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摘 要：口孜东矿区由于多年大规模的煤炭开采，形成了大面积的采煤沉陷区，采煤沉陷范围和程度不断加大，必然会对周围的水系及灌排设施产生一定的影响，随之带来一系列水利问题，如何有效的解决采煤沉陷区与周围水利系统之间的矛盾，尽可能的发挥采煤沉陷区的最大效益，是目前采煤沉陷区综合治理的一个重要课题。该文就口孜东矿采煤沉陷对周围水系及水利设施的影响进行分析并提出治理建议。
关键词：口孜东矿区；采煤沉陷；水利设施；灌排水系
中图分类号 TU984 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）09-0141-03
两淮矿区是全国重要的煤炭生产基地，是安徽省能源、原材料产业发展的重要支撑。由于多年来大规模的煤炭开采，形成了较大面积的采煤沉陷区，对河流水系和已建、在建水利工程以及农村经济社会发展和生态环境产生了重大影响。统筹煤炭开采和水利工程建设、农村经济发展的要求，统筹煤炭、耕地、水等3种资源开发与保护，研究采煤沉陷区的综合治理，尽可能多的解放水系和水利设施下压覆的煤炭资源，尽可能减少采煤沉陷对河流水系和水利工程、土地资源及农村经济的不利影响，促进当地经济社会全面可持续发展，具有重要意义[1]。
1 矿区概况
口孜东矿区位于安徽省阜阳市颍东区境内，属特大型煤矿，于2007年7月正式开工建设，是安徽省重要的煤炭生产基地。由于多年大规模的煤炭开采，形成了大面积的采煤沉陷区，采煤沉陷范围和程度不断加大，已经对区内河流水系、水利设施以及生态环境等产生不同程度的影响。
根据口孜东矿2017年6月提供的采煤沉陷区等深线图，口孜东矿沉陷区现状积水面积213hm2，容积约320万m3。预测2025年沉陷范围1440hm2，沉陷1.5m范围594hm2，23.5～24.5m区间塌陷区调蓄库容740万m3[2]。口孜东矿采煤塌陷区2025年预测沉陷深度-面积-容积关系曲线见图1。
深度-面积-容积关系曲線
2 口孜东矿采煤沉陷对水利工程的影响分析
2.1 采煤沉陷区调蓄对济河排涝影响 济河是西淝河下段右岸一条较大支流，现状河道排涝标准为5年一遇，是颍东区的主要排水河道。口孜东矿采煤沉陷主要影响济河河道，现状影响长度为0.6km，预测2025年影响济河长度为5.2km，最终影响长度为7.1km（见表1、图2）。随着口孜东矿采煤沉陷的发展，沉陷区和济河干流河道将连成一体。预测口孜东矿沉陷区23.5～24.5m区间调蓄库容740万m3，首先分析口孜东矿沉陷区调蓄库容对济河排涝的影响[3]。
2.1.1 降雨频率年分析 济河属西淝河流域，西淝河流域位于沿淮洼地，地形较缓，地势低洼，易受淮河洪水高水位长历时顶托影响，经常形成 “关门淹”而无法自排，历时长达1～2个月。综合考虑淮河干流洪水特性，结合西淝河流域工程情况，设计暴雨时段选择为最大30d。本次采用安徽省暴雨等值线图成果选择不同频率年。
根据安徽省水利水电勘测设计院1995年编制的《安徽省长短历时年最大暴雨统计参数等值线图》，茨南片最大30天暴雨均值为300mm，Cv值为0.55，Cs=3.5Cv。经计算最大30天暴雨5年一遇为402mm、10年一遇为516mm、20年一遇为630mm、50年一遇为774mm。暴雨成果详见表2。
西淝河流域发生较大洪涝灾害的年份有1950年、1952年、1954年、1963年、1972年、1982年、1991年、2003年、2005年和2007年等。其中1954年相当于50年一遇；1991年降雨相当于20年一遇；2007年降雨相当于10～20年一遇；2005年降雨相当于10年一遇。
2.1.2 采煤沉陷区涝水调蓄计算 利用西淝河下段汇流单位线，采用面积比法，计算济河沉陷区以上流域的汇流过程。沉陷区起调水位按23.5m计，遇10年一遇降雨，沉陷区下泄流量按下游济河河道5年一遇设计自排流量泄入西淝河。通过口孜东矿采煤沉陷区调蓄，经调算沉陷区水体最高日均水位24.2m（见表3），接近塌陷区出口济河干流排涝水位。从而可以得出，利用采煤沉陷区库容调蓄洪涝水对济河排涝是有利的。
2.2 采煤沉陷区对周边灌排水系的影响 由于口孜东矿采煤沉陷的影响，王小庄闸闸址出现沉陷，不但严重影响王小庄闸安全，而且也影响到王小庄闸的灌溉和除涝效益的正常发挥；采煤沉陷同时对团结沟、胜利沟及南乌江等沟渠产生不同程度的破坏，详见表1。这些灌排设施的不同程度破坏，已经打乱了原有的灌排体系，严重影响两岸灌溉和排水；此外，济河杨楼圩生产圩堤也受到了局部破坏。针对采煤沉陷对灌排渠系的影响提出以下治理措施[4]。
2.2.1 王小庄闸移址重建工程 王小庄闸沿原址向上移4.7km至老小河口的下游，移出最终沉陷范围以外，移址后不仅可满足设计蓄水位要求，并且能保证王小庄闸重建工程的安全，基本满足防洪、排涝、灌溉功能的正常发挥。
2.2.2 济河以南灌排渠系恢复工程 为满足引水和控制水位要求，新建老小河引水涵，加固老小河节制涵；为满足济河南侧团结沟、胜利沟两岸的灌溉排水要求，规划在团结沟、胜利沟南部新建团结沟南闸、胜利沟南闸以控制渠道水位，同时团结沟南段和胜利沟南段进行疏浚。
2.2.3 济河以北灌排渠系恢复工程 对团结沟北段和胜利沟北段进行疏竣；新建团结沟北闸和胜利沟北闸，对团结沟和胜利沟引水涵进行维修加固。
2.2.4 杨楼圩堤退建加固工程 根据预测的采煤沉陷影响范围，按10年一遇防洪标准对杨楼圩堤进行退建加固。
2.3 采煤沉陷区蓄水对水资源利用的影响 虽然采煤区沉陷造成颍东区水资源短缺和生态环境破坏，从另一个角度讲，采煤沉陷区产生的低洼地势也为洪涝水资源利用提供可能性。利用采煤沉陷区引蓄涝水和洪水资源，不仅可以缓解颍东区当地水资源供需矛盾，还可以减少地下水开采[5]，为颍东区工农业生产提供水源；另外，依托相对丰富的蓄水量，充分利用区位优势和宽阔水域、地方文化等旅游资源优势[6]，将采煤沉陷区的治理与开发颍东区生态旅游观光农业紧密结合起来，规划生态景观建设模式，利用口孜东矿采煤沉陷区域打造东湖湿地公园。 口孜东矿沉陷区现状积水容积约320万m3。预测2025年23.5～24.5m区间塌陷区调蓄库容740万m3。沉陷区周边地面高程大部分在25m以上，济河乌江处河道排涝水位为24.86m，规划确定沉陷区水体蓄水位24.5m。
为充分利用沉陷区的滞蓄库容，推荐利用济河闸对沉陷区水体进行蓄水控制，沉陷区最高蓄水位可达24.5m，可增加调蓄水量740万m3。
3 结语
随着煤炭资源的不断开采，采煤沉陷区范围还将进一步加大，对水利工程、生态环境的影响和破坏仍然不可避免，如何趋利避害，从而有效的保障水利工程安全、水资源合理利用，以及促进当地经济社会可持续发展，为此，提以下几点建议：
（1）科学合理地规划和建设沉陷区水利工程。两淮采煤沉陷区地处洪涝灾害频发生地区，因此要正确处理水利建设与煤矿开采的关系，充分考虑水利工程的建设和运行维护，保障水利工程尤其是重要防洪工程的安全运行。
（2）采煤沉陷区综合治理是一个渐进的、长期的过程，应当根据采煤沉陷区的动态演变，采取不同方式，因地制宜，实施有计划的综合治理，并且切实加大沉陷区水资源综合利用力度。
（3）采煤沉陷区治理工作任务艰巨，需要较高的技术支撑和可靠的资金保障，建议创新治理模式及融资渠道，积极开展采煤沉陷区综合治理试点工作[7]。
参考文献
[1]姜富华.结合治淮开展两淮矿区采煤沉陷区综合治理探讨[J].中国水利，2010（22）：61-63.
[2]中咨公司.安徽省两淮地区采煤沉陷区综合治理战略规划报告[R]，2007.
[3]安徽省水利水电勘测设计院.颍东区防洪除涝规划报告[R]，2018.
[4]安徽省水利水电勘测设计院.安徽省淮河流域重点平原洼地治理工程外资项目王小庄闸移址方案專题研究报告[R]，2013.
[5]许士国，高尧，吴亚军，等.利用采煤沉陷区实现河流洪水资源利用的研究[J].中国水利学会水资源专业委员会学术年会，2009.
[6]孙晓娟，孙瑶，陈永春，等.淮南采煤沉陷区湿地保护与利用模式研究[J].内蒙古林业调查设计，2016，39（6）：5-7.
[7]姜富华，张红丽，景峰，等.淮南潘谢矿区采煤沉陷区综合治理思路探讨[J].山西水利，2016（5）：12-13. （责编：王慧晴）
关键词：口孜东矿区；采煤沉陷；水利设施；灌排水系
中图分类号 TU984 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）09-0141-03
两淮矿区是全国重要的煤炭生产基地，是安徽省能源、原材料产业发展的重要支撑。由于多年来大规模的煤炭开采，形成了较大面积的采煤沉陷区，对河流水系和已建、在建水利工程以及农村经济社会发展和生态环境产生了重大影响。统筹煤炭开采和水利工程建设、农村经济发展的要求，统筹煤炭、耕地、水等3种资源开发与保护，研究采煤沉陷区的综合治理，尽可能多的解放水系和水利设施下压覆的煤炭资源，尽可能减少采煤沉陷对河流水系和水利工程、土地资源及农村经济的不利影响，促进当地经济社会全面可持续发展，具有重要意义[1]。
1 矿区概况
口孜东矿区位于安徽省阜阳市颍东区境内，属特大型煤矿，于2007年7月正式开工建设，是安徽省重要的煤炭生产基地。由于多年大规模的煤炭开采，形成了大面积的采煤沉陷区，采煤沉陷范围和程度不断加大，已经对区内河流水系、水利设施以及生态环境等产生不同程度的影响。
根据口孜东矿2017年6月提供的采煤沉陷区等深线图，口孜东矿沉陷区现状积水面积213hm2，容积约320万m3。预测2025年沉陷范围1440hm2，沉陷1.5m范围594hm2，23.5～24.5m区间塌陷区调蓄库容740万m3[2]。口孜东矿采煤塌陷区2025年预测沉陷深度-面积-容积关系曲线见图1。
深度-面积-容积关系曲線
2 口孜东矿采煤沉陷对水利工程的影响分析
2.1 采煤沉陷区调蓄对济河排涝影响 济河是西淝河下段右岸一条较大支流，现状河道排涝标准为5年一遇，是颍东区的主要排水河道。口孜东矿采煤沉陷主要影响济河河道，现状影响长度为0.6km，预测2025年影响济河长度为5.2km，最终影响长度为7.1km（见表1、图2）。随着口孜东矿采煤沉陷的发展，沉陷区和济河干流河道将连成一体。预测口孜东矿沉陷区23.5～24.5m区间调蓄库容740万m3，首先分析口孜东矿沉陷区调蓄库容对济河排涝的影响[3]。
2.1.1 降雨频率年分析 济河属西淝河流域，西淝河流域位于沿淮洼地，地形较缓，地势低洼，易受淮河洪水高水位长历时顶托影响，经常形成 “关门淹”而无法自排，历时长达1～2个月。综合考虑淮河干流洪水特性，结合西淝河流域工程情况，设计暴雨时段选择为最大30d。本次采用安徽省暴雨等值线图成果选择不同频率年。
根据安徽省水利水电勘测设计院1995年编制的《安徽省长短历时年最大暴雨统计参数等值线图》，茨南片最大30天暴雨均值为300mm，Cv值为0.55，Cs=3.5Cv。经计算最大30天暴雨5年一遇为402mm、10年一遇为516mm、20年一遇为630mm、50年一遇为774mm。暴雨成果详见表2。
西淝河流域发生较大洪涝灾害的年份有1950年、1952年、1954年、1963年、1972年、1982年、1991年、2003年、2005年和2007年等。其中1954年相当于50年一遇；1991年降雨相当于20年一遇；2007年降雨相当于10～20年一遇；2005年降雨相当于10年一遇。
2.1.2 采煤沉陷区涝水调蓄计算 利用西淝河下段汇流单位线，采用面积比法，计算济河沉陷区以上流域的汇流过程。沉陷区起调水位按23.5m计，遇10年一遇降雨，沉陷区下泄流量按下游济河河道5年一遇设计自排流量泄入西淝河。通过口孜东矿采煤沉陷区调蓄，经调算沉陷区水体最高日均水位24.2m（见表3），接近塌陷区出口济河干流排涝水位。从而可以得出，利用采煤沉陷区库容调蓄洪涝水对济河排涝是有利的。
2.2 采煤沉陷区对周边灌排水系的影响 由于口孜东矿采煤沉陷的影响，王小庄闸闸址出现沉陷，不但严重影响王小庄闸安全，而且也影响到王小庄闸的灌溉和除涝效益的正常发挥；采煤沉陷同时对团结沟、胜利沟及南乌江等沟渠产生不同程度的破坏，详见表1。这些灌排设施的不同程度破坏，已经打乱了原有的灌排体系，严重影响两岸灌溉和排水；此外，济河杨楼圩生产圩堤也受到了局部破坏。针对采煤沉陷对灌排渠系的影响提出以下治理措施[4]。
2.2.1 王小庄闸移址重建工程 王小庄闸沿原址向上移4.7km至老小河口的下游，移出最终沉陷范围以外，移址后不仅可满足设计蓄水位要求，并且能保证王小庄闸重建工程的安全，基本满足防洪、排涝、灌溉功能的正常发挥。
2.2.2 济河以南灌排渠系恢复工程 为满足引水和控制水位要求，新建老小河引水涵，加固老小河节制涵；为满足济河南侧团结沟、胜利沟两岸的灌溉排水要求，规划在团结沟、胜利沟南部新建团结沟南闸、胜利沟南闸以控制渠道水位，同时团结沟南段和胜利沟南段进行疏浚。
2.2.3 济河以北灌排渠系恢复工程 对团结沟北段和胜利沟北段进行疏竣；新建团结沟北闸和胜利沟北闸，对团结沟和胜利沟引水涵进行维修加固。
2.2.4 杨楼圩堤退建加固工程 根据预测的采煤沉陷影响范围，按10年一遇防洪标准对杨楼圩堤进行退建加固。
2.3 采煤沉陷区蓄水对水资源利用的影响 虽然采煤区沉陷造成颍东区水资源短缺和生态环境破坏，从另一个角度讲，采煤沉陷区产生的低洼地势也为洪涝水资源利用提供可能性。利用采煤沉陷区引蓄涝水和洪水资源，不仅可以缓解颍东区当地水资源供需矛盾，还可以减少地下水开采[5]，为颍东区工农业生产提供水源；另外，依托相对丰富的蓄水量，充分利用区位优势和宽阔水域、地方文化等旅游资源优势[6]，将采煤沉陷区的治理与开发颍东区生态旅游观光农业紧密结合起来，规划生态景观建设模式，利用口孜东矿采煤沉陷区域打造东湖湿地公园。 口孜东矿沉陷区现状积水容积约320万m3。预测2025年23.5～24.5m区间塌陷区调蓄库容740万m3。沉陷区周边地面高程大部分在25m以上，济河乌江处河道排涝水位为24.86m，规划确定沉陷区水体蓄水位24.5m。
为充分利用沉陷区的滞蓄库容，推荐利用济河闸对沉陷区水体进行蓄水控制，沉陷区最高蓄水位可达24.5m，可增加调蓄水量740万m3。
3 结语
随着煤炭资源的不断开采，采煤沉陷区范围还将进一步加大，对水利工程、生态环境的影响和破坏仍然不可避免，如何趋利避害，从而有效的保障水利工程安全、水资源合理利用，以及促进当地经济社会可持续发展，为此，提以下几点建议：
（1）科学合理地规划和建设沉陷区水利工程。两淮采煤沉陷区地处洪涝灾害频发生地区，因此要正确处理水利建设与煤矿开采的关系，充分考虑水利工程的建设和运行维护，保障水利工程尤其是重要防洪工程的安全运行。
（2）采煤沉陷区综合治理是一个渐进的、长期的过程，应当根据采煤沉陷区的动态演变，采取不同方式，因地制宜，实施有计划的综合治理，并且切实加大沉陷区水资源综合利用力度。
（3）采煤沉陷区治理工作任务艰巨，需要较高的技术支撑和可靠的资金保障，建议创新治理模式及融资渠道，积极开展采煤沉陷区综合治理试点工作[7]。
参考文献
[1]姜富华.结合治淮开展两淮矿区采煤沉陷区综合治理探讨[J].中国水利，2010（22）：61-63.
[2]中咨公司.安徽省两淮地区采煤沉陷区综合治理战略规划报告[R]，2007.
[3]安徽省水利水电勘测设计院.颍东区防洪除涝规划报告[R]，2018.
[4]安徽省水利水电勘测设计院.安徽省淮河流域重点平原洼地治理工程外资项目王小庄闸移址方案專题研究报告[R]，2013.
[5]许士国，高尧，吴亚军，等.利用采煤沉陷区实现河流洪水资源利用的研究[J].中国水利学会水资源专业委员会学术年会，2009.
[6]孙晓娟，孙瑶，陈永春，等.淮南采煤沉陷区湿地保护与利用模式研究[J].内蒙古林业调查设计，2016，39（6）：5-7.
[7]姜富华，张红丽，景峰，等.淮南潘谢矿区采煤沉陷区综合治理思路探讨[J].山西水利，2016（5）：12-13. （责编：王慧晴）