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。

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。

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。

高潜水位资源型城市水域转化及其碳排放分析

从土地利用转型角度研究高潜水位资源型城市的水域转化及其碳排放,为低碳背景下的水资源治理提供科学支持和有效依据。以淮南市为例,通过Google Earth Engine平台调用随机森林和Landsat系列数据,对1987~2019年进行水域时空演变分析,并对2007~2019年进行土地利用分类,构建水域转化矩阵,运用碳排放系数法,估算淮南市和矿区水域与其他地类相互转化产生的碳排放。结果表明,1987~2019年,淮南市和矿区的水域面积总体上呈增长趋势,增量分别为87.98km 2和68.20km 2;在空间上,淮南市水域变化主要分布于矿区;2007~2019年,水域与耕地相互转化最为频繁,主要是耕地转化为水域,该过程主要发生在矿区;淮南市和矿区水域转化产生的碳排放在2007~2013年分别呈碳源和碳汇,2013~2019年均呈碳汇。淮南市和矿区水域转化呈碳源/碳汇主要取决于水域与建设用地相互转化产生的碳排放量。

采煤沉陷区动态预复垦理论分析及工程实践

在我国东部高潜水位矿区,由于单一厚煤层和多煤层的长时间无序开采,形成了大面积的非稳沉区及积水区,致使耕地面积急剧减少,若不及时治理则会导致治理成本增加、复垦效率降低等一系列问题。本着从“末端治理”向“源头控制”、“过程管理”与“防治结合”的理念,在现有研究成果的基础上,对动态预复垦从原理、优势、关键技术等多个方面进行综合分析,并结合工程实例对动态预复垦的整体技术体系与实施方法进行深入剖析。结果表明:动态预复垦能够将采矿与复垦有效结合,通过合理分区、科学确定标高、表土有效剥覆等手段,可有效保护和利用浅部耕作土层的土地资源,缩短土地恢复治理时间,效益显著。

大中型灌区高质量发展现状评价指标体系构建与实证

为构建满足简捷性与完备性的反映灌区高质量发展现状的评价指标体系,以甘肃省某大型灌区和某中型灌区为例,从用水水平、管理水平、工程状况、种植结构及灌区生态5个方面建立了大中型灌区高质量发展现状评价指标体系,包含23个指标。采用层次分析法和熵权法分别确定各指标权重,利用线性加权法确定综合权重。开展灌区高质量发展现状评价指标体系的实例应用,结果表明:1)该评价指标体系能够较好地反映大中型灌区高质量发展现状,评价指标体系科学合理;2)国家在持续推进大中型灌区续建配套改造项目建设的同时要及时对灌区发展现状进行合理评价,确保灌区高质量发展。

高关注度饮用水水源地清淤关键技术与工程应用

高关注度饮用水水源地清淤工程中,须在保证供水安全、尽可能减小对环境影响的前提下保证清淤效果,其清淤方案至关重要。为了确保清淤方案的科学、合理,需致力于清淤关键技术的研究。文章以颐和园团成湖清淤工程为例,在分析清淤条件、研究水源地功能临时替代方案的基础上,针对性地对带水作业、半带水作业及干场作业等清淤方式及工艺,以及淤泥脱水固化及余水处理、淤泥堆场、淤泥资源化利用等关键技术进行方案研究、比选,确定通过局部新建连通管线将团城湖水源地功能临时替代,为水源地干场创造条件,采取真空预压干场清淤方案。该清淤方案能够在保证供水安全、降低环境影响的同时保证清淤效果,且占地少、工期短、投资低,是一个相对科学、合理的方案。

高水位黄土地区既有多股道运营铁路架空施工技术

针对经九路下穿陇海铁路立交工程中复杂既有线架空施工问题,设计了既有线整体架空加固的结构体系。对不同施工阶段的架空结构体系及施工过程中的重难点进行分析,系统介绍了顶进架空的施工工艺流程,对于容易出现的施工问题进行了阐述。从整体施工流程来看,对既有铁路线的架空加固是顶进架空施工中的重难点,也是顶进架空施工的关键工艺之一。该研究中复杂工况条件下既有线路加固技术可为类似工程提供借鉴。

高水位场地强夯夯击能损耗分析与计算

在高水位场地中进行强夯时,由于夯锤与地下水的相互作用,造成夯锤的有效夯击能损失。通过在夯锤表面安装振动加速度传感器,测试在高水位场地中强夯时同一夯点上每一次夯击其夯锤的加速度值的变化,构建夯击模型,分析计算因地下水的作用导致夯击能的损耗率,并采用数值积分方法对夯锤加速度进行时域计算分析复核夯击能损耗,结果显示在高水位场地中强夯夯击能损耗率接近或超过50%,并提出了针对性的施工措施,保障强夯达到预期地基处理效果。

高坝库区和变动回水区设计最低通航水位的确定

传统的库区设计最低通航水位的计算方法主要对流量进行统计,按保证率计算入库流量与坝前水位相组合,但该方法没有考虑电站的调度方案。以金沙江向家坝库区为例,针对向家坝电站的调度方案不同,高坝库区坝前水位差较大,统一用保证率流量和坝前水位组合方案不符合实际情况,进行设计最低通航水位的研究。以实际坝前水位和流量的组合为依据,通过4种方法推求高坝库区及变动回水区设计最低通航水位,并进行对比。结果表明,考虑向家坝坝前水位与入库流量的组合可以更好地确定变动回水区的工程规模,符合实际情况,达到节约成本的目的。

高潜水位采煤沉陷区水质评价与污染因子识别

淮南矿区潜水位高,采煤沉陷区范围广、面积大、水质监测数据缺失,水环境问题较突出,开展大尺度的沉陷区水质评价及污染因子识别,对于区域水环境治理工作意义重大。通过采集、测试研究区175个样点的水样,采用内梅罗污染指数法对沉陷区水域进行水质评价,采用综合营养状态指数法进行水体富营养化状态评价。结果表明:(1)开放型沉陷区Cu、As和Cr的水质评价等级为优良,DO、COD、NH_(3)-N、Hg、F^(-)评价等级为良好,TN、TP评价等级为较好。封闭型沉陷区,对标地表水Ⅲ类标准,Cu、Cr水质评价等级为优良,NH_(3)-N、Hg、As、DO为良好,COD、TN为较好,TP、F^(-)为较差;对标地表水Ⅴ类标准,NH_(3)-N、Hg、As、Cu、Cr的评价等级为优良,DO、COD、TP、TN为良好,F^(-)为较好。(2)研究区综合营养指数范围为40~90,平均68.61,属于中度富营养,沉陷区水体营养水平适中。175个水样中,轻度富营养占比8.57%,中度富营养占比51.43%,中营养占比2.29%,重度富营养占比37.71%。(3)对标《地表水环境质量标准》,常规指标中DO、NH_(3)-N超过Ⅴ类占比极小,而COD、TP、TN超过Ⅴ类占比较大;研究区所有水域均无重金属超标现象,测试结果极佳;无机阴离子指标F^(-)超过Ⅴ类占比较大。开放型沉陷区水域水质状况整体优于封闭型。对于开放型水域,张集、潘一沉陷区TP、F^(-)指标均较差;对于封闭型水域,潘一、潘三、顾桥、顾北、张集沉陷区TP指标较差,F^(-)污染分布呈现地域特征,淮河以北普遍较差,淮河以南普遍优良。所有水域的Cr、Cu、Hg、As、NH_(3)-N、TN、COD、DO指标均处于“优良-较好”区间内;开放型水域的F^(-)、TP指标均处于“优良-较好”区间内;封闭型水域中潘集片区F^(-)和凤台颍上片区TP均处于“较差”区间内;区域污染程度表现为凤台颍上片区>潘集片区>老矿区。(4)从保护煤矿区生态环境的角度出发,综合考虑2种污染因子识别方法的特性,最终确定淮南矿区采煤沉陷区污染因子有COD、TP、TN和F^(-)。本次水质评价工作识别了淮南采煤沉陷区污染因子,为地方政府和企业制定生态环保决策提供重要数据支撑。

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。

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。

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。

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。

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。

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。