高潜水位采煤沉陷区微塑料赋存特征及风险评估

为探明高潜水位采煤沉陷区微塑料污染赋存特征及其环境风险,选取安徽省淮南市春申湖、舜耕湿地公园两个典型采煤沉陷区为研究区域,采集了表层水体,底泥及周边农田土壤样品,采用体视显微镜、扫描电镜、红外光谱对微塑料尺寸、形状、颜色及丰度等赋存特征进行表征.结果表明:采集的样本中多为纤维微塑料和薄膜微塑料,类型主要以聚乙烯,聚丙烯为主,颜色以黄色和透明为主,粒径大多小于500μm.采煤沉陷区的地表水丰度范围为0.77~7.1pcs/L,沉积物微塑料的丰度范围为540~2800pcs/kg,周边农田土壤微塑料的丰度范围为380~2380pcs/kg.采用污染负荷指数(PLI)模型进行评估,地表水和农田土壤的风险评估都为于Ⅰ级,属于轻微污染,而沉积物中的微塑料风险评估为Ⅱ级,属于中度污染.

采煤沉陷松散层变形研究现状与分析

开采沉陷是煤炭资源井工开采所面临的主要环境地质问题,其中松散层变形是东部高潜水位矿区生态修复和西部生态脆弱区保护所关注的重点,获得沉陷变形参数对推动开采减损、生态环境保护与修复有着重要的指导意义。借助CiteSpace文献计量软件,基于中国知网(China National Knowledge Infrastructure,CNKI)数据库进行可视化分析,通过对该研究方向近30年主要研究力量、研究热点和现状趋势量化统计与分析,详细地阐述了该方向的研究现状,简要概述了沉陷成因、理论分析、室内试验、数值模拟及原位实测等方面开展的研究内容。从多学科交叉促进理论研究发展、多方法联合建立高精度动态监测、发展与创新测试装备和技术等方面对其未来趋势进行了展望,提出“空-天-地-孔”一体化监测平台的建设与运营,以期通过多维度、网格化立体数据的获取,进一步掌握松散层内部变形特征与传递机理,为实施“源头控制”和“过程治理”理念和评价废弃矿井CO_(2)封存地质条件提供基础数据与科学支撑。

基于物元可拓法的高潜水位煤矿区土地损毁程度评价

高潜水位煤矿区井工开采造成了地面塌陷积水、农田减产等情况,但积水农田的损毁程度、损毁范围较难获取;加之高潜水位煤矿区采煤沉陷土地具有典型的不确定性和模糊性,因此,科学进行土地损毁程度评定成为矿区土地复垦方案编制和受损农民补偿标准制定的理论基础。采用熵权法确定积水时长、下沉深度、倾斜变形(东西方向,南北方向)、曲率(东西方向,南北方向)、水平变形(东西方向,南北方向)和水平移动(东西方向,南北方向)10种指标的权重,将极限条件法和可拓评价方法相结合,对芡实地、水稻玉米田和莲藕池共计34个评价单元的土地损毁程度进行评价。研究结果表明:芡实地总面积为444.7hm^(2),中度损毁面积为135.7hm^(2),占比30.51%;水稻玉米田总面积为747.2hm^(2),整体属于轻度损毁状态;莲藕池总损毁面积为562.6 hm^(2),中度损毁面积为151.8 hm^(2),占比26.98%;研究区整体土地损毁程度较好。研究结论为科学确定土地损毁程度及范围提供理论支撑,对地区土地复垦方案编制及损毁补偿标准制定具有重要意义。

基于云平台监测的普朗铜矿采矿过程渗流场演化特征分析

为获得高寒矿区采矿过程中渗流场变化特征,本文以普朗铜矿矿区渗流场为对象,利用流场监测系统和云平台,对矿区内降雨量、地下水水位和巷道水流量进行了为期一个水文年的监测。结果显示,矿区降雨量、地下水位和巷道水流量都呈现出季节性变化特征。每年5月至10月是矿区的雨季,该期间内矿区降雨量显著增加,地下水位也显著上升,最大上升幅度达到74.34m,巷道水流量也出现了协同变化。通过建立的监测系统和云平台,能够实时监测矿区的渗流场演变情况,监测结果可以提供地质灾害预警,避免安全事故的发生。

临湖高地下水位区基坑灌注桩及旋喷桩复合止水帷幕施工技术分析

文中以深圳东湖水厂扩能改造工程为例,提出了一种灌注桩与旋喷桩复合止水帷幕的施工技术。该技术利用灌注桩的高刚度和旋喷桩的隔水效果,实现基坑的稳定性、防渗性和平面布置的灵活性,缩短了工期,减少了对周边环境的影响,提高了场地和基坑内的作业空间,保障了施工安全。

高寒地区库区实时水位监测技术改进

实时水位监测在防洪抗涝、水资源管理中发挥着重要的作用,也是水库安全管理的关键环节,但在高寒地区,传统的监测技术常因环境恶劣而难以发挥效能。文章针对这一问题,提出了一系列技术改进方案,旨在提高高寒地区库区的实时水位监测能力。

高潜水位采煤沉陷区人居环境与生态重构关键技术:以安徽淮北绿金湖为例

以两淮高潜水位矿区为代表的我国东部大量采煤沉陷积水区的形成,严重影响了煤炭资源型城市的可持续发展,特别是城中采煤沉陷区水土资源撂荒、生态系统紊乱、人居环境恶化已成为制约城市建设的三大瓶颈,严重阻碍了经济社会发展和生态文明建设。为解决煤炭资源型城市生态修复与可持续发展问题,通过分析高潜水位采煤沉陷区地表沉陷积水演化规律和生态损害特征,基于开采沉陷原理和“采复一体化”理论,提出了地表沉陷积水动态预测方法,构建了沉陷区地形改造分区重构数学模型;研发了沉陷区边采边复施工、水循环与水资源调控、建筑分区设计、水土流失控制与基质改良、水陆复合生态系统重构等关键技术;探索了城中采煤沉陷区人居环境与生态一体化治理新模式,并以淮北绿金湖沉陷区为工程背景,开展了工程实践。研究表明:①融合Knothe时间函数和水量平衡模型参数,可实现开采任意时刻地表沉陷积水深度、积水面积、积水体积和最大库容的精准预测,最大相对误差为9.7%;②依据土方量平衡条件,建立了采前地形重构数学模型,将沉陷治理区划分为以地表沉陷盆地中央为中心、两侧对称的中央挖深、边界垫浅4个特征区域,土地闲置时间由14个月缩短至8个月,为高潜水位采煤沉陷区“挖深垫浅”超前治理提供了理论依据;③研发了环保疏浚退水及人工湿地尾水处理系统、底泥一体化机械深度干化系统、高填筑围埝多级装配式退水系统等成套施工关键技术,退水效率提高了17%,节约排泥场面积5260 m^(2);④提出了“平整地建筑-斜坡地水土保持-浅水区水生植被-深水区生态渔业”沉陷区分区治理技术,实现了沉陷区水土资源的100%高效利用;⑤与引江济淮、生态走廊、绿金城市等重大民生工程相结合,探索了集市场运作、科学修复、可持续运营于一体的沉陷区综合治理新模式,为城中采煤沉陷区生态环境治理和可持续发展提供了理论依据和技术参考。

采区地表动态沉陷模拟与复垦耕地率分析

针对高潜水位煤矿区采煤塌陷地稳沉后再复垦存在的复垦率低、复垦成本高、复垦难度大等问题,选取恒源煤矿某采区为研究对象,在分析采前地面地形特征的基础上,结合煤矿开采计划,对地表动态沉陷过程进行了模拟,并分析了煤炭开采影响下地面土地利用变化的动态过程。在沉陷情景模拟的基础上,将地表动态沉陷信息与地面原始地形信息结合,比较了各开采阶段无源复垦条件下的复垦耕地率,定量揭示了各阶段沉陷积水面积与复垦耕地面积之间的关系。

平原老城区污水处理提质增效实施策略分析

以华东地区某城市老城区污水处理厂服务片区为研究对象进行分析,发现采取防倒灌措施后,污水处理厂污染物进水浓度提升明显。平原高地下水位地区污水处理厂进水浓度影响因素由大到小分别为:地下水入渗、管道沉积和降解、河水倒灌、降雨,对污染物进水浓度影响程度(以BOD5计)分别为:25%~34%、17%~26%、13%~18%、7%~10%。在平原老城区实施"清污分流",建议优先采取的措施为防治河水倒灌、管网修复,管网系统相对完备后可采取降低管网运行水位的措施,雨污分流需伴随着老城区改造循序渐进。通过多项措施的逐步实施,最终实现提高污水处理厂进水浓度的目标。

采煤沉陷复垦区重金属分布特征及生态风险评价

以淮南新庄孜矿煤矸石充填复垦区为研究对象,通过现场调查取样、室内测试分析等手段,对煤矸石充填复垦区不同土地利用类型、不同充填深度土壤中Cd、Cr、Cu、Zn、Pb、Mn和Hg 7种重金属的分布特征进行研究,同时采用生态风险指数法,对研究区土壤重金属潜在生态风险危害进行评价。结果表明:表层土壤中Cu、Zn、Cd、Mn和Hg 5种重金属平均值均超过当地的土壤背景值,存在不同程度的污染,且Cd污染最严重。从垂直方向来看,除Hg外土壤重金属无明显分布规律,Hg的含量随土壤深度的增加而升高。复垦区土壤重金属潜在生态风险危害严重,不同重金属潜在生态风险危害程度不同,Cd和Hg的潜在生态风险危害最大。

基于转移矩阵的矿区土地利用结构变化分析:以淮南某高潜水位煤矿为例

为了解高潜水位矿区煤炭开采对土地利用变化的影响和土地治理提供参考,以安徽淮南某煤矿为例,根据矿山2008—2035年的开采计划,利用MSPS软件模拟预测采煤沉陷及积水情况,通过ArcGIS和Excel软件构建矿区开采前后的土地利用转移矩阵,进而分析煤炭开采对土地利用的影响。结果表明:该矿区28年的煤炭开采,预计将导致近一半土地塌陷入水中,其中对耕地的影响最大,开采后将导致51.19%的耕地(1 547.69hm2)出现积水而无法耕种,预计每年直接经济损失达1.21亿元。应采取边采边复技术保证复垦后耕地的生产力水平,使其尽快恢复到正常水平。

高潜水位采煤沉陷地复垦治理对策研究

介绍了高潜水位采煤沉陷地煤粮复合、耕地损毁及复垦治理情况,指出了现有政策条件下采煤沉陷耕地报损核减制度缺失、征收补偿标准不合理、失地农民社会保障制度不健全、土地流转政策缺乏以及多重税费企业负担重是该区复垦治理中存在的主要问题,创新性提出了建立高潜水位采煤沉陷耕地报损核减政策及相关配套政策是从根本上解决政府、企业和失地农民最大困难的治本之策,并从增强土地保护意识、提升开采和复垦技术水平、加大复垦治理政策和资金支持角度提出了建议。

海平面上升对珠江三角洲地区影响及对策初探

珠江三角洲是我国沿海经济高速发展的地区，但因其地势低平、河网纵横、人口密集、城镇集中，成为我国未来海平面上升影响的主要脆弱区之一。本文利用ＧＬＳ技术和沿海数字高程模型，计算和编绘了在不同海平面上升情景和不同防潮设施情况下，海水可能淹没范围的专题数字图件，并给出了珠江三角洲主要市县的可能淹没面积及脆弱性分析。同时对未来海平面上升对珠江三角洲的影响和主要对策进行了初步探讨。

三峡澎溪河回水区高水位期间高阳平湖总磷模型

三峡水库'蓄清排浑'的调度运行方式使得冬季高水位期间近岸消落带受淹.消落带氮、磷等营养物受淹后向水体中释放与积累对冬末初春的水华将可能具有重要贡献.构建高水位时期澎溪河高阳平湖总磷收支模型,定量分析高水位期间总磷的收支途径、累积量以及累积磷的主要来源.结果表明:蓄水期,由于蓄水水位升高和顶托而导致大量磷积累;稳定期,磷收支变幅较小,总体趋于平缓;水华期,前期积累的磷被大量消耗,形成水华.淹没消落带磷释放是冬季高水位时期高阳平湖总磷的主要来源,蓄水期所淹没大量消落带所释放的磷为冬季末水华暴发提供条件.研究结果为后续定量分析磷形态的转化和分配奠定重要基础.

考虑原始地形的采煤沉陷积水范围确定方法

高潜水位矿区采煤沉陷后,将导致大面积积水,给当地的生态环境、工农业生产以及人民生活带来了严重影响。目前土地复垦方案编制过程中需要对未来沉陷积水范围进行预测,常规做法是根据预计的下沉等值线和当地潜水位埋深确定采煤沉陷后的积水范围,由于没有考虑原始地形的影响,通过这种简单预测所获得的积水范围往往与实际积水范围有所差异。本文利用GIS提供的空间分析功能,将原始地形纳入地表沉陷分析中确定了煤炭开采后地面将出现的积水区域范围,并通过高分辨率遥感影像获取实际积水信息,对以上两种方法确定的沉陷积水范围进行了精度对比分析。研究结果表明:考虑原始地形后确定的沉陷积水范围与传统未考虑原始地形方法相比,其面积相对精度提高了约13%,位置精度也由传统方法的106提高到58,因此考虑原始地形确定沉陷积水范围的方法更加科学合理,且更贴近于实际情况,这将为采煤沉陷地复垦规划与方案提供精确的基础数据,从而促进复垦工作的实施与开展。

高水位盐碱地区城市道路绿地景观规划设计研究

以高水位盐碱地区城市道路绿地为研究对象,在找准现实问题的前提下,对这类城市道路绿地景观规划设计进行了系统研究,最终归纳出针对高水位盐碱地区城市道路绿地景观设计与建设的策略,并提出适合该类城市道路绿地景观设计与建设的关键技术。

鄂尔多斯乌海地下水水位上升原因分析

鄂尔多斯盆地西北部最干旱的乌海地区地下水水位近几年来持续上升,地下水溢出地表形成了一些水泡子,部分居民房屋地基遭受到渗水的浸泡。分析乌海地区渗水、地下水、地表水、降水中的同位素与水化学成分,结合水量平衡分析与地质构造特点,对乌海地下水水位上升的原因进行深入研究。结果表明:乌海地区降水与地下水的δ18O-δD关系点分布没有落在同一条蒸发线上,当地降水对乌海地区的地下水没有补给;乌海地区南北向断裂带上地下水的δ18O与δD值比东西向断裂带上的富集,溶解总固体(TDS)小于1 g/L,与乌海地区的涌水一致,由此推测乌海地下水水位上升主要是因为南北向断裂带涌水所致;鄂尔多斯地区地下水的3He/4He与3H分析结果表明,岩石圈中的高导低速层可能是深循环地下水的导水构造。

高潜水位矿区耕地生产力损害评价GIS系统实现

GIS技术已成为煤炭开采损害评价重要和便捷的工具。针对我国东部高潜水位矿区开采沉陷耕地损害的特征,着重从系统构建的角度,分析了系统功能的总体设计、数据库的建立和实现的技术方法。基于Arcgis的AO组件库,借助ActiveX技术、三维可视化等技术,构建了采煤沉陷区耕地生产力损害评价、二维及三维可视化和补偿计算的一体化评价系统。选取鲍店矿典型采煤沉陷区为评价对象,对本系统进行了工程应用。评价结果基本符合实况,表明了系统的科学性、有效性。

基于格网法的地面复垦模拟与分析

为实现地面复垦与井下开采的充分耦合,探索一种新的土地复垦方法,以我国东部高潜水位矿区为研究对象,采用格网法将地面划分成方格单元,建立煤炭开采影响地面方格单元的煤层范围的计算模型,基于该模型圈定影响方格单元A(i,j)的井下煤层范围,进而采用概率积分法进行开采沉陷模拟,分析各开采阶段方格单元A(i,j)的沉陷特点与规律,得出以下结论:方格单元A(i,j)应在开采第二阶段采取剥离表土的措施,并通过地面—地下—地面的土地复垦方法,科学划定复垦区域,实现井上井下的充分耦合。

基于Landsat时序数据的高潜水位煤矿区植被扰动分析

我国东部矿区是重要的煤粮生产复合区,由于境内地势平坦,地下潜水位高,采空区形成的沉陷大多常年积水或季节性积水,所引起的土地、生态、环境问题尤为严重。植被作为矿区生态环境的重要组成部分,因外界干扰和环境要素的变化而具有动态特征。归一化差值植被指数(NDVI)是植被生长状况遥感监测的常用指示因子,基于NDVI时间序列数据的分析可以有效揭示植被的扰动效应。以安徽淮南顾桥矿为研究对象,基于2007—2018年Landsat NDVI时间序列数据的分级统计,以及热点分析、聚类与异常值分析和剖面线分析,研究NDVI值的时空变化特征,探讨煤矿开采沉陷对周围植被的扰动效应。研究表明:2007—2018年间顾桥矿植被生长状况整体良好,但植被覆盖离散程度在增大;NDVI分布具有明显的空间聚集特征,均为“高–高”聚类和“低–低”聚类,无异常出现;受煤炭开采影响,热点区减少,冷点区增加,热点向冷点的转化主要发生在沉陷积水区、德上高速和永幸河附近;沉陷积水区周围一定范围内存在明显的植被扰动,开采初期扰动较小,随着积水区范围的增长和时间的推移,扰动范围逐渐增大,最后趋于稳定,具有时序滞后性和时空累积性。研究成果为采煤沉陷区生态影响范围的确定及生态环境的恢复治理提供了参考。