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煤礦塌陷水域水質(zhì)影響因素及其污染綜合評價方法研究

發(fā)布時間：2020-03-22 00:53

【摘要】： 伴隨著煤礦生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和煤電一體化進(jìn)程的實施,礦區(qū)生產(chǎn)生活用水問題日益突出,礦區(qū)水資源的缺乏已制約了煤炭工業(yè)的發(fā)展。而伴隨著煤炭的大規(guī)模開采,在地下水埋藏較淺的礦區(qū)已形成了大面積的煤礦塌陷積水域,因此研究塌陷水域水質(zhì)演變規(guī)律及其控制影響因素,準(zhǔn)確評價水質(zhì)狀況,預(yù)測水環(huán)境變化趨勢,對于節(jié)約資源提高水資源利用率、避免地下水過度開采具有重要的科學(xué)價值和現(xiàn)實意義。為研究控制影響因素在水質(zhì)演變過程中的作用,論文以淮南礦區(qū)為例,針對煤礦塌陷水域水資源形成特征,結(jié)合塌陷水域水質(zhì)控制影響因素的特點,選取了封閉性能好、塌陷年齡不同的張集、謝橋、潘一礦塌陷水域進(jìn)行了連續(xù)監(jiān)測,分析其水質(zhì)指標(biāo)隨塌陷年齡增長的演變特征。結(jié)果顯示,塌陷水域中總磷、總氮、總硬度、重金屬元素等指標(biāo)具有累積效應(yīng)。水質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性分析結(jié)果顯示,塌陷水域水質(zhì)特征的形成主要受礦業(yè)污染源、農(nóng)業(yè)污染源、礦井開采微震因素的控制影響。針對井下開采微震因素對塌陷水域水質(zhì)的控制影響,論文選用具有數(shù)據(jù)連續(xù)采集、大存儲量功能的動態(tài)信號監(jiān)測系統(tǒng),對潘一礦1612(1)工作面采動區(qū)、采空區(qū)進(jìn)行了微振監(jiān)測實驗。實驗結(jié)果表明,在巨厚松散層條件下,地面仍能監(jiān)測到震動信號,且信號主頻為37HZ。為驗證微震控制影響下塌陷水域水質(zhì)演變特征,論文引入相似材料模擬理論,采用物理模型模擬試驗方法論證水質(zhì)變化情況。研究結(jié)果表明在微震因素影響下,懸浮物大量吸附重金屬離子并產(chǎn)生沉淀,塌陷水體中重金屬含量隨微震時間增長而減小,最后逐漸穩(wěn)定。另外,針對水質(zhì)評價工作中,評價指標(biāo)選取的合理性及評價模型準(zhǔn)確性的問題,論文將主成分分析法與模糊綜合評價法結(jié)合構(gòu)建了塌陷水域水質(zhì)綜合評價模型。在評價過程中,對主成分分析法采用逆指標(biāo)“倒數(shù)法”變換、用“對數(shù)化法”對指標(biāo)進(jìn)行無量綱化兩個方面進(jìn)行改進(jìn),提高第一主成分的貢獻(xiàn)率;對模糊綜合評價法在評價指標(biāo)因子選取上進(jìn)行了改進(jìn),采用累積方差貢獻(xiàn)率大于85%進(jìn)行判斷選取評價因子。論文分析了GIS與環(huán)境評價模型相結(jié)合方式,利用ArcGIS Engine與C#建立水質(zhì)污染綜合評價信息系統(tǒng)。為了實現(xiàn)水質(zhì)污染綜合評價可視化,采用泛克里格插值方法實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)由點到面的轉(zhuǎn)變。利用ArcGIS Engine中的UniversalKriging模型求解潘一礦東、西塌陷水域污染物分布專題圖,可以真實、準(zhǔn)確地反映環(huán)境的實際狀況。在水質(zhì)污染綜合評價信息系統(tǒng)中,論文引入了礦山開采沉陷學(xué)理論,運用概率積分法建立開采沉陷面積預(yù)計數(shù)學(xué)模型,對礦井開采計劃內(nèi)的塌陷水域未來發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測,并繪制了潘集礦區(qū)年度下沉等值線,使管理者對潘集礦區(qū)塌陷水域發(fā)展趨勢有一個清晰的認(rèn)識。
【圖文】：

位置圖,水域