山西省阳泉山底河流域煤矿“老窑水”动态特征、演化机理及对娘子关泉域的环境效应

【研究目的】煤矿“老窑水”以分布范围广、隐蔽性强、污染程度重、自然净化慢、持续时间长等特点,成为后采煤时代严重威胁中国生态文明建设的重要制约因素。【研究方法】本文以山西省阳泉市山底河流域煤矿“老窑水”为研究对象,通过长系列水质和水量系统性监测,运用统计学方法系统分析了山底河流域老窑水的水量和水质动态特征及其演化机理,评估了“老窑水”对娘子关泉域岩溶水的环境效应。【研究结果】研究表明,山底河“老窑水”总出口pH值平均为3.58,TDS平均为4744 mg/L,SO_(4)^(2-)平均为3327 mg/L;雨季地下水位上升后与采空区接触面积或体积增大和降雨量的影响滞后等是造成煤矿“老窑水”的流量与水化学特征指标电导率、SO_(4)^(2-)浓度非线性相关的主要原因;煤系地层中黄铁矿的强氧化反应主要发生在地下水位季节变动带、包气带和地表;煤矿采空积水区的一定深度为还原环境,具备开展微生物法治理的条件;山底河煤矿“老窑水”出流后进入下游碳酸盐岩河段渗漏,对娘子关泉域岩溶水的渗漏补给量达7247.08 m^(3)/d,水质差,是娘子关泉域岩溶地下水的重要污染源。【结论】山底河流域“老窑水”流量对降雨量的调蓄周期为半年;水化学特征指标与流量呈非线性相关,“老窑水”黄铁矿的强氧化反应主要发生在地下水位季节变动带、包气带和地表;“老窑水”出流后渗漏补给娘子关泉域达7247.08 m^(3)/d,SO_(4)^(2-)、Fe和Mn超标严重,对泉域岩溶水污染严重,急需开展煤矿“老窑水”的治理和废弃煤矿生态修复。

娘子关泉域岩溶水氢氧同位素特征及影响因素浅析

为了研究娘子关泉域岩溶水状况及补给运移规律,系统采集了泉域内岩溶水、地表水样品,分析测试了样品的δD、δ^(18)O值,利用氢氧同位素方法,通过分析氢氧同位素特征及其影响因素研究岩溶水的补给来源及各含水层的相互联系。研究结果表明,大气降水和河流渗漏补给是泉域内岩溶水的主要补给来源。由于大气降水的高程效应和温度效应,导致泉域内δD、δ^(18)O值存在一定的差异。由于受到强烈蒸发后的大气降水及河流渗漏水的补给,河流沿岸岩溶水的δD、δ^(18)O值相对较高。同时对娘子关泉群城西泉、五龙泉和集泉站的D和^(18)O同位素分析结果表明,城西泉水来源于近源低海拔的补给源;而五龙泉和集泉站泉水来源于深循环、远距离、较高补给高程与地表水交换弱的补给源。通过以上研究,进一步明确了娘子关泉域岩溶水的补给运移规律,为当地政府合理开发及可持续利用娘子关泉域岩溶水资源提供了理论支撑。

娘子关泉域岩溶水脆弱性模糊综合评价

地下水脆弱性评价是区域地下水资源管理和保护的重要手段之一,针对娘子关泉域岩溶水的特殊性,基于欧洲脆弱性评价方法,选择包气带厚度、入渗补给量、包气带岩性、岩溶含水层的导水性能(泉水响应)四个因子,采用模糊综合评价法评价地下水脆弱性,并且绘制地下水脆弱性分区图。评价结果表明,极易污染区主要分布在娘子关泉群出露的地区,即泉源处;极难污染区主要分布在盂县—阳泉—平定—昔阳—和顺一带以西地区,寿阳县大部分地区。评价结果在合理制定保护娘子关泉域方面具有一定的参考价值。

优化技术在娘子关泉域岩溶地下水开采资源量评价与管理中的应用

我国北方岩溶地下水,多数是以泉域水资源系统为单元进行循环的,各岩溶地下水系统以规模大、系统结构复杂为典型特征。在岩溶地下水开发利用过程中,如何兼顾各开采水源地的开采量、井采与泉水流量间等关系,以避免出现水文地质环境问题,是多年来水文地质界一直关注的问题。本文将水资源系统与供水系统相结合,采用优化技术建立了娘子关泉域岩溶地下水评价管理模型,以此为基础提出了多种开发方案,为类似地区的地下水评价与开发管理提供范例。

娘子关泉域地下水污染现状评价

采用单项指标法和综合污染指数法两种方法对娘子关泉域地下水污染现状进行了水质评价。单项指标监测结果表明,氯离子、硫酸根离子、总硬度、溶解性总固体污染较为严重,主要分布在锁簧、荫营、韩庄一带。综合污染指数法表明,除李家庄坪上岩溶水经净化处理成为没有污染的水点外,其余均有不同程度的污染。

娘子关泉域西部边界研究

娘子关泉是我国北方最大的泉，通过对遥感图像的解译分析，重新划定了泉域的边界，从构造条件、水力条件，水化学条件、岩溶发育特征等方面论证了娘子关泉域西部边界为透水边界；并计算出东山岩溶水系统对娘子关泉的补给量为１．２８２ｍ３／ｓ。

应用卫星影像分析娘子关泉域构造的控水作用

山西寿阳地区煤炭资源极为丰富，但多年来该区没有找到适合于煤炭工业生产需要的理想水源。本次在综合前人资料的基础上，主要利用ＴＭ影像对娘子关泉域进行了系统解译，重新划定了泉域边界，初步建立了完整的娘子关泉域遥感构造格架，分析了泉域对地下水的控制作用，总结了地下水动力场发育规律，提出了窄道－寿阳－阳泉、昔阳－平定、盂县－巨城三条强径流带，对泉域，特别是寿阳地区水资源勘查具有重要意义。

娘子关泉域径流-排泄区岩溶水污染特征及成因分析

娘子关泉域径流-排泄区主要分布于山西省阳泉市,泉域内岩溶水是阳泉市重要的供水水源。分析评价了泉域径流-排泄区水质变化,结果显示岩溶水污染严重,主要污染物为SO2-4、总硬度、TDS。岩溶水中SO2-4的浓度来源对判别总硬度和TDS的污染源具有指示性意义,应用硫同位素(34S)计算表明采煤是岩溶水水质污染的重要原因。与2003年水质对比,地表水和岩溶水中SO2-4来自煤系硫的比重都有所增加,尤其以岩溶水排泄区的增长速率最大。

娘子关泉域岩溶地下水位变化特征及成因

利用多年观测资料,结合地下水补、径、排条件,分析娘子关岩溶地下水动态变化特征及成因。结果表明:(1)娘子关泉群流量在1980-2004年前总体表现为下降状态,2004年之后趋于稳定并略有回升;(2)岩溶地下水位动态空间上表现为地下水补给区比径流区变化大,时间上则分为两个不同时间段:1980-2004年表现为持续下降状态,2005-2014年表现为波动缓慢下降,部分地区水位小幅回升;龙庄岩溶地下水1998年1月到2004年1月水位下降22.9 m,平均年变幅3.82 m,2005年5月到2014年5月水位升高1.5 m,年均变化-0.17 m。

娘子关泉域岩溶水SO42-、δ34S特征及其环境意义

在分析区域地质、水文地质条件及水化学同位素的基础上,研究了山西娘子关泉域岩溶水的SO^2-4、硫同位素分布特征。研究表明:(1)泉域西北、西南地区岩溶水的SO^2-4主要来源于石膏的溶解;(2)泉域中部汇流区岩溶水的SO^2-4含量高而δ^34S值低,其中的SO^2-4主要来源于煤系矿坑水,这是因为温河、桃河及南川河沿岸的岩溶水接受了被矿坑水污染的河水的渗漏补给以及部分地区受到钻孔串层污染;(3)娘子关泉群中城西泉水中的SO^2-4主要来源于煤系矿坑水,而五龙泉和集泉站水中的SO^2-4主要来源于石膏的溶解;(4)泉域东北部及东部河流沿岸以外的地区,岩溶水中的SO^2-4主要来源于大气降水、石膏溶解,并受到所处地层岩性的影响。

应用氯量平衡法估算娘子关泉域典型岩溶区的降水入渗系数

娘子关泉作为北方著名的岩溶大泉,研究程度较高,降水入渗补给作为泉域内岩溶地下水的主要补给来源,开展降水入渗系数的研究对于评价岩溶地下水资源量、分析娘子关泉水流量的变化具有重要意义。氯量平衡法利用氯离子质量守恒的原理直接估算降水入渗系数,该方法简便、有效,在国内外很多地区都进行了应用。通过在娘子关泉域内碳酸盐岩裸露区和覆盖区分别选择典型区,运用该方法分别估算了裸露区中等岩溶发育区和覆盖区的降水入渗系数,得到的结果分别为0. 21和0. 11,取得的结果与该地区已有的成果基本吻合,为该地区降水入渗系数的准确估算提供了新的方法,同时也为氯量平衡法在同类型地区的应用提供了借鉴。

娘子关泉域岩溶水资源开发利用与保护

在深入调查山西省娘子关泉域岩溶水资源现状的基础上 ,分析了岩溶水位逐年下降 ,泉水流量减少 ,水质受到不同程度污染的原因是由于煤矿开采、工业用水及废水的不达标排放、农业灌溉及农药化肥的使用。制定了泉域岩溶水质和水量的保护管理目标 ,指出只有依法保护泉域岩溶水资源 ,控制岩溶水位下降及泉流量减少 ,加强污染源的综合治理 ,推行清洁生产 ,完善泉域水资源的监测网络系统 ,才能实现岩溶泉域水资源的可持续利用。

煤矿开采对娘子关泉域岩溶地下水水质的影响分析

娘子关泉域内煤系地层分布面积近4 500 km2,占泉域总面积的60%以上,由于煤矿长期、大规模的开采对泉域岩溶地下水水质造成了较大的影响。分析煤矿采煤期间和闭坑后两种情况下矿坑水对岩溶水水质的影响及其污染途径。认为:煤矿开采期间,煤层及周围地层中有硫铁矿发生氧化及水解反应,矿坑水中硫酸根离子、总硬度、矿化度含量均比天然地下水高,煤矿关闭后会在矿坑内形成老窖水,造成严重污水环境问题,对此应足够重视,治理污染,保护娘子关泉域地下水。

娘子关泉域岩溶水环境问题及保护措施

娘子关泉是我国地方最大的岩溶泉,位于阳泉市平定县娘子关附近,由11个大泉组成。近年来娘子关泉域存在泉水流量衰减、区域水位下降、水质污染、煤矿"老窖水"潜在威胁等环境问题,在对娘子关泉域水环境调查研究的基础上,提出了相应的保护措施。

娘子关泉域地下水污染及其对策

本文论述了娘子关泉域的地下水污染现状、污染原因和污染途径,并提出相应的防治对策.

娘子关泉域岩溶地下水开发利用及保护对策

娘子关泉域岩溶地下水是当地城市生活和工业生产的重要供水水源。随着泉域岩溶地下水的不断开发利用,出现地下水位持续下降、水质变差、水量衰减等问题,针对泉域岩溶地下水的开发利用现状及存在的问题,提出了保护对策。

娘子关泉域岩溶地下水开发利用现状及保护管理建议探析

通过对娘子关泉域岩溶水开发利用现状及存在的主要问题的分析,提出应通过娘子关泉水流量保护目标、水质保护目标和岩溶水凿井开采总量控制目标,制定岩溶水资源保护与管理规范性文件、严格控制岩溶地下水的开采措施、提高污水回用率实现污水资源化和开展煤矿老窑水水污染调查与防治技术研究等保护管理措施,合理开发利用地下水资源,实现水资源可持续利用。

阳泉市娘子关泉域岩溶水污染成因与途径分析

阳泉市娘子关泉域岩溶水是阳泉市工业和城市生活的主要供水水源,但是,岩溶水水质污染严重,而且呈加重趋势。文中从泉域特定的自然环境条件、人类活动的影响、水循环条件改变三方面分析了岩溶水污染的成因以及其污染的途径。

山西河坡发电公司发电工程贮灰场对娘子关泉域地下水环境影响分析

娘子关泉作为我国北方最大的岩溶泉之一,多年来为阳泉市国民经济发展和经济建设发挥了重要作用。随着电力工业的不断扩容,贮灰场的数量也不断增多,保护娘子关泉域地下水环境也变得刻不容缓,文中在对贮灰场所处区域地质条件及建设内容研究的基础上,着重分析了贮灰场对娘子关泉域地下水环境影响的程度,并提出如何防范贮灰场保护娘子关泉域地下水环境影响的对策措施。

某煤炭洗选项目对娘子关泉域水环境影响评价

某煤炭洗选项目位于白马河支流石门河上游左岸,距石门河河道约220 m,属娘子关泉域西北部径流补给区,距娘子关泉域重点保护区边界的最近距离约25.63 km。文章结合水环境影响防治措施,对娘子关泉域水环境现状及项目实施后水环境影响进行评价,提出了水环境影响防冶的工程措施与非工程措施,进而对娘子关泉域水环境保护提出了系统的建议。