【摘 要】
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新疆水资源优化配置是实现我国干旱半干旱地区可持续发展的重要保障,西黑山矿区红沙泉一号露天煤矿位于新疆维吾尔自治区准东煤田,地处戈壁沙漠,属于干旱地区,生态环境脆弱,水资源极度匮乏,煤炭资源丰富,年产原煤800万吨,自2015年投产以来,需水量逐年增加,鉴于区域现状年用水量已超出水资源总量控制指标的24%,且当地可利用地下水水量极少。因此,在综合考虑煤炭开采各环节对水资源需求的基础上,基于对矿区20
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新疆水资源优化配置是实现我国干旱半干旱地区可持续发展的重要保障,西黑山矿区红沙泉一号露天煤矿位于新疆维吾尔自治区准东煤田,地处戈壁沙漠,属于干旱地区,生态环境脆弱,水资源极度匮乏,煤炭资源丰富,年产原煤800万吨,自2015年投产以来,需水量逐年增加,鉴于区域现状年用水量已超出水资源总量控制指标的24%,且当地可利用地下水水量极少。因此,在综合考虑煤炭开采各环节对水资源需求的基础上,基于对矿区2020-2024年的需水量预测,对矿区的水资源现状进行调查、分析并进行优化,是维持煤矿正常运行的迫切需求。论文以西黑山矿区红沙泉一号露天煤矿为例,在现场调研、实验分析、模型计算的基础上,综合分析生产工艺流程中用水环节与排水状况,通过优化水处理工艺设计,提升水处理效率,建立数学模型,优化矿区水资源配置,实现矿区水资源的高效利用。主要研究结果如下:(1)通过对露天煤矿生产工艺综合分析,结合现场样品采集与分析,从水的用途出发,采用单因子、主成分分析与模糊综合评价法对整个生产工艺中涉水节点水质进行评价,评价结果表明:矿井水的水质为《地下水质量标准》(GB/T 14848-2017)及《煤炭工业污染物排放标准》(GB20426-2006)的V级标准,特征污染因子为CODcr;生活污水处理站的出水水质为《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中Ⅲ级标准,特征污染因子为:总磷、氨氮;自来水中SO42-和氯化物不满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。(2)针对现有各生产环节可用水源,根据用途,对矿区的矿井水采用混凝沉淀法,生活污水采用一体化生活污水处理设施,含油废水采用除油+沉淀+过滤污水处理设施,优化水处理工艺设计进行水质提升,达到经济资源化利用。(3)通过对研究区域2011-2019年的需水量预测、对比和修正,确定采用灰色预测法的GM(1,1)模型,对2020-2024年的需水量进行预测,预测结果为2020-2024 年的需水量分别为:355.08、438.05、540.42、666.70、822.50 万 t/a。(4)基于社会、经济、环境三个目标函数,在满足矿区供水量与民生相关的保证率不小于95%,与工业相关不小于85%,与环保相关不小于80%的约束条件下,采用多目标水资源优化配置模型,基于Matlab界面采用遗传算法优化求解,获得2020-2024不同年份的配置结果,配置的结果在经济最小化的情况下满足矿区需水量的约束条件,则研究区的水资源配置具有可行性。图30表56参109
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