生态脆弱区采矿生命周期水资源演变规律及预测研究

来源 :辽宁工程技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ythaohaizi
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地下水资源与煤炭资源毗连,煤矿在生命周期中的开采活动造成煤层与含水层贯通,使得地下水资源的水质受到污染、水量减少以及含水层水位下降,从而导致河流、水库干涸,土壤沙漠化,对矿井安全生产产生严重威胁。内蒙古鄂尔多斯是典型的生态脆弱区,其植被稀少、气候干旱,水资源短缺,抗干扰能力差。该地区煤炭储量丰富,采矿活动对该区域的地下水资源影响极大。因此探究采煤活动对地下水资源的影响对该地区的地下水资源保护十分重要。本研究选取内蒙古神东矿区一二三矿为研究对象,以地下水相关理论为基础,运用资料收集、数值模拟、分析评价等方法,使用Visual MODFLOW软件对研究区建立三维水文地质模型,探究地下水资源的演变规律,预测地下水资源的变化,为矿区的安全生产提供保证,为生态脆弱区的地下水资源保护提供了科学依据。取得了以下结论:(1)根据收集整理的数据资料,计算出一矿、二矿、三矿的导水裂隙带发育高度分别为40.28~59.84 m、41.93~63.29 m、41.93~63.29 m。建立Visual Modflow水文地质模型,并选取2018、2019年观测孔数据分别进行识别验证,均方根(Root Mean Squared,RMS)分别为0.60%、0.61%。(2)通过分析开采前和2019年的地下水演变过程,可知3个含水层存在水力联系,且采矿活动对第三含水层影响最大,对第一、二含水层的影响相对较小。在第三含水层形成3个半径分别为为1245 m、943 m、1091 m的降水漏斗,在第二含水层形成半径分别为914 m、671 m、805 m的降水漏斗。第一含水层水位下降,一矿、二矿水位下降幅度在10m左右,三矿水位降幅在20 m左右,局部区域干涸。(3)通过水均衡模拟地下水资源量可知,研究区地下水每日总补排量为144828.90 m~3,其中降水因素和河流排泄为矿区地下水的主要补给与排泄源。第三含水层地下水每日总补排量为68233.00 m~3。研究区第二含水层地下水每日总补排量为59898.00 m~3。研究区第一含水层地下水每日总补排量为109260.00 m~3。(4)通过对采空区水量分析,发现3个矿的采空区存在水力联系。其中一矿采空区与二矿采空区存在水力联系,且每日净补给二矿采空区的水量为1139.97 m~3。二矿采空区与三矿采空区存在水力联系,且每日净补给三矿采空区的水量为334.90 m~3。(5)通过预测2021~2039年研究区地下含水层水位线变化,发现随时间降水漏斗增大的速率逐渐减缓,最终第三含水层的降水漏斗半径分别达到1273.19 m、1100.00 m、1169.00m,第二含水层的降水漏斗半径分别达到1260.44 m、1224.20 m、1215.55 m,第一含水层水位有所下降,但最终趋于稳定。该论文有图48幅,表15个,参考文献69篇。
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