封闭式采煤沉陷积水区富营养化评价方法比较

为了寻找与采煤沉陷积水区更匹配的富营养化评价方法,以淮南潘一矿封闭式沉陷区作为研究对象,连续进行Chl-a、TN、TP、COD、SD等指标的监测,采用综合营养状态指数法、人工神经网络法、基于改进粗糙集的模糊综合评价法对其富营养化状态进行评价对比研究。结果表明:以综合营养状态指数法作为参照,改进粗糙集的模糊综合评价法在时空尺度的富营养化评价分析中更加符合沉陷区实际,人工神经网络法得出的富营养化等级相对低;结合水质的变化趋势,可以得出封闭式沉陷积水区的富营养状态与周边农业生产活动、人类居住等因素密切相关。

封闭式采煤沉陷区地表水与浅层地下水转化关系研究

淮南煤田由于采矿活动引起的地面大范围沉陷,导致积水区范围内水质、水量与其他水体之间在横向和垂向上转化关系发生根本性改变。以淮南煤田潘谢矿区为研究对象,研究地表水与浅层地下水水量转化关系,为沉陷区水资源保护与利用提供科学依据。

浅谈淮北市采煤沉陷区生态地质问题研究

淮北市是中国煤炭建设重点城市,煤炭资源开采,压占毁损土地资源,同时对地形地貌景观造成程度不同的破坏。煤矿地下开采引发的采空塌陷,使大片肥沃平坦的土地沦为坑洼不平的荒滩、水塘等,城市工业和非煤产业用地缺少发展空间,资源型城市转型发展受限。本文通过研究淮北市采煤沉陷区生态地质问题,为采煤沉陷区生态地质脆弱性评价、采煤沉陷区积水溯源评价、北部闸河矿区治理效果评价、南部临涣矿区生态问题发展评价提供基础依据。

不同功能采煤沉陷积水区单因子指数水质评价

以淮南潘集封闭式采煤沉陷积水区为研究对象,进行2015年11月到2016年6月采样监测,设定渔业养殖和农业灌溉两种评价情景,采用单因子指数法对该地区水质现状进行不同功能的水质评价。结果表明:基于渔业养殖功能,该地区水质总体上受到了中轻度污染,特征污染指标为COD_(Cr)、TN和TP;基于农业灌溉功能,该地区冬季水质较好,春夏季水质受到轻度污染,特征污染物指标为COD_(Cr);建议管理部门应当综合考虑当地的水体利用现状和经济发展规划,并制定有效的管理和保护措施。

采煤沉陷积水区地表水与浅层地下水的氮、磷动态及相关性

根据2012年11月至2013年9月的9次监测数据,分析了淮南潘集开放型和封闭型沉陷区地表水与浅层地下水中氮、磷时间分布特征;通过相关性分析揭示了各类水体内氮、磷之间的响应关系和运移特征;通过各形态氮、磷比对研究区水体营养状态进行了限制性分析.结果表明,两类沉陷积水区内氮、磷时间分布存在一定差异,主要影响因素有降雨、周围农业面源输入、外部河流的互相补给等;各类水体内氮、磷之间均存在不同程度的响应,封闭型沉陷区地表水与浅层地下水中氮、磷响应关系更强;两类沉陷积水区均属磷限制性水体.

初期采煤沉陷积水区底泥及周边土壤覆水条件下营养盐释放潜能

选择淮南矿区典型采煤沉陷积水区作为研究对象,以周边农田土壤作为对比,采用静态培养柱进行了底泥营养盐的释放潜能实验,设定好氧、缺氧两种条件,通过测定在240 h内上覆水中pH、氧化还原电位(ORP)、溶解氧(DO)、NH_4^+、NO_2^-、NO_3^-、PO_4^(3-)和总有机碳(TOC)的浓度值,研究了沉陷积水区底泥及周边土壤中营养盐向上覆水的释放潜能.结果表明,在积水初期,上覆水pH、ORP、DO等对底泥中氮、磷及有机物的富集与释放起着重要的作用,底泥会释放以NH+4为主的无机氮,厌氧条件下氨化作用更强烈,而好氧、厌氧两种条件土壤培养柱中无机氮和总氮均是从上覆水向土壤富集.采煤沉陷积水区底泥向上覆水释磷,而土壤淹水后好氧、厌氧两种条件下均不释放磷.综合来看,积水初期沉陷积水区低水位(2—5 m)条件下的好氧环境有利于上覆水中的有机物、氮、磷元素向底泥富集,内源负荷潜能较低.

采煤沉陷区积水对作物产量的影响研究

为了研究采煤沉陷区积水对作物产量的影响,通过野外原位监测和室内实验分析,对采煤沉陷水域周围不同位置作物的生长状况、产量进行了研究。结果表明：采煤沉陷区积水改变了周围土壤的特性,并对不同位置的夏玉米植株株高生长和地上部干物质量的积累产生显著影响。在夏玉米拔节期、抽雄期、乳熟期和完熟期,沉陷水域对不同位置的夏玉米株高、地上部干物质量均有显著影响。采煤沉陷区积水对不同位置的夏玉米产量及其构成因素产生显著影响,随着距水域距离的增加,夏玉米产量及其构成因素受到的影响呈现减小趋势,且均显著低于对照。距沉陷水域4m范围内,夏玉米减产100%;6~10m范围内夏玉米产量分别降低了60.47%、40.41%、27.21%。该研究可以为耕地报损和采煤损害补偿提供理论参考。

高潜水位采煤沉陷区积水范围动态演化规律

为了研究高潜水位采煤沉陷区积水范围动态演化规律,以安徽淮北五沟煤矿1031工作面为研究区域,基于Landsat-8遥感数据解译结果,总结了2013-2017年1031工作面上方地表积水范围演化规律,分析净降水量、地下水埋深、工作面推进距离等因素对积水范围演化的影响,并提出积水边界角的概念,建立了积水边界角随采动时间变化的函数关系式。研究发现:高潜水位采煤沉陷区地表积水演化分为4个阶段:未形成期、同步增长期、残余增长期、相对稳定期;在同步增长期和残余增长期,工作面推进距离、净降水量与积水面积日增长量呈正相关,地下水埋深与积水面积日增长量呈负相关;工作面推进距离是积水范围演化的关键影响因素,在工作面推进距离为476 m左右时,地表产生积水,工作面停采后5个月左右,积水面积趋于稳定;积水边界角先呈减小趋势,再趋于稳定,在同步增长期和残余增长期,积水边界角总体呈减小趋势,但受气象、地下水埋深等因素影响而波动;相对稳定期,积水边界角整体趋于90°。本研究为高潜水位采煤沉陷积水区土地利用规划、土地复垦、水陆复合生态系统建立等提供理论依据。

高潜水位采煤沉陷区积水时空演化特征研究——以安徽省矿区为例

随着煤炭资源大面积、高强度开采,高潜水位矿区积水问题尤为突出,对周围生态环境产生了严重影响。为了给采煤沉陷积水区生态环境修复提供科学依据,开展了高潜水位采煤沉陷区积水的时空演化特征研究和影响因素分析。以整个安徽省矿区为研究区域,基于Landsat TM/OLI遥感数据,采用归一化水体指数法(NDWI)和目视解译法对1995—2020年(共计22期)和2020年12个月份(12期)沉陷区积水区域进行提取,获取了近25年安徽省采煤沉陷区积水空间信息,并结合水文和降雨资料分析和讨论了沉陷区积水时空演化的影响因素。结果表明:①近25年来,安徽省采煤沉陷区积水面积的增长呈“缓慢—快速—稳定”3阶段分布特征。研究期内平均积水面积增长了约6倍,从18.95 km^(2)增长到118.09 km^(2),年均增长3.97 km^(2)。②从时间尺度上沉陷区积水演化分为3阶段:第1阶段(1995—2005年),由于积水初步形成还未稳定,增长速度较为缓慢,年均增长率为4.65%;第2阶段(2005—2013年),基于安徽省煤炭开采量进入快速增长期,积水面积也增长迅速,年均增长率为6.64%;第3阶段(2013—2020年)增长率开始不断减小,积水面积逐渐趋于稳定,年均增长率为3.42%。空间尺度上,安徽省沉陷区积水主要集中在淮南市和淮北市,约占全部积水面积的70%。③安徽省采煤沉陷区积水演化长时间尺度的主要影响因素是煤炭开采量,短时间尺度的主要影响因素则是大气降雨。④利用Logistic回归曲线建立了安徽省采煤沉陷区积水面积预测模型,预测得到在未来一段时间安徽省采煤沉陷积水面积将仍处于低速增长阶段,到2030年,枯水期积水区面积约达到130 km^(2)。获取了高精度的沉陷区积水信息,分析了其时空演化规律及影响因素,可以给高潜水位采煤沉陷区积水的治理以及沉陷区的生态修复提供科学依据。

水上光伏电站对淮南采煤沉陷积水区水生态环境的影响

为研究我国淮南采煤沉陷积水区特大型漂浮式水上光伏(FPV)电站对水生态环境的影响,对不同FPV覆盖率的湖泊及周围水体分季节进行水生态关键指标监测和分析,通过数理统计方法对比分析了典型水生态指标活性叶绿素与藻蓝蛋白、常见水质参数和重金属元素浓度。结果表明:光伏板的覆盖减弱了水生态指标与营养盐指标之间的相关性,降低了水体中浮游植物对营养盐的利用率,约50%的FPV覆盖率可防止水体进一步富营养化;采煤沉陷积水区中重金属元素浓度极低,且FPV组件未导致水体中重金属元素浓度的升高;在类似淮南大面积采煤沉陷积水区开展FPV电站建设是实现生态环境改善和高效开发利用废弃矿山值得探索的重要方向。

顾桥采煤沉陷积水区重金属分布与迁移特征

为了探讨上覆水-间隙水-沉积物层面微量元素的分布特征与潜在迁移趋势,系统采集淮南矿区顾桥采煤沉陷积水区上覆水和沉积物样品各10个,通过高速离心获得相应间隙水样品。利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)及原子荧光光谱法(AFS)测试分析了各样品中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Sb、Zn含量,并采用重金属污染指数法和地累积指数法评价上覆水体及沉积物中重金属污染程度。结果表明,(1)总体而言,顾桥采煤沉陷积水区上覆水水质较好,符合鱼类养殖的水质标准;间隙水中Cr、Cd和Zn的质量浓度分别达到193.11、2.14和176.18μg·L^(-1)。水质基准法生物毒性评价结果显示,间隙水中Cr、Cd和Zn对水生生物具有潜在生物毒性;沉积物中As、Cd、Cu、Cr、Ni的含量均值超过淮南土壤背景值和中国沉积物综合平均值,其中Cd平均质量分数高达1.114mg·kg^(-1),明显富集。(2)从垂直分布来看,水体中重金属的分布趋势表现为:沉积物>间隙水>上覆水。(3)分配系数结果表明,Cd、Zn、Sb易从沉积物中迁移进入上覆水中,具有较高的潜在环境危害。相关性分析结果显示,上覆水体中As与Mn、Cu与Cd具有相同污染源;间隙水中多种重金属之间的相关性较好,部分重金属具有同源性,沉积物中Ni与Zn、Mn的来源相似。(4)地累积指数结果表明,沉积物中Cd为偏重度污染,Cr为轻度污染,重金属总体污染程度为:Cd>Cr>Sb>Cu>As>Ni=Mn>Zn,顾桥采煤沉陷积水区水体沉积物中重金属Cd、Cr具有潜在生态危害,应引起管理者重视。

近郊采煤沉陷积水区人工湿地构建技术——以唐山南湖湿地建设为例

为了近郊采煤沉陷积水区生态治理问题,在综合分析近郊采煤沉陷破坏特点和城市发展需求的基础上,以唐山南湖人工湿地建设为例,对近郊采煤沉陷积水区人工湿地构建过程中的水域不稳定、水源不足、水体污染等问题进行了研究,通过扩湖形成了稳定水域面积;通过水平衡分析为人工湿地建设提供了可靠的水源保障;通过采取排污口封堵、固废造景绿化和湿地内部水循环模式建立等技术措施提高了湿地水维系能力,使唐山市南部采煤沉陷区生态环境得到了根本改善。研究成果为类似近郊采煤沉陷区的生态治理提供了借鉴。

晋南地区采煤沉陷积水区治理措施浅探——以晋东南地区某煤矿为例

高潜水位矿区采煤沉陷区积水较为普遍,尤其以两淮地区更为明显。山西省采煤沉陷区土地破坏类型以地裂缝、地面塌陷为主,沉陷区积水较为少见。针对晋南地区采煤沉陷积水区的特点,提出了矸石充填治理模式,为该区域采煤沉陷区的治理提供了参考。

淮北临涣采煤沉陷区水域水体污染源解析

在采煤沉陷区水资源管理与污染控制研究过程中,水质特征的分析与评价具有重要意义.选择淮北临涣采煤沉陷水域5个功能区(A、B、C、D、E区)作为研究对象,应用综合水质标识指数法对其2014年丰水期、枯水期水污染特征进行了分析和评价,并利用主成分分析法对研究区污染源进行了分析.结果表明:(1)主要污染物为总氮、总磷、重铬酸盐指数,水体具有富营养化风险;(2)不同功能区的综合水质评价结果显示,丰水期:E区(4.240 9)>D区(4.130 9)>C区(4.040 9)>B区(3.940 9)>A区(3.630 9),枯水期:E区(4.330 9)=D区(4.330 9)>C区(4.020 9)>B区(3.920 9)>A区(3.620 9);(3)污染源分析结果表明,污染源主要来自居民生活、工业、煤矿和农业生产,从丰水期到枯水期,污染源基本呈现从点源向非点源过渡的规律.

淮南迪沟采煤沉陷区水体水质特征与评价

为了解淮南迪沟采煤沉陷区水体水质状况,将该沉陷积水区水域划分为3个单元(济河、沉陷积水区、对照区),采集不同单元样品,测试分析其水质特征,并利用单因子和综合水质标识指数法进行评价。结果表明:济河和沉陷积水区均为弱碱性水体,水质比较澄清,透明度好。氮磷营养盐指标总体含量表现为济河最高,这与济河周边的农业面源污染有关;重金属Cu、Zn、Pb和As在沉陷积水区均出现一定程度的富集,与沉陷区周边充填煤矸石中重金属淋溶释放、汽车尾气的排放以及地表扬尘有关;通过对沉陷积水区距离济河由近及远每隔15 m采集水样的纵向采样点C1、C2、C3分析得出,其TN和NH4^(+)分布表现出距离济河越近,则含量越低,而TP、Cu、Zn、Pb和As表现出相反的规律性;单因子水质标识指数结果显示,Hg和CODMn在济河和沉陷积水区污染相对严重;综合水质标识指数法显示,3个单元综合水质指标Pi均符合Ⅲ级标准。在交汇水域,济河采样点J3、J4与沉陷积水区采样点C1、C2的水质状况表现为J3(2.320)<J4(2.550)<C1(2.750)<C2(2.850),说明随着沉陷积水区与济河间坝体的沉陷,济河水体并未对沉陷积水区水体产生影响。

淮北市采煤沉陷区现状问题与治理模式浅析

煤炭在我国一次性能源结构中处于主导地位,20世纪50年代煤炭消耗占全部能源的比例曾高达90%。近年来,在经济转型、环保加强等因素的制约下,煤炭消费增速明显放缓。2018年中国煤炭占一次性能源消费比例首次低于60%。由于淮北地区降水较为丰富,加之高潜水位的水文地质条件,采煤沉陷区往往积水,形成人工沉陷水域。

淮南煤矿采空沉积区重金属生态危害研究

以典型的沉陷初期（0-10年）的采煤沉陷积水区作为研究对象,选择了4个沉陷积水区,布设了11个底泥采样点,进行了春、夏两季的表层底泥的样品采集,分析测试了Cu、Pb、Zn、Cd、As共5种重金属元素,采用地积累指数法和潜在生态危害指数法对张集矿区塌陷塘底泥重金属污染进行分析和评价,结果表明：采煤沉陷区底泥中地累积指数Cd最高,达到了6级严重污染其次为Pb、Cu、Zn,属0~1级轻度污染,As处于0级清洁无污染,沉陷区底泥中各种重金属的污染程度由强至弱依次为：Cd〉Pb〉Cu=Zn〉As;Cd、Pb的Hakanson生态危害系数均值分别为332.81、1.76,Cd达到了强生态危害水平;综合来看,采煤沉陷区底泥中重金属Cd污染情况最严重。

淮南潘集采煤沉陷积水区渔业水环境评价

以淮南潘集采煤沉陷积水区为研究对象,根据2013年4次采样监测数据,运用单项污染指数法、综合污染指数法和综合营养状态指数法对积水区渔业水环境和水质现状进行评价。结果表明:研究区氮磷类营养盐污染严重,其余多项指标符合渔业水质标准,主要特征污染物为KN和非离子氨,水质整体上处于中度富营养状态;主要污染源为农业面源污染和降雨地表径流等。渔业水环境应引起足够重视,建议采取内外源控制相结合的改善措施。