基于ARCGIS的塌陷塘水质特征研究及评价——以淮南矿业集团谢桥矿为例

为了解矿区塌陷水体的水质污染特征及规律,结合物理、化学和生物指标,运用营养状态综合指数法及基于ARCGIS的空间差值分析法对淮南矿业集团谢桥矿塌陷塘水质进行了分析与评价。矿区塌陷塘水质pH值呈弱碱性,透明度较低,BOD5、CODMn指标含量较高;用营养状态综合指数法对塌陷塘水质富营养化进行了评价,其污染级别为轻度富营养;运用ARCGIS的空间分析模块,利用总磷、总氮、BOD5、CODMn4个因子的空间插值栅格图建立多因子综合污染模型进行综合评价,得出水体综合水质标准处于地表水Ⅲ类到Ⅳ类之间,水质有待改善。本研究结果为塌陷塘水体水质监管及管理提供科学依据。

高潜水位矿区生态系统演变趋势研究:以淮南潘谢矿区为例

为了有效地应对高潜水位矿区煤炭资源开采后带来的生态环境问题,以淮南潘谢矿区为研究区域,应用遥感技术分析了耕地、水体分布以及景观格局,分析了生态系统结构的变化,得出了矿区生态系统结构总体变化规律以及不同生态系统相互转化规律。应用开采沉陷预测技术,基于矿区生态系统结构的变化规律,预测了生态系统演化趋势,得出的结论为:耕地面积逐年减少,矿区煤炭资源完全开采结束时,矿区的生态景观将由水域占绝对主导优势,矿区由陆地生态系统向水陆复合生态系统演变,土地利用模式将优化。

基于环境一号卫星影像的淮南潘集采煤塌陷积水区富营养化评价

通过研究淮南潘集杨庄采煤塌陷积水区水体水质指标与环境一号卫星影像4个波段反射率值之间的关系,针对叶绿素、透明度、总磷、总氮、高锰酸钾指数5项主要水质参数建立了遥感监测模型。采用综合营养状态指数法,评价了该地区水体整体水质富营养化程度。评价结果表明,该塌陷积水区水体为轻度—中度富营养化,与实测水样分析监测的结果基本吻合,证明了水质遥感模型反演技术在当地水质监测中的适用性和可靠性,为实现该地区水质动态监测与预警提供了技术支持。

煤矿工业广场生活污水再生利用试验研究

为解决煤矿工业广场生活污水再生利用的问题,采用同步生物氧化池(SBOT)工艺进行中试研究。结果表明,在HRT为3.4h的条件下,SBOT工艺进水COD和NH4+-N、SS的质量浓度平均分别为62.5mg/L和10.6、49.6mg/L,出水COD和NH4+-N、SS的质量浓度平均分别为13.1 mg/L和0.18、0.98 mg/L,相应的平均去除率分别为79.1%和98.3%、98.0%。该工艺流程简短,不需要二沉池和滤池,具有启动速度快、运行稳定、抗冲击负荷能力强等特点。

淮南矿区煤矸石的物质组成特征及资源化评价

本文利用各种测试方法,对淮南谢桥、新庄孜和张集煤矿采集的不同层位来源的240个煤矸石样品的化学成分、矿物成分和微量元素的进行测试与分析,得出了淮南矿区不同煤矿煤矸石的化学成分特征及其中微量元素的含量变化,评价了煤矸石中有害元素的环境影响作用。结合煤矸石基本特征,提出了合理的资源化利用途径,为煤矿开采过程的主要固体废物煤矸石综合利用和资源化、煤矿环境保护提供了参考资料。

淮南矿区采煤塌陷区时空演化特征研究

近些年来,随着矿区生态修复理念的提出,采煤塌陷区生态修复成为当下关注的重点。然而,绝大部分采煤沉陷区面积大,空间分布不均一,定量化难度较大。遥感技术因为机动性强,对象捕捉迅速,精度较高,而被广泛采用对采煤塌陷区的数字化应用。该文基于淮南矿区1985、1995、2000、2005、2010四个年度的数字遥感图像,采用单一动态度计算方式,获得了淮南采煤塌陷区耕地、园林地、水域、城镇用地、工矿用地和塌陷区定量面积比例,进而获得采煤塌陷区动态演化特征,这为遥感技术应用于矿区生态环境演化提供了指导思想。

超滤深度处理煤矿工业广场生活污水试验研究

为解决煤矿工业广场生活污水再生利用的问题,采用超滤技术对二级生化出水进行深度处理试验研究。结果表明:超滤对浊度、CODcr及NH4+-N的平均去除率分别为94.1%、24.8%和32.7%,对粪大肠菌群数的去除率大于99.99%。在操作压力小于0.16MPa的情况下,膜通量随操作压力的提高而线性增大;当操作压力大于0.2 MPa后,膜通量受操作压力的影响较小,继续提高操作压力会加剧膜的污染,周期反冲洗能够有效抑制膜通量的下降。超滤在过滤15min后反冲洗1min的条件下运行16h,膜通量仅下降7.3%。

淮南潘集采煤沉陷区地表水中氮、磷特征

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采煤沉陷区地表水中氮、磷时空分布特征及污染源;通过相关性分析揭示了同类水体内氮、磷之间的响应关系和运移特征;通过各形态氮、磷比率分析了两类水体中氮、磷组成.结果表明,NH3-N(氨氮)年内时间差异性较小,整体呈KB(开放型地表水)>FB(封闭型地表水),最大值分别为0.621 mg·L-1(6月)和0.813 mg·L-1(6月);NO-2-N(亚硝酸氮)时空差异性均较小,NO-3-N(硝酸盐氮)和TN(总氮)年内时间差异性较大,空间差异性较小,整体上均呈FB>KB.KB与FB内NO-2-N最大值分别为0.0485 mg·L-1(6月)和0.0532 mg·L-1(6月),NO-3-N(硝酸盐氮)最大值分别为0.635 mg·L-1(11月)和0.623 mg·L-1(4月),TN最大值分别为2.295 mg·L-1(11月)和2.261 mg·L-1(1月).PO3-4和DTP(溶解性总磷)含量基本呈KB>FB,两形态磷在KB内的最大值分别为0.174 mg·L-1(11月)和0.055 mg·L-1(11月),FB内最大值分别为0.0298 mg·L-1(6月)和0.0391 mg·L-1(5月);TP(总磷)基本呈KB<FB,最大值分别为0.1141 mg·L-1(8月)和0.197 mg·L-1(5月).氮、磷主要污染源为降雨地表径流、底泥内源释放及人为活动等;同类沉陷区地表水内各形态氮、磷之间存在不同程度的相关性;两类水体内氮、磷组成存在一定差异性,开放型采煤沉陷区地表水更易发生富营养化现象.

淮河流域高潜水位农用地重金属特征及风险评价

为查明淮河流域典型高潜水位农用地土壤重金属污染物特征及其影响范围,保证土壤环境及农产品质量安全,以淮南市毛集实验区焦岗湖镇某村农用地土壤为研究对象,分析了土壤中镉(Cd)、铬(Cr)、铅(Pb)、砷(As)、铜(Cu)、锌(Zn)和镍(Ni)等7种重金属元素的含量特征。运用内梅罗综合污染指数法(Pn)、污染负荷指数法(PLI)和潜在生态风险评价法(RI)评价土壤重金属污染水平和潜在生态风险程度,并应用ArcGIS软件中地统计分析模块探讨土壤重金属空间分布特征。结果表明:该区域土壤7种重金属含量平均值和中值均低于淮南市土壤元素背景值和农用地土壤污染风险筛选值,空间分布上重金属含量总体上呈现从南到北、从西至东逐渐升高的趋势;内梅罗污染指数和污染负荷指数法评价表明,重金属元素污染等级分别处于清洁和无污染水平;潜在生态风险指数评价表明,总体上生态风险等级轻微;在空间分布上,重金属污染指数值呈现由南至北逐渐增大趋势,As和Cd元素是最主要的生态风险贡献因子。

基于Boltzmann函数的开采沉陷预测模型

为更加准确地预计出煤炭开采后地表的移动和变形,基于Boltzmann函数,利用数学分析的方法,提出了新的开采沉陷预测模型,通过理论分析推导出了模型中的参数与概率积分法参数之间的关系。在新模型中提出了严重影响半径R的概念,大小约为主要影响半径r的1/4,其他参数的物理意义和取值方法与概率积分法相同。以淮南矿区3个工作面为例进行验证表明,新模型与概率积分法模型相比拟合求参效果更优,尤其是在盆地边缘处收敛比概率积分模型缓慢,该模型更适用于巨厚冲击层的矿区。

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.

水与瓦斯伴生灾害源探测分析及其预防

为查明潘二煤矿灰岩放水孔瓦斯喷孔事故原因,综合运用井下物探、钻探、示踪试验及瓦斯气体组分测试4种技术手段,对潘二矿南一A组煤轨道上山下车场Gd1钻场1号疏放水钻孔喷孔瓦斯气源、导气通道、储集空间、喷孔瓦斯成因模式及喷孔机理进行了探测分析,结果表明:喷孔瓦斯来源于灰岩底部煤线,通过灰岩裂隙、溶隙、溶洞导通,在地下水力作用下汇集于早期的灰岩溶洞、溶隙中,形成高压游离瓦斯包,放水钻孔触及溶洞、溶隙空间卸压,导致高压游离瓦斯包喷孔。探索出一种以超前物探、"循环迈步,交叉前探"、动态补探相结合探测水与瓦斯伴生灾害源,防止误揭灰岩储气空间造成事故的新方法。

含特殊悬浮物矿井水正交混凝试验研究

针对煤矿在特定时期排出的以微细岩石粉为主的特殊悬浮物矿井水水质,设计了L25(56)正交混凝试验,考察混凝过程中各因素对出水浊度的影响程度及最优化条件。结果表明,在各因素水平取值范围内,各因素对出水浊度的影响显著性次序为:絮凝剂投加量>絮凝剂种类>PAM投加量>絮凝转速>絮凝时间>PAM投加间隔时间;混凝的最优化条件:选择PAFC作为絮凝剂,PAFC投加量为250 mg.L-1,PAM投加量为0.50 mg.L-1,PAM投加间隔时间为120 s,絮凝转速和时间分别为190 r.min-1快速搅拌2 min、70 r.min-1中速搅拌10min、40 r.min-1慢速搅拌13 min。

淮河流域高潜水位农用地养分分析及评价

为评价淮河流域典型高潜水位耕地的土壤养分特征及水平,为高潜水位耕地的可持续发展提供科学的理论依据和参考,以安徽省淮南市毛集实验区焦岗湖镇孙台村耕地作为研究对象,选取了容重、pH、阳离子交换量、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾和水溶性盐分等11项指标,运用灰色关联度分析方法对土壤养分特征及水平等级进行评价。孙台村耕地土壤pH值以弱碱性为主,容重呈偏紧及以上水平,土壤质地整体上属于粉砂质壤土。对照全国第二次土壤普查养分分级标准分析,有机质含量整体上呈4级较缺乏水平。土壤碱解氮的含量整体上呈5级缺乏水平,速效钾的含量整体上呈1级丰富水平,土壤有效磷的含量整体上呈4级较缺乏水平,土壤中全氮含量整体上呈3级适量水平,土壤中全磷含量呈6级非常贫乏水平,土壤中全钾含量整体上的土壤呈2级丰富水平。利用灰色关联度综合分析评价孙台村耕地土壤养分质量水平,整体呈现耕地养分水平Ⅱ级(良)和Ⅲ级(一般)水平,空间分布上Ⅱ级(良)主要集中于孙台村耕地的中部地区。本研究为高潜水位耕地的可持续发展提供科学的理论依据和参考。