煤礦塌陷水域水質(zhì)影響因素及其污染綜合評(píng)價(jià)方法研究.pdf

1、伴隨著煤礦生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和煤電一體化進(jìn)程的實(shí)施，礦區(qū)生產(chǎn)生活用水問(wèn)題日益突出，礦區(qū)水資源的缺乏已制約了煤炭工業(yè)的發(fā)展。而伴隨著煤炭的大規(guī)模開(kāi)采，在地下水埋藏較淺的礦區(qū)已形成了大面積的煤礦塌陷積水域，因此研究塌陷水域水質(zhì)演變規(guī)律及其控制影響因素，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)水質(zhì)狀況，預(yù)測(cè)水環(huán)境變化趨勢(shì)，對(duì)于節(jié)約資源提高水資源利用率、避免地下水過(guò)度開(kāi)采具有重要的科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。 為研究控制影響因素在水質(zhì)演變過(guò)程中的作用，論文以淮南礦區(qū)為例，針對(duì)煤

2、礦塌陷水域水資源形成特征，結(jié)合塌陷水域水質(zhì)控制影響因素的特點(diǎn)，選取了封閉性能好、塌陷年齡不同的張集、謝橋、潘一礦塌陷水域進(jìn)行了連續(xù)監(jiān)測(cè)，分析其水質(zhì)指標(biāo)隨塌陷年齡增長(zhǎng)的演變特征。結(jié)果顯示，塌陷水域中總磷、總氮、總硬度、重金屬元素等指標(biāo)具有累積效應(yīng)。水質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性分析結(jié)果顯示，塌陷水域水質(zhì)特征的形成主要受礦業(yè)污染源、農(nóng)業(yè)污染源、礦井開(kāi)采微震因素的控制影響。 針對(duì)井下開(kāi)采微震因素對(duì)塌陷水域水質(zhì)的控制影響，論文選用具有數(shù)據(jù)連續(xù)采集、大

3、存儲(chǔ)量功能的動(dòng)態(tài)信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)潘一礦1612（1）工作面采動(dòng)區(qū)、采空區(qū)進(jìn)行了微振監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在巨厚松散層條件下，地面仍能監(jiān)測(cè)到震動(dòng)信號(hào)，且信號(hào)主頻為37HZ。為驗(yàn)證微震控制影響下塌陷水域水質(zhì)演變特征，論文引入相似材料模擬理論，采用物理模型模擬試驗(yàn)方法論證水質(zhì)變化情況。研究結(jié)果表明在微震因素影響下，懸浮物大量吸附重金屬離子并產(chǎn)生沉淀，塌陷水體中重金屬含量隨微震時(shí)間增長(zhǎng)而減小，最后逐漸穩(wěn)定。 另外，針對(duì)水質(zhì)評(píng)價(jià)工作中

4、，評(píng)價(jià)指標(biāo)選取的合理性及評(píng)價(jià)模型準(zhǔn)確性的問(wèn)題，論文將主成分分析法與模糊綜合評(píng)價(jià)法結(jié)合構(gòu)建了塌陷水域水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)模型。在評(píng)價(jià)過(guò)程中，對(duì)主成分分析法采用逆指標(biāo)“倒數(shù)法”變換、用“對(duì)數(shù)化法”對(duì)指標(biāo)進(jìn)行無(wú)量綱化兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)，提高第一主成分的貢獻(xiàn)率；對(duì)模糊綜合評(píng)價(jià)法在評(píng)價(jià)指標(biāo)因子選取上進(jìn)行了改進(jìn)，采用累積方差貢獻(xiàn)率大于85％進(jìn)行判斷選取評(píng)價(jià)因子。 論文分析了GIS與環(huán)境評(píng)價(jià)模型相結(jié)合方式，利用ArcGIS Engine與C＃建立水質(zhì)

5、污染綜合評(píng)價(jià)信息系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)水質(zhì)污染綜合評(píng)價(jià)可視化，采用泛克里格插值方法實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)由點(diǎn)到面的轉(zhuǎn)變。利用ArcGIS Engine中的Universal Kriging模型求解潘一礦東、西塌陷水域污染物分布專(zhuān)題圖，可以真實(shí)、準(zhǔn)確地反映環(huán)境的實(shí)際狀況。 在水質(zhì)污染綜合評(píng)價(jià)信息系統(tǒng)中，論文引入了礦山開(kāi)采沉陷學(xué)理論，運(yùn)用概率積分法建立開(kāi)采沉陷面積預(yù)計(jì)數(shù)學(xué)模型，對(duì)礦井開(kāi)采計(jì)劃內(nèi)的塌陷水域未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并繪制了潘集礦區(qū)年度下沉