我國是一個以煤炭為主的能源國家,煤炭資源的開發(fā)和利用,既推動了經(jīng)濟(jì)的巨大發(fā)展,同時也對地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生了重大影響。地下水作為地質(zhì)環(huán)境變化的受體和信息的載體,對地質(zhì)環(huán)境變化的程度和規(guī)模有著重要的指示作用。草原露天煤礦的開采不可避免地對地下水環(huán)境造成影響,致使地下水位下降,降落漏斗持續(xù)擴(kuò)展,從而改變地下水系統(tǒng)的補(bǔ)給、徑流與排泄條件。最終導(dǎo)致地表河流徑流量減少,湖泊面積萎縮,草原荒漠化趨勢加快等地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境惡化現(xiàn)象。內(nèi)蒙古目前已經(jīng)成為我國煤炭資源開發(fā)的前沿陣地,其中錫林郭勒草原地區(qū)由于蘊(yùn)藏著豐富的煤炭資源而成為京津能源的新基地。然而,雖然煤炭資源十分豐富,但錫林郭勒草原地區(qū)水資源卻嚴(yán)重匱乏,地下水環(huán)境極為脆弱,尤其以錫林河子流域為典型代表。在該流域開發(fā)煤炭資源時應(yīng)更為重視對地下水的影響,這就對采煤疏干脅迫下地下水系統(tǒng)響應(yīng)機(jī)理的深層次挖掘提出了更高的要求。然而目前該流域水文地質(zhì)資料嚴(yán)重缺乏,若采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行水文地質(zhì)調(diào)查又會不可避免地對草原生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重破壞,這已經(jīng)成為嚴(yán)重制約該流域煤炭資源合理開發(fā)利用的一個十分突出的問題。因此,如何突破傳統(tǒng)水文地質(zhì)調(diào)查方法的局限,探索一種非侵害性的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)高效精準(zhǔn)辨識方法,已然成為在此類地下水環(huán)境相對脆弱的地區(qū)進(jìn)行煤炭合理開發(fā)利用的當(dāng)務(wù)之急。本文以錫林河子流域為研究對象,從大地電磁法(MT)與地面核磁共振方法(SNMR)的反演解譯入手,提出對草原脆弱環(huán)境非侵害的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)MT-SNMR聯(lián)合辨識新方法,并借此對錫林河子流域淺層水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行高效精準(zhǔn)辨識。辨識精度得到了實際鉆孔資料的驗證,并且辨識效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)水文地質(zhì)調(diào)查方法。MT-SNMR辨識成果可以有效彌補(bǔ)錫林河子流域水文地質(zhì)資料的嚴(yán)重不足,并對同類環(huán)境相對脆弱而又嚴(yán)重缺乏水文地質(zhì)資料的地區(qū)具有重要的借鑒意義。在水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)MT-SNMR辨識分析的基礎(chǔ)上,基于多目標(biāo)決策理論,提出AHP-SNMR信息融合的含水層富水性評價方法。該方法有效解決了富水性評價中水文地質(zhì)資料嚴(yán)重缺失問題,并對該地區(qū)水資源評價工作具有重要的指導(dǎo)作用。依托富水性分區(qū)評價,構(gòu)建了錫林河子流域地下水系統(tǒng)不同補(bǔ)給源與排泄量響應(yīng)模型,針對采煤疏干活動對地下水系統(tǒng)的影響開展模擬預(yù)測,揭示了采煤疏干對整個子流域的影響范圍和程度。通過對地下水影響預(yù)測的深入研究,著重分析了肆意疏干含水層對地質(zhì)環(huán)境和草原生態(tài)環(huán)境造成的嚴(yán)重后果,為草原地區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和地下水修復(fù)等工作提供科學(xué)依據(jù)。采煤疏干地下水的同時也掠奪了地表水資源。為了清晰界定采煤疏干活動對地表水的影響,本文采用Mann-Kendall突變檢驗和雙累積曲線法將錫林河子流域水文氣象序列劃分為基準(zhǔn)期和影響期,然后利用YRWBM模型分離評估了氣候變化和采煤疏干活動對地表徑流量和湖泊面積變化的影響。其中,氣候因素占主導(dǎo)地位,其次為采煤疏干活動的影響。三種方法的有效運用解決了水文氣象序列基準(zhǔn)期的界定以及影響期天然徑流量的還原難題,從而為揭示采煤疏干脅迫下流域水文演變機(jī)理提供了強(qiáng)有力的研究手段。煤炭開采活動對水資源的影響是強(qiáng)烈的人類活動與巨大的自然環(huán)境變化交織在一起的復(fù)雜過程。它不僅需要建立一套全面有效的研究方法和評價體系,而且需要出臺一系列煤炭開采活動強(qiáng)烈干預(yù)下的水資源修復(fù)補(bǔ)償措施和對策。多學(xué)科多層面舉措對于緩解草原水資源危機(jī),促進(jìn)草原煤炭經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義。
【學(xué)位單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD163.1
【部分圖文】：

第一章 緒論多源地學(xué)信息有機(jī)融合，采用 AHP 法對含水層富水性進(jìn)行分區(qū)評價，有效解決了富水性評價中水文地質(zhì)資料嚴(yán)重缺失問題，為解決地學(xué)多目標(biāo)決策問題提供了新思路。（3）構(gòu)建了錫林河子流域地下水系統(tǒng)不同補(bǔ)給源與排泄量響應(yīng)模型，預(yù)測了地下水系統(tǒng)在采煤疏干脅迫下的響應(yīng)過程，揭示了煤炭開采對地下水流場時空演變的影響機(jī)理，為草原流域地下水資源保護(hù)與修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。（4）分離評估了氣候變化和采煤疏干活動對地表水的影響程度，解決了水文氣象序列基準(zhǔn)期的界定以及影響期天然徑流量的還原問題，深入揭示了流域水文演變機(jī)理對保障草原煤炭經(jīng)濟(jì)與水資源可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。目 標(biāo) 尺 度 數(shù) 據(jù) 內(nèi) 容 方 法

圖 2.1 研究區(qū)位置圖（2）蒸發(fā)年蒸發(fā)量：歷年蒸發(fā)量的動態(tài)變化見圖 2.4。年蒸發(fā)量總體呈增加趨勢，多年平均蒸發(fā)量為 1852.50mm。歷年最大值為 2270.1mm（2001 年），最小為 1520.9mm（1959 年）。月蒸發(fā)量：月蒸發(fā)了中極小值為 13.9mm，從 1 月份以后蒸發(fā)量顯著上升，到 5 月份達(dá)到最大值 312.4mm，6～9 月份緩慢下降，在 10～12 月份又迅速下降，而后才緩慢下降到 1 月份的極小值。連續(xù)最大 4 個月（5～8 月）多年平均蒸發(fā)量為 1128.7mm，占多年平均蒸發(fā)量 1852.5mm 的 60.9%。平均月蒸發(fā)量統(tǒng)計結(jié)果見圖 2.5。

圖 3.1 數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中的生成過程EH-4 磁偶極子發(fā)射天線為 X，Y 方向的垂直線圈。分辨率較高的 TE 型波以gnetic dipole 發(fā)射，分層能力較強(qiáng)。EH-4 接收部分主要由主機(jī)、AFE、磁棒、電附屬設(shè)備組成，發(fā)射部分主要包括發(fā)射機(jī)、發(fā)射天線、控制器、12 V 鉛蓄電池-4 系統(tǒng)分辨率較高、可視效果好、設(shè)備便攜、探測深度大等優(yōu)點，近些年來被用于含水層探測，在水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)探測中收效良好。
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本文編號：2853009