山西古交煤矿开采对河川径流影响机理及量化模型研究

发布时间：2017-05-24 16:07

  本文关键词：山西古交煤矿开采对河川径流影响机理及量化模型研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：汾河流域由于大规模的煤矿开采活动,破坏了流域的下垫面条件,引起地表、地下水文循环过程的改变,进而使河川径流发生了显著的变化。因此,研究煤矿开采对河川径流的影响,对水资源合理利用具有重要的理论和实践意义。本文依托“十二五”国家科技支撑计划项目专题“汾河入黄径流锐减原因分析”(2012BAB02B0407),以山西省古交煤矿为典型,从采煤对河川径流的影响机制和建模定量化分析影响程度两个方面,开展了煤矿开采对河川径流影响的研究。主要研究内容及成果如下:(1)在收集整理大量资料数据基础上,分析了采煤对地表水、地下水的影响机理。结合气象、水文、地质、数字高程、土地利用、土壤类型、开采煤层、开采深度以及产量等资料,从地表径流量和地表水体的形成途径两个方面,分析了采煤对地表水的影响机制,明确采煤导致地表水减少的主要原因和途径;从含水层系统、地下水的补给、径流和排泄等方面,分析采煤对地下水的影响机制,明确了采煤对地下水影响的途径和方式。(2)结合水循环过程,从采煤前后水循环要素的变化、水量变化和产汇流变化三个方面,分析了采煤对水循环系统的影响。根据采煤对水体影响机制和水循环过程,将采煤形成的塌陷、裂缝和矿坑等要素加入到水循环过程中,构建了采煤前后的水循环过程图,明确了矿坑调节是水循环另一要素;采用采煤前后典型年的汛期暴雨径流过程,通过统计雨量、径流量、洪峰流量及次数等,分析了采煤前后产汇流的变化特征。(3)建立了古交煤矿开采对河川径流影响的定量分析模型。在采煤对河川径流影响的机理分析上,将MIKE SHE与MIKE 11模型耦合,经过率定和检验,建立了古交煤矿开采对河川径流影响的定量分析模型。采用采煤前和采煤期的模型分别模拟采煤期的天然水量过程、采煤期的实际水量过程,并根据采煤期的原煤产量,定量分析了采煤对河川径流的影响,以及采煤对下垫面参数的影响和采煤条件下水量过程变化的趋势。结果表明:采煤活动导致1981~2008年河川径流量多年平均减少16.7mm,即2645万m3,其中地表径流减少222万m3,基流减少2423万m3。通过采煤期不同阶段煤矿开采对河川径流的影响分析,发现煤矿开采对河川径流量的影响呈递增趋势;采煤前后模型中反映下垫面条件的参数和采煤条件下的水量过程均发生了较大的变化。
【关键词】：煤矿开采 河川径流 径流变化 影响研究 水文模型 MIKE SHE
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD821;TV121.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-22
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究进展13-19
• 1.2.1 煤矿开采对水循环的影响研究13-16
• 1.2.2 煤矿开采对水资源量的影响研究16-18
• 1.2.3 存在的问题18-19
• 1.3 研究内容与技术路线19-22
• 1.3.1 研究内容19-20
• 1.3.2 研究技术路线20-22
• 2 研究区自然与社会条件22-36
• 2.1 自然地理与社会经济22-25
• 2.1.1 地理位置22-23
• 2.1.2 地形地貌23
• 2.1.3 气象23-24
• 2.1.4 水文24-25
• 2.1.5 社会经济25
• 2.2 水资源开发利用状况25-26
• 2.3 煤矿资源及开采状况26-36
• 2.3.1 煤矿储量与分布26-27
• 2.3.2 煤层27-29
• 2.3.3 煤矿开采状况29-36
• 3 采煤对不同水体影响过程分析36-52
• 3.1 采煤对矿区地表水的影响机制分析36-40
• 3.1.1 采煤对地表径流量的影响36-38
• 3.1.2 采煤对地表水体的影响途径38-40
• 3.2 采煤对矿区包气带水的影响机制分析40-43
• 3.2.1 采煤对包气带水补给的影响40-41
• 3.2.2 采煤对包气带水运动的影响41-42
• 3.2.3 采煤对包气带水蒸发的影响42-43
• 3.3 采煤对矿区地下水的影响机理分析43-52
• 3.3.1 采煤对含水层系统的影响43-48
• 3.3.2 采煤对地下水补给的影响48-50
• 3.3.3 采煤对地下水径流的影响50-51
• 3.3.4 采煤对地下水排泄的影响51-52
• 4 采煤对水循环系统和河川径流的影响分析52-65
• 4.1 采煤对水循环及通量的影响过程52-57
• 4.1.1 采煤前水循环及水量平衡关系52-54
• 4.1.2 采煤后水循环及水量平衡关系54-56
• 4.1.3 采煤前后水循环及水量过程的变化56-57
• 4.2 采煤对古交市水量的影响分析57-60
• 4.2.1 古交市地下水水量分析57-58
• 4.2.2 古交市采煤前后多年平均水量变化58-60
• 4.3 采煤对河川径流的影响分析60-65
• 4.3.1 采煤对产流的影响60-62
• 4.3.2 采煤对汇流的影响62-65
• 5 采煤对河川径流影响定量分析模型65-99
• 5.1 模型框架65-70
• 5.1.1 水文模型的选择65-66
• 5.1.2 模拟过程66-70
• 5.2 模型的过程及参数确定方法70-80
• 5.2.1 概述70
• 5.2.2 模型的范围和离散70
• 5.2.3 地形70-71
• 5.2.4 气象71-72
• 5.2.5 土地利用72-75
• 5.2.6 河流75-76
• 5.2.7 坡面流76-77
• 5.2.8 不饱和流77
• 5.2.9 饱和流77-80
• 5.3 模型的率定及验证80-85
• 5.3.1 评价标准81-82
• 5.3.2 径流过程率定和验证82-83
• 5.3.3 水量过程验证83-84
• 5.3.4 模型率定的参数84-85
• 5.4 采煤对河川径流影响分析85-93
• 5.4.1 采煤对地表径流的影响87-88
• 5.4.2 采煤对基流的影响88-89
• 5.4.3 采煤对河川径流的影响89-90
• 5.4.4 不同时期采煤对河川径流的影响90-93
• 5.5 采煤前后模型参数变化及采煤条件下水量过程变化分析93-99
• 5.5.1 采煤时期模型的率定及水量验证93-96
• 5.5.2 采煤时期模型的率定参数96
• 5.5.3 采煤前后模型的参数变化分析96-97
• 5.5.4 采煤条件下水量过程变化分析97-99
• 6 研究结论和展望99-103
• 6.1 主要结论99-101
• 6.2 新见解101
• 6.3 研究展望101-103
• 参考文献103-108
• 附表及附图108-118
• 个人简历、在校期间发表的论文及参与的科研项目118-119
• 致谢119-120

【参考文献】

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本文编号：391278