狀態(tài)而不斷溶解,水巖相互作用成為控制礦區(qū)水化學(xué)成分的主要作用;相比于開(kāi)礦前SO_4~-明顯增多,hCO_3~-含量下降,這是煤層中硫化物以及黃鐵礦等在地層相對(duì)開(kāi)啟的狀態(tài)下發(fā)生氧化作用以及地下水靜壓力下降導(dǎo)致脫碳酸作用的結(jié)果;在地下水排泄區(qū)有水中Ca~(2+)、Mg~(2+)與粘土中的Na~+的陽(yáng)離子交替吸附作用發(fā)生。
[Abstract]:This paper studies the spatial and temporal evolution of groundwater in the mining area . The results are as follows : ( 1 ) The underground water level in the mine area is reduced by a certain extent . ( 4 ) The evolution characteristics of water chemistry in mining area before and after coal mining mainly show that the pH value is obviously lower , the total hardness - TH , Ca ~ ( 2 + ) , Mg ~ ( 2 + ) ion and SO _ 4 ~ ( 2 - ) ion mass concentration increase , and the concentration of TDS , COD , EC , Na ~ + , K ~ + , HCO _ 3 ~ - etc . ( 6 ) In the natural condition of the study area , the underground water ion mainly comes from weathering , dissolution , calcite and dolomite dissolution and precipitation , etc . The chemical composition of groundwater is mainly controlled by the interaction of water and rock and the evaporation concentration .

【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X752;P641

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本文編號(hào)：1492171