本文選題：采煤沉陷區(qū) + 地表水��； 參考：《安徽大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：煤炭在我國的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占有主導(dǎo)地位。目前,我國95%以上的煤炭開采方式為井工開采。煤炭開采過程中會(huì)造成強(qiáng)烈的地面擾動(dòng),導(dǎo)致地面沉降、地表沉陷等一系列問題,其中積水、坡地、裂縫是采煤沉陷地常見的三大特征。特別是淮北礦區(qū),作為國家典型的資源枯竭型礦區(qū),由于所處區(qū)域?yàn)榛春又杏?具有高潛水位的地質(zhì)條件,在煤炭開采過程中,必然引起地面沉陷。隨著開采礦區(qū)的不斷擴(kuò)大,沉陷區(qū)也不斷擴(kuò)大,沉陷區(qū)常年積水使得兩淮礦區(qū)形成了面積大小不等的各種湖泊濕地。沉陷區(qū)的形成必然導(dǎo)致地表水和地下水循環(huán)條件發(fā)生改變。因此,地表水和淺層地下水水文地球化學(xué)以及水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)的研究,對當(dāng)?shù)厮Y源可持續(xù)利用以及水環(huán)境保護(hù)具有重要意義。本文以淮北臨渙礦采煤沉陷區(qū)地表水(包括澮河、香順溝、沉陷區(qū)積水)和淺層地下水為研究對象,以豐水期、平水期、枯水期為時(shí)間變化特征,系統(tǒng)地研究兩種不同水體常規(guī)水化學(xué)特征及其影響因素、氫氧穩(wěn)定同位素特征、重金屬含量特征以及對水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)。(1)臨渙礦采煤沉陷區(qū)水化學(xué)特征表現(xiàn)為:地表水體TDS質(zhì)量濃度較高,地表水豐水期、平水期、枯水期TDS平均質(zhì)量濃度分別為:1170.6 mg/L、1301.5 mg/L和1562.9 mg/L,均表現(xiàn)為地下水的3倍左右;由Piper三線圖和Gibbs圖分析可知,該區(qū)地表水水化學(xué)類型表現(xiàn)為SO_4~(2-)Cl~--Na~+型,主要受蒸發(fā)作用影響,淺層地下水水化學(xué)類型表現(xiàn)為HCO_3~--Ca~(2+)-Mg~(2+)型,受巖石風(fēng)化和蒸發(fā)作用雙重影響,巖石風(fēng)化為主要作用;Piper三線圖和因子分析結(jié)果顯示,地表水和淺層地下水相互補(bǔ)給較弱,二者主要離子來源主要為水巖相互作用產(chǎn)生的溶蝕作用,體現(xiàn)出受大氣降水補(bǔ)給的特點(diǎn)。地表水離子組成受蒸發(fā)作用、地表徑流以及采煤活動(dòng)等因素影響,淺層地下水體現(xiàn)出水體易溶鹽的特點(diǎn)。(2)氫氧穩(wěn)定同位素特征研究表明:地表水和淺層地下水具有相同水源特征,二者均來自于大氣降水,但淺層地下水更多的來自于大氣降水的直接入滲,而非地表水補(bǔ)給;與深層地下水氫氧穩(wěn)定同位素對比可知,沉陷區(qū)地表水和淺層地下水并未受到深層地下水的混合;通過兩端元法計(jì)算可知,澮河河水對周邊地下水的補(bǔ)給帶在距離河岸500m附近。(3)對臨渙礦采煤沉陷區(qū)地表水使用綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法,對淺層地下水使用內(nèi)梅羅指數(shù)法進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量評價(jià),結(jié)果可知:沉陷區(qū)地表水水質(zhì)一般,總體達(dá)到Ⅲ類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),CODCr、TN、F~-、Cr超出地表水Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),超標(biāo)較為嚴(yán)重;淺層地下水超出地下水Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn),F~-、NH4~+-N、Cr、Ni超標(biāo)嚴(yán)重;對比傳統(tǒng)和改進(jìn)內(nèi)梅羅指數(shù)法可知,改進(jìn)內(nèi)梅羅指數(shù)法考慮了地下水質(zhì)量評價(jià)中評價(jià)因子的權(quán)重因素,在評價(jià)過程中納入權(quán)重值最大的評價(jià)指標(biāo),使其結(jié)果更為客觀。(4)臨渙礦采煤沉陷區(qū)重金屬含量時(shí)空變化規(guī)律及風(fēng)險(xiǎn)評估研究結(jié)果表明,該地區(qū)地表水和淺層地下水中Cr含量超標(biāo)嚴(yán)重,存在污染風(fēng)險(xiǎn)。綜合研究發(fā)現(xiàn),地表水重金屬含量較淺層地下水偏低,是由于地表水接受澮河河水和大氣降水補(bǔ)給,更新速度快,而地下水所處封閉環(huán)境導(dǎo)致地下水重金屬含量偏高,與地表水水力聯(lián)系較弱。
[Abstract]:Coal occupies a dominant position in the energy consumption structure of our country. At present, more than 95% of China's coal mining method is well mining. In the process of coal mining, there will be a strong ground disturbance, which leads to a series of problems such as ground settlement and surface subsidence, of which water accumulation, slope land and crack are the three common characteristics of coal mining subsidence. As a typical resource exhausted mining area of the country, the northern mine area is a geological condition with high submersible water level in the middle reaches of Huaihe. In the process of coal mining, it is bound to cause ground subsidence. With the continuous expansion of mining area, the subsidence area is expanding, and the annual water accumulation in the subsidence area has made the area of two Huaihe mining areas to be different in size and size. The formation of all kinds of lake wetlands. The formation of subsidence area inevitably leads to the change of surface water and groundwater circulation conditions. Therefore, the study of the hydrogeochemical and water environmental quality evaluation of surface water and shallow groundwater is of great significance for the sustainable utilization of local water resources and the protection of water environment. This paper is based on the mining subsidence area of Huaibei Lin Huan mine. The surface water (including the river, Xiang Shun gully, the accumulated water in the subsidence area) and the shallow groundwater are the research objects. The characteristics of the conventional hydrochemical characteristics and the influencing factors of the two different water bodies, the characteristics of the hydrogen and oxygen stable isotopes, the characteristics of the heavy metals and the quality of the water environment are evaluated. (1) The hydrochemical characteristics of the coal mining subsidence area are as follows: the TDS mass concentration in the surface water body is high, the average mass concentration of TDS in the surface water and the dry water period is 1170.6 mg/L, 1301.5 mg/L and 1562.9 mg/L respectively, all of which are about 3 times of the groundwater; the surface water and water chemical types of the area are shown by the Piper three line map and the Gibbs diagram analysis. For SO_4~ (2-) Cl~--Na~+ type, mainly influenced by evaporation, the hydrochemical type of shallow groundwater is characterized by HCO_3~--Ca~ (2+) -Mg~ (2+) type, which is influenced by rock weathering and evaporation, and rock weathering is the main function. The result of Piper three line diagram and factor analysis shows that the surface water and the shallow groundwater facies are complementary to the other, and the two main ions are the main ions. The source mainly consists of the dissolution of water rock interaction, which embodies the characteristics of the recharge of atmospheric precipitation. The surface water ion composition is influenced by evaporation, surface runoff and coal mining activities. The shallow groundwater reflects the characteristics of soluble salt in water body. (2) the characteristics of hydrogen and oxygen stable isotopes show that surface water and shallow underground water are used. With the characteristics of the same water source, all of the two are derived from the atmospheric precipitation, but the shallow groundwater is more derived from the direct infiltration of the atmospheric precipitation, not the surface water supply, and the surface water and shallow groundwater in the subsidence area are not mixed with the deep groundwater. The recharge of the river water to the surrounding ground water is near the riverbank 500m. (3) the comprehensive water quality identification index method is used for the surface water of the coal mining subsidence area of the coal mining subsidence area. The Nemero index method is used to evaluate the environmental quality of the shallow groundwater. The result shows that the surface water quality of the subsidence area is the same, and the water quality standard of class III is generally reached, CODCr, TN, F~-, Cr. Beyond the standard of surface water type IV water quality, exceeding standard is more serious; shallow groundwater is beyond the type III water standard of groundwater, F~-, NH4~+-N, Cr, Ni exceed the standard. Compared with the traditional and improved Nemero index method, the improved Nemero index method considers the weight factor of the evaluation factor in the evaluation of groundwater quality, and the maximum weight value is included in the evaluation process. (4) the study on the temporal and spatial variation of heavy metal content in the mining subsidence area of the coal mining subsidence area and the study on the risk assessment show that the Cr content in surface water and shallow groundwater in this area is too serious and has the risk of pollution. The comprehensive study shows that the heavy metal content of surface water is lower than that of shallow groundwater, because the surface water is low. Water is recharged by water and atmospheric precipitation, and the rate of renewal is fast, and the closed environment of groundwater leads to the high heavy metal content in groundwater and weak hydraulic contact with the surface water.

【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X752;X143

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本文編號(hào)：1825990