煤矿开采对地表径流影响机理及评价模型研究

Surface runoff decrease and water interception caused by coal mining are becoming more and more serious. It has affected economy development and People lives in the coal mine areas.so researching the influence of coal mining on surface runoff is a matter of great urgency.This paper aims at Kuye River in the middle reaches of the Yellow River where there are many large-scale caol mines. in the light of flied sampling and laboratory analysis, application of isotope technology, the authors analysised surface runoff drainage ways and groundwater recharge,runoff and drainage condition and revealed mechanism about the influence of coal mining on surface runoff by the theories of hydrology, geology and mineral, hydrogeological. quantitative analysed the influence of coal mining on surface runoff based on model. The purpose is to research the evaluation method of coal mining effect surface runoff, put forward a practical significance case study, offer technological support for the management of river basin water resources and ecological recovery and management in mining area. At the same time the research results will provide the scientific basis for coal resources rational exploitation, protections of water resource and ecological environment in coal mine areas.

煤炭开采诱发的河道径流减少甚至断流问题已严重影响到矿区经济的发展和群众的生活，研究煤矿开采对地表径流的影响已迫在眉睫。本项目以黄河中游窟野河为例，以同位素示踪技术为手段，在野外取样和样品实验室分析的基础上，采用水文学原理、地质矿产、水文地质分析地表水的排泄路径、地下水起源、形成与循环特征，揭示煤矿开采对地表径流影响机理。并通过模型模拟定量分析煤矿开采对地表径流量的影响量，建立一套高效的煤矿开采对地表径流影响的评价方法。提出有现实指导意义的煤矿开采对地表径流影响的研究实例。为指导流域水资源科学管理以及矿区生态恢复治理提供准确有效的技术支持；为矿区煤炭资源合理开采，实现水资源、生态环境保护与煤炭资源开发并举的目标，提供科学的决策依据。

煤炭开采诱发的河道径流减少甚至断流问题使本来就已十分紧张的区域水资源供需矛盾更加尖锐，严重影响到矿区经济的发展和群众的生活，制约着生态环境建设和经济社会的可持续发展，研究煤矿开采对地表径流的影响已迫在眉睫。窟野河是黄河中游的一级支流，是神府煤田开发和生态环境维系的主要水源。近年来，随着能源化工基地建设步伐的加快，窟野河流量不断减少，甚至出现了连续断流现象。本项目以窟野河为例，分析了降水、河水、矿井水、生活用水、灌溉水等各类水体的氢氧同位素和水化学特征。通过对比分析，明确矿井水、降水、河水之间的相互关系，了解煤矿开采导致的下垫面条件变化对径流的影响。进而采用黄河月水量平衡模型定量评价了其影响量。通过对流域沿岸石圪台矿区矿井水、生活用水氢氧同位素和水化学特征分析，发现在距离河道5km以内矿井水的水化学类型与河水较为相近为Ca2+-Na+-HCO3-型；大于5km的水化学类型为Ca2+-Mg2+-HCO3-型。随着距离的增大，矿井水与河水的联系减弱。生活用水井深小于180m且距离河道小于1km的地下水水化学特征与河水较为相似，为Na+-Ca2+-HCO3--SO42-型；井深大于180m且距离河道大于1km的水化学类型为Ca2+-Na+-SO42--HCO3-型和Ca2+-Na+-HCO3--Cl-型，与河水有一定的差距。说明煤矿开采产生的大量地裂隙改变了流域地表水和地下水的补、径、排关系，导致了河道径流的减少。氢氧同位素分析也证明了河水与矿井水水力联系密切。模拟结果表明：自1987年窟野河流域实施煤炭开采以来，对径流的影响逐渐加强。1987-1999年煤炭开采对径流的影响量平均为1.30mm，约0.11×108m3；2000-2010年的平均值达到2.92×108m3，在窟野河流域吨煤开采对径流的影响大约为5.68m3。以上研究结果为指导流域水资源科学管理以及矿区生态恢复治理提供准确有效的技术支持；为矿区煤炭资源合理开采，实现水资源、生态环境保护与煤炭资源开发并举的目标，提供科学的决策依据。