煤礦塌陷水域水質(zhì)影響因素及其污染綜合評價方法研究.pdf

1、伴隨著煤礦生產(chǎn)規(guī)模的擴大和煤電一體化進程的實施，礦區(qū)生產(chǎn)生活用水問題日益突出，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，準確評價水質(zhì)狀況，預測水環(huán)境變化趨勢，對于節(jié)約資源提高水資源利用率、避免地下水過度開采具有重要的科學價值和現(xiàn)實意義。 為研究控制影響因素在水質(zhì)演變過程中的作用，論文以淮南礦區(qū)為例，針對煤

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，選取了封閉性能好、塌陷年齡不同的張集、謝橋、潘一礦塌陷水域進行了連續(xù)監(jiān)測，分析其水質(zhì)指標隨塌陷年齡增長的演變特征。結(jié)果顯示，塌陷水域中總磷、總氮、總硬度、重金屬元素等指標具有累積效應。水質(zhì)指標相關(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、礦井開采微震因素的控制影響。 針對井下開采微震因素對塌陷水域水質(zhì)的控制影響，論文選用具有數(shù)據(jù)連續(xù)采集、大

3、存儲量功能的動態(tài)信號監(jiān)測系統(tǒng)，對潘一礦1612（1）工作面采動區(qū)、采空區(qū)進行了微振監(jiān)測實驗。實驗結(jié)果表明，在巨厚松散層條件下，地面仍能監(jiān)測到震動信號，且信號主頻為37HZ。為驗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間增長而減小，最后逐漸穩(wěn)定。 另外，針對水質(zhì)評價工作中

4、，評價指標選取的合理性及評價模型準確性的問題，論文將主成分分析法與模糊綜合評價法結(jié)合構(gòu)建了塌陷水域水質(zhì)綜合評價模型。在評價過程中，對主成分分析法采用逆指標“倒數(shù)法”變換、用“對數(shù)化法”對指標進行無量綱化兩個方面進行改進，提高第一主成分的貢獻率；對模糊綜合評價法在評價指標因子選取上進行了改進，采用累積方差貢獻率大于85％進行判斷選取評價因子。 論文分析了GIS與環(huán)境評價模型相結(jié)合方式，利用ArcGIS Engine與C＃建立水質(zhì)

5、污染綜合評價信息系統(tǒng)。為了實現(xiàn)水質(zhì)污染綜合評價可視化，采用泛克里格插值方法實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)由點到面的轉(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題圖，可以真實、準確地反映環(huán)境的實際狀況。 在水質(zhì)污染綜合評價信息系統(tǒng)中，論文引入了礦山開采沉陷學理論，運用概率積分法建立開采沉陷面積預計數(shù)學模型，對礦井開采計劃內(nèi)的塌陷水域未來發(fā)展趨勢進行預測，并繪制了潘集礦區(qū)年度下沉