淮南高潜水位采煤沉陷区水质特征及变化趋势

发布时间：2020-03-29 06:56

【摘要】：淮南地区煤炭资源开采量大,地下潜水位高,在持续数十年的采矿活动中形成了大片沉陷积水区域。为了缓解煤矿区水资源紧张与用水需求的矛盾,采煤沉陷区积水已经被充分利用起来,保证沉陷区积水的水质十分重要。掌握采煤沉陷区域的水质特征,了解其中污染物含量的变化趋势,可以对矿区水资源的综合利用与水质保护提供一定的支持。本研究以淮南采煤沉陷区中沉陷积水、天然河水以及浅层地下水为对象,研究了各类水体中水化学类型及其形成影响因素,沉陷区积水中氮磷营养盐和重金属的分布及其影响因素,对水环境质量进行了评价,结合历史数据探讨了水质指标的变化趋势。(1)沉陷积水中TDS均值夏季535.13 mg/L,冬季620.35 mg/L,高于周边的天然河水与浅层地下水;水化学类型上沉陷积水和河水表现为Na-HC03·C1型,地下水表现为Na·Ca-HCO3型。通过Gibbs图、元素比值和因子分析发现,沉陷积水和河水受到蒸发作用、岩石风化和人类活动的多重影响,蒸发作用是主要影响因素。蒸发盐岩和硅酸盐岩的风化作用是沉陷积水与河水中离子的主要来源。地下水受到多种岩石风化作用的影响,以硅酸盐岩风化为主。随沉陷时间增长,水化学指标整体上有上升的趋势,近年来潘一矿沉陷区水化学类型没有变化,谢桥矿沉陷区水化学类型逐渐从Na·Ca-SO4型转变成Na-HC03型,顾桥矿沉陷区水化学类型由接近地下水的Ca·Na-HC03型逐渐转变成Na-HC03型。(2)沉陷积水氮磷含量严重超过水体富营养化的发生浓度,两季N:P均高于藻类的最适宜生长比例,磷是水体富营养化的主控因子。研究区TN平均含量夏季高于冬季,TP平均含量冬季高于夏季,不同季节污染源的差异是导致沉陷区氮磷季节分布差异的主要原因,农业生产和渔业养殖的季节差异以及降水的季节分布差异是TN季节分布的影响因素,温度的季节变化和水体中动植物的生长是TP季节分布的影响因素。顾桥矿、谢桥矿、潘二矿和刘庄矿沉陷区积水氮磷污染较为严重,丁集矿、张集矿和潘三矿沉陷区中氮磷含量相对较低。刘庄矿、顾桥矿、潘三矿等沉陷区TN含量较高,TP含量在研究区呈现出中部东部较高,西部较低的特征,沉陷水域的周边环境以及人类活动是沉陷区氮磷空间分布的主要影响因素。潘一矿、谢桥矿两个沉陷区水体中TN、TP含量表现出季节性波动,年均含量变化不大,而顾桥矿沉陷区近年来水体中TN、TP含量不断升高,氮磷污染有加剧的趋势。(3)重金属含量分析表明,沉陷区水体5项指标平均含量均没有超过地表水或地下水环境质量标准中III类水标准限值,地表水中的重金属含量整体高于地下水,沉陷积水中Cd、Cr、Ni和Pb四种重金属指标平均含量表现为夏季略低于冬季,而Zn表现为夏季含量略高于冬季,空间分布特征各不相同。淮南地区降水的季节变化是研究区重金属季节分布的主要影响因素,而重金属的空间分布影响因素较为复杂,可能与农药化肥的使用、工业废水的排放、汽车尾气中重金属的大气沉降、渔业养殖以及采煤活动等因素有关。沉陷时间越久的沉陷区,水体重金属整体上越低。Ni和Zn含量随着矸石山的不断淋滤以及养殖饲料的投放可能有上升的风险。(4)地表水综合水质标识指数评价结果表明,沉陷区地表水水质总体一般,属于IⅢ类水标准范围,TN、TP以及F-指标污染较为严重;地下水密切值法评价结果表明,沉陷区地下水水质在I～III类水范围。
【图文】：

其特征主要有地面下沉、裂缝随处可见，土壤水分流失，土地沙漠化，地表植被逡逑逐渐被破坏。逡逑图２－２陕西省神木市无积水采煤沉陷区逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｃｏａｌ邋ｍｉｎｉｎｇ邋ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ邋ａｒｅａ邋ｉｎ邋Ｓｈｅｎｍｕ邋Ｃｉｔｙ逡逑在东部地区，如安徽、江苏、山东等地的采煤沉陷区，当地气候湿润，地表逡逑水系发达，多数具有高潜水位的水文地质条件，地表沉陷后原有水系被破坏，降逡逑水和地表径流进入沉陷盆地无法排泄，且浅层地下水也会作为来源补给沉陷区，逡逑逐渐形成大片的积水湖泊ｉｑ，原有的农田、城市转变成大面积的水域，改变了地逡逑貌结构和生态环境，大量的农民失去耕地和家园。图２－３是淮南采煤沉陷区，地逡逑面下沉后，由于当地降水丰沛，地下水位高，沉陷区逐渐积水，形成积水湖泊，逡逑原有的村庄农田全部被淹没，耕地无法恢复。逡逑９逡逑

第二章样品与方法逡逑＾邋Ｉ邋；｜逦？逡逑图２Ｇ安徽淮南采煤沉陷积水区逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｃｏａｌ邋ｍｉｎｉｎｇ邋ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ邋ａｒｅａ邋ｉｎ邋Ｈｕａｉｎａｎ逡逑２．２研宄区概况逡逑２．２．１地理位置逡逑淮南市地处安徽省中北部，地理位置在东经１１６°２１＇？１１７°１２％北纬３１°５４＇？逡逑３３°０（Ｖ之间，辖区总面积约为５５３３ｋｍ２。区内有阜淮铁路、淮南铁路等多条铁路逡逑千线经过，矿区内铁路纵横交错，此外还有合淮高速、阜淮高速等众多高速公路逡逑穿过淮南，交通发达。淮南市在淮河两岸形成了不同的地貌条件，淮河南岸以丘逡逑陵地形为主，，淮河北岸是大片的平原，地势平坦。逡逑淮南矿区东西长约８０邋ｋｍ，南北宽约３０邋ｋｍ，地跨淮南市、阜阳市两个市级逡逑行政区，现有淮南矿业集团和中煤新集能源公司两个大型煤炭企业的十余对生产逡逑矿井。目前淮南矿区开发主体为淮河以北的新矿区
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X752;X52

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本文编号：2605634