太原市地下水动态变化特征分析

太原市是北方严重缺水城市之一,由于长期对地下水的超采,诱发了多种环境地质问题。为分析不合理开采条件下地下水的动态演变特征,对研究区近三十年的地下水水位与水质监测数据进行了分析对比,并对地下水的水位与水化学特征及其规律进行了探讨。结果表明:从地下水水位动态特征上分析,浅层孔隙水主要受大气降水的影响,深层孔隙水和岩溶地下水受人类开采活动和自然因素的双重影响;从水化学特征方面分析,随着人类活动的加剧,水质整体呈下降趋势。     

贵州省瓮安县地下水动态特征

在分析勘查区的区域地质与水文地质条件基础上,确定水文地质单元,通过1∶5万水文地质填图、1∶1万供水水文地质填图、水文物探、钻探等勘查手段,得出勘查区地下水动态成因属气象型;地下水动态类型主要为缓变型和急变型;流量、水位的波动与降水量的变化具有一致性;流量、水位波动对降水的滞后性;流量动态变化的不稳定性。     

太原盆地地下水位动态演化分析

该文就太原盆地不同地下水位动态类型的单井动态特征及区域地下水动态的演化进行了分析,指出影响地下水位动态的主要因素有降水和人工开采,特别是在20世纪90年代后,人工开采成为影响地下水位动态变化的首要因素。因此,在地下水超采区及大型水源地等地下水集中开采区应加强地下水位动态监测、监督、管理和保护。     

渭北奥灰承压水矿区煤炭开采对水资源的影响及保护

随我国煤炭开采向深部发展,奥灰承压水体上开采导致底板突水与其生态水位下降之间的矛盾日益突出。在分析渭北澄合矿区典型工作面5号煤层含(隔)水层组合特征的基础上,采用理论计算与现场实测综合确定5号煤层开采的底板破坏深度,从含水层结构破坏、生态水位、水质等方面研究了煤层开采对底板承压水的影响。结果表明:澄合矿区5号煤层开采底板破坏深度8~10.8 m,不同工作面斜长与底板岩性组合是影响该区底板破坏深度的主控因素,工作面斜长与底板破坏深度呈正相关,与底板含(隔)水层组合为负相关关系,煤层开采对底板含水层结构影响程度由大到小分别划分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ级区,其中,Ⅰ级区主要分布于中南部和北部,面积为6.78 km2,占总面积的45.2%;煤层开采尚未对含水层水位、水质造成明显影响。提出以底板注浆加固技术为主保护水资源,稳定生态水位,为渭北地区煤炭工业健康发展找到有效途径。     

福建马坑铁矿主要充水岩层地下水水位动态特征

福建马坑铁矿属国内特大型地下开采铁矿,也是水文地质条件复杂的岩溶充水矿区,对其主要充水岩层地下水动态情况的分析对指导疏干工程和矿区安全生产具有重要意义。本文利用福建马坑铁矿开采阶段获得的自动监测数据,对主要充水岩层水位动态影响因素进行了归纳总结,并对3个比较典型的影响因素—大气降雨、突水、疏干试验对地下水位动态影响情况进行分析比较,得出矿区主要充水岩层由于构造、岩溶的影响,地下水动态变化差别较大,各观测孔影响因素不尽相同,各富水性区域之间联系不密切。     

鄂尔多斯盆地某矿区铀煤协同开采地下水影响研究

为探明鄂尔多斯盆地铀煤开采相互影响因素及影响程度,应用地下水数值模拟系统(GMS)建立了鄂尔多斯盆地某矿区铀煤叠置区地下水三维数值模型,开展了铀煤协同开采条件下的地下水流场数值模拟预测,分析了地下水水位变化情况。研究结果表明:煤矿开采将引起区域地下水水位明显下降,使得铀矿区承压水头降低,甚至使铀矿区含矿含水层由承压状态转为无压状态,进而破坏铀矿床的地浸开采条件;地下水水位是制约该区域铀煤协同开采的关键因素;水力帷幕措施有利于该区域的铀煤协同开采。     

西部生态脆弱矿区地下水对高强度采煤的响应

为研究榆神府矿区高强度煤层开采对地下水的影响,分析潜水位下降与煤层开采强度的关系,通过资料收集和实地调查两种方法,获取了矿区煤炭资源大规模开采前(1995年)地下水位和煤炭开采后(2014年)地下水位,2者叠加后求取了地下水位变化幅度,并与开采强度分区进行耦合,分析地下水位变化与开采强度的关系。研究区73.0%的区域地下水位未发生明显变化,但有7.3%区域地下水位下降幅度超过8 m,尽管比例小,但面积达758.9 km2,对区域地下水均衡产生了较大影响;高开采强度开采是矿区地下水位下降的主要驱动因素,71.5%的水位明显下降区(8 m)是由高强煤层开采导致的。导水裂隙带和含水层特征是煤层开采过程中控制地下水位变化幅度和范围的关键所在。高强度煤层开采区必须推行保水采煤技术才能达到资源与环境和谐发展的目的。     

新郑矿区地下水类型及水源判别

采用稳定同位素法和地下水水质分析,并结合往年大气降水量与钻孔水位标高动态变化的实际数据,对新郑矿区地下水类型和水源判别进行了详细分析。研究结果表明:新郑矿区地下水的补给来源为大气降水,地下水化学特征表现为以低矿化重碳酸盐水为主;地下水动态类型为深入—径流型,水位随季节变化。     

新郑矿区地下水类型及水源判别

采用稳定同位素法和地下水水质分析,并结合往年大气降水量与钻孔水位标高动态变化的实际数据,对新郑矿区地下水类型和水源判别进行了详细分析。研究结果表明:新郑矿区地下水的补给来源为大气降水,地下水化学特征表现为以低矿化重碳酸盐水为主;地下水动态类型为深入—径流型,水位随季节变化。     

中深埋厚煤层开采地下水位动态变化规律及形成机制

煤炭开采对风化基岩含水层和潜水含水层的影响是榆神矿区"保水采煤"研究的重点。为揭示榆神矿区风沙滩地区中深埋厚煤层开采条件下地下水动态变化规律和机理,以榆神矿区中部某矿首采工作面(01工作面)为研究区,采用钻探、地下水位观测、野外实地探查和综合分析等方法,研究了采动地下水动态变化规律及其与覆岩损害和地表下沉之间的耦合关系。结果表明:(1)风化基岩含水层水位随回采表现出"先下降后回升"并恢复至初始水位的动态变化过程,中间可分为"快速下降"、"回升恢复"和"稳定波动"3个阶段,平均持续时间为102 d。在水位快速下降阶段,水位最大降深、平均下降速率均呈正态分布,且与距工作面中心距离呈指数函数关系;水位回升恢复阶段,持续时间和平均回升速率与距工作面中心距离呈负相关关系;(2)当潜水含水层分布局限、侧向补给缺乏时,潜水含水层水位出现"先下降后回升"和"持续下降"至稳定2种动态变化规律,且均未恢复至初始水位;(3)面内风化基岩含水层水位动态变化过程与风化基岩层的剧烈下沉密切相关,风化基岩层下沉速度的增大和减小过程分别对应水位的下降和回升过程,水位下降则与其下沉、临时性裂隙和离层发育有关,水位回升则...     

榆神矿区煤炭开采的地下水动态演化规律

榆神矿区浅表层水资源短缺,生态脆弱,在划分主采煤层上覆含、隔水层组合类型的基础上,采用Visual Modflow软件构建煤层开采的地下水流数值模型,研究地下水流场演化规律,统计区内地下水位观测网(56个水文观测孔)近3年的有效观测数据,掌握首采煤层开采地下水位动态变化。结果表明:2020年第四系萨拉乌苏组潜水流场与2005年统测地下水流场形态基本一致,地下水位降深值在西南部达10 m;近3年的地下水位未发生明显变化,仅YS22钻孔处受村民井取水引起水位下降。研究成果对榆神矿区地下水资源保护与利用具有重要的指导意义。     

榆神矿区地下水和干旱指数对植被耗水的联合影响

为研究干旱矿区地下水位下降和气侯变化对典型植被耗水的联合,选择榆神矿区优势植被沙柳为研究对象,以干旱指数表征气候变化,在野外调查、室内测试及原位试验的基础上,采用有限元算法分析不同地下水位埋深和干旱指数组合条件下的植被耗水特征。研究结果表明:植被生长受干旱指数和地下水位埋深的双重影响,当地下水埋深为1.0～2.0 m处,植被耗水主要受地下水控制;地下位水埋深为2.0～2.5 m时,植被耗水受地下水和干旱指数的双重影响;地下水位埋深大于2.5 m时,植被耗水主要受干旱指数影响;单指数模型可以很好的拟合地下水埋深和植被实际蒸腾量(T_a)与潜在蒸腾量(T_p)比值(T_a/T_p)的关系曲线,其相关系数高达0.99,利用单指数模型和T_a/T_p的比值可以反求出枯水年、平水年和丰水年条件下的植被生态临界地下水位,不同水文年的植被生态临界水位有差异性,认为当地下水位埋深大于1.24 m(平均),植被生长受到水分胁迫,当地下水位埋深大于2.06 m(平均),植被出现退化现象;同时,采煤引起地下水位下降对植被生态的影响是有限的,只有当采前地下水位埋深为1.0～2.5 m时,地下水位下降才会引发植被生态退化;当采前地下水位埋深大于2.5 m时,采煤引起地下水位下降基本对沙柳的生长不产生影响,此时植被生态退化主要受气候变化影响。目前,榆神矿区采前地下水位埋深普遍大于2.5 m,影响矿区生态环境的主要控制因素是气候变化(降水量),考虑到近年来榆神矿区降水量有增大趋势,因此出现"虽然地下水位明显下降,但是生态环境局部转好"的现象。     

陕北沙漠区浅埋厚煤层开采潜水位及生态响应

煤炭开采造成上覆岩层破裂、移动,破坏了矿区含（隔）水层结构,改变了地表水及地下水循环演化状态,对浅表层生态环境造成严重影响,引发一系列环境地质问题。为深入研究沙漠地区厚煤层开采给潜水位及生态环境造成的影响,以毛乌素沙漠金鸡滩矿为例,对水文地质条件进行了研究,采用数值模拟的方法,模拟了沙漠区厚煤层开采潜水位的变化,并通过采动潜水位监测数据验证了预测结果。调查分析了研究区及周边地表生态环境现状,预测采后潜水位基本满足植物生长需求,对生态环境影响不大。     

多源矿井水质量分区与“分质”利用研究

矿井水“分质”利用是解决矿区水资源短缺、保护矿区生态、防治水污染的重要途径。为实现矿井水综合利用,通过改进层次—可变模糊集模型对敏东一矿多源矿井水进行质量分区,并提出相应的“分质”利用思路。研究结果表明,敏东一矿充水水源水样中Ⅰ、Ⅱ含水层水质较好,第四系含水层和Ⅲ含水层中存在COD和Fe、Mn、Zn超标,由于采煤活动和人为活动的影响,使采煤过程、水仓和排水沟水样中多数指标超标且变动较大;利用模型得到间接充水水源中第四系含水层水质为Ⅱ级,Ⅰ、Ⅱ含水层为Ⅰ级,直接充水水源为Ⅱ级,采煤过程中采空区和巷道为Ⅲ级,工作面为Ⅳ级,水仓和排水沟均为Ⅳ级。质量分区中,Ⅰ类区水质较好,可简单消毒后利用;Ⅱ类区个别指标超标,需针对性处理利用;Ⅲ类区受采煤活动影响较小,较多指标超标,需针对性或深度处理利用;Ⅳ类区受采煤活动影响较强,多指标超标且变动较大,需深度处理利用。     

露天边坡地下水渗流模拟及降水坡降研究

以伊敏露天矿三采区设计采矿为工程研究背景,采用物理模拟与数值模拟相结合的方法,分析地下水渗流规律、边坡采动渗流变形规律、及降水对边坡渗流规律影响。基于相似模拟研究了露天开采过程中地下水位渗流动态过程、坡面出水位置、渗流水力坡降特征及地下水通过断层后出现水位跃变;通过数值模拟研究了7种不同降水工况中边坡中浸润线的变化特征、地下水在断层处跃变规律、及地下水的水力坡降特征。最终,确定了矿区合理的降水位及水力坡降。     

采场全生命周期及其应力的时空演化特征分析

井工开采过程中采场应力的分布及演化规律对于回采巷道及工作面围岩的稳定性控制至关重要。本文将开切眼到停采的全部过程称之为采场全生命周期,且将采场应力分为工作面超前支承应力和工作面顶板应力两部分,基于材料力学建立了采场全生命周期内覆岩结构模型得到了不同阶段超前支承应力的力学函数;借助UDEC软件来分析采动过程中覆岩结构的时空演化过程和超前支承应力的动态演化特征,得到了工作面超前支承应力和工作面顶板应力的协调非同步演化特征,认为单个周期来压内超前支承应力峰值会在空间和时间上超前于工作面顶板应力峰值出现,且二者均表现出周期来压前大于来压后的规律,在采场全生命周期内在采动达到非充分采动和充分采动交界点阶段先后达到极值,因此依据采场应力的演变规律将采场全生命周期分为发生期(Ⅰ)、发育期(Ⅱ)、稳定期(Ⅲ)3个阶段:发生期(Ⅰ)对应的是开切眼至基本顶初次来压,采场应力保持稳定的缓慢增长;发育期(Ⅱ)对应的是周期来压至非充分采动与充分采动阶段的交界点,采场应力保持不同的增长速率;稳定期(Ⅲ)对应的是充分采动直到停采阶段,采场应力保持着较为稳定的波动;通过对采场全生命周期及其应力的演化特征分析及划区可以预先对回采过程中的高位应力区进行判定,及早采取相应的措施,为采场的安全提供保障。     

基于植被地下水关系的保水采煤研究

为研究我国西部生态脆弱矿区植被与地下水关系及其对煤层开采的约束,采用路线穿越法剖析了典型区植被随潜水埋深变化的演替规律,利用遥感获取煤层开大规模采前(2000年)植被指数,并与同期地下水位埋深建立了统计关系。结果表明:研究区天然状态下植被随地下水位埋深的增加呈现明显的分带特征,潜水埋深0~4.0 m时植被对地下水依赖性较强;综合考虑水文地质条件和植被与地下水关系,榆神矿区可划分为植被约束区、地下水约束区和无约束区3个区;矿区开采15 a后,2014年矿区地下水位明显下降和植被盖度普遍升高现象并存,这与煤炭资源高强度开采区集中在无约束区有关。生态脆弱矿区井田规划和煤层开采必须重视植被和地下水约束研究,因地制宜地制定保水采煤技术预案。     

面向生态的矿区地下水位阈限研究

分布在干旱半干旱地区的植被,由于降水不足以维持其长期生存,需要地下水提供部分或全部水源,因而对地下水有一定的依赖性。煤层开采破坏含水层后地下水位会大幅降落,这在一定程度上会给依赖地下水植被造成水分胁迫,进而控制生态系统演化过程。针对榆神矿区煤层开采引起地下水位变化的基本特征,提出了生态安全约束下矿区地下水位控制阈值的确定方法。研究表明,植物根系与地下水毛细上升带保持接触时,植物就可以吸收利用地下水,因此本文将最大毛细上升高度与根系长度之和作为植被利用地下水的最大临界埋深。在毛管流理论指导下,以颗粒排列方式与孔隙直径大小的关系建立了最大毛细上升高度计算公式,并给出了通过颗粒级配曲线确定最大毛细上升高度的方法。据此计算的毛乌素风积沙最大毛细上升高度的取值区间为0.7～2.0 m,进一步确定了榆神矿区生态安全约束下的矿区水位控制下限为4.0 m。在此基础上,以2016年地下水流场基准,以水位埋深4.0 m为界将榆神矿区划分为生态约束区和无约束区。水位埋深小于4.0 m的区域植被对地下水依赖程度高,属于生态约束区,煤层开采造成地下水位下降极易使植被遭受水分胁迫,因而是矿区生态环境保护的重点。研究成果阐明了榆神矿区生态环境及地下水位对煤层开发的限制条件,为进一步推进保水采煤技术的发展奠定了理论基础。     

清水工业园某场区地下水动态变化分析及预测

为探究地下水动态变化原因和防治措施,以清水工业园内某化工企业场区为研究对象,对地下水动态进行预测研究。通过对该场区水文地质条件的勘查,在了解地层结构、地下水的分布特征和水力特征、地下水和地表水的补排情况等基础上,分析在降水入渗补给、地下水侧向径流补给和西湾露天矿排水等因素作用下,场区地下水动态影响因素,并对地下水进行了动态预测。结果表明,该场区地下水水位变幅较大,具有双峰特征;当上游地下水侧向补给量完全消失时,场区的地下水位将最大下降近30 m;受西湾露天坑排水及场地硬化影响,场区地下水位将大幅度下降,最大下降近50 m。