山西古交市煤矿开采对地下水环境影响研究

作     者：朱国云 

作者单位：河北地质大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张发旺

授予年度：2017年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：古交矿区 煤炭开采 地下水环境 模糊综合评价 MODFLOW 

摘      要：我国是产煤和用煤大国,煤炭长期以来都是我国的主要能源。但随着煤炭的大量开采,引起了水资源短缺、地下水污染等地下水环境问题,并且湿地退化、地裂缝、地面沉降等生态环境问题也接踵而至。随着水资源短缺问题的加剧,煤矿开采对地下水的影响也越来越受到重视。古交矿区地处于西山煤田的西北部,在山西省古交市境内,盛产焦煤,是我国主要的焦煤生产区。该矿区还处于晋祠泉域保护区范围内,位于晋祠泉的西北方向,相距约37.5公里。山西著名的晋祠泉于1994年断流,有关部门已经开展了晋祠泉复流的相关工作。因此,在古交市矿区开展煤矿开采对地下水环境影响的研究,具有非常重要的现实意义。作者收集了古交矿区的气象情况、地形地貌、地质及水文地质条件的资料,为了研究煤炭开采对古交矿区地下水水质与水量的影响,在研究区采取水样进行分析,并收集当地下水水位监测资料,对古交矿区进行了水质评价和地下水数值模拟。选取总硬度、溶解性总固体、硝酸盐、硫酸盐、氯化物共5个水化学成分作为评价参数对水样进行模糊综合评价,最终得到的结果为以Ⅱ级水为主,水质整体较好。通过绘制出的水质分布图可以看出,Ⅴ级水水样的选取位置距煤矿企业较近,并且水样中硫酸根含量普遍偏高,受污染程度较为严重。为了研究采煤对于地下水水量的影响,以研究区内岩溶含水层作为主要含水层,使用MODFLOW建立模型对岩溶地下水进行数值模拟。使用所收集的2010年研究区的岩溶地下水监测数据,对模型进行识别和验证,经过多次修改水文地质参数,得到与实际流场拟合较高的模型。在最终生成的研究区地下水流场图中存在两个地下水降落漏斗,位置位于煤矿企业以及人口聚集的区域。使用建立的模型进行2020年地下水流场预测。预测结果显示研究区岩溶地下水位整体下降,降落漏斗面积增加,最大水位降幅达13m。