煤炭開采對河川徑流的影響研究——以禿尾河錦界煤礦為例.pdf

1、20世紀(jì)90年代以來，黃河中游河川徑流量不斷減少。上世紀(jì)80年代中后期開始的高強(qiáng)度的煤炭開采成為黃河一級支流窟野河斷流的主要原因。隨著榆神礦區(qū)煤炭資源的開發(fā)，以錦界為代表的千萬噸級特大型礦井建成、投產(chǎn)，禿尾河流域煤炭資源開發(fā)勢頭強(qiáng)勁，禿尾河是否同樣面臨斷流的威脅，成為國內(nèi)外學(xué)者和流域管理部門關(guān)注的熱點(diǎn)之一。因此，開展煤炭開采對河川徑流的影響研究，在黃河中游河川徑流銳減驅(qū)動力及人為調(diào)控效應(yīng)研究中具有重要的理論和實(shí)踐意義。
　　在廣泛

2、收集前人研究資料的基礎(chǔ)上，圍繞煤炭資源的適度開發(fā)和水資源的有效保護(hù)，以水文學(xué)和水文地質(zhì)學(xué)理論為指導(dǎo)，以降低河川徑流減少量為導(dǎo)向，將研究區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查、煤礦開采歷史現(xiàn)狀調(diào)查、現(xiàn)場實(shí)測、理論計算、數(shù)值模擬等方法相結(jié)合，以禿尾河錦界煤礦為例，評價煤炭開采對河川徑流的影響，旨在從典型區(qū)域向流域、甚至陜北地區(qū)推廣、應(yīng)用。主要內(nèi)容和成果如下：
　　1、禿尾河1956-2012年徑流呈顯著減少趨勢，且在1979年和1996年發(fā)生兩次明顯突變。與

3、基準(zhǔn)期相比，水土保持期和煤炭開采期人類活動對徑流的影響比例分別為69.37％，77.14%。與基準(zhǔn)期相比，水土保持期和煤炭開采期人類活動對基流的貢獻(xiàn)率分別為45.84%，69.89%。水土保持、煤炭開采、水利工程建設(shè)等人類活動日益成為影響禿尾河徑流演變的主要驅(qū)動因子。
　　2、以河川徑流保護(hù)為目標(biāo)，把松散砂層賦存狀況、上覆巖土體組合分類特征及導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度計算結(jié)果作為分區(qū)因子，綜合判定導(dǎo)水裂隙帶是否發(fā)育到第四系潛水含水層為分區(qū)

4、標(biāo)準(zhǔn)，將煤炭開采對河川徑流影響分為影響嚴(yán)重區(qū)、影響一般區(qū)和影響輕微區(qū)。錦界煤礦各分區(qū)面積分別為23.46km2，37.27km2，81.04km2，占井田面積的比例分別為16.55%，26.29%，57.16%。
　　3、在考慮地表水入滲補(bǔ)給的滯后性和在RCH程序內(nèi)部實(shí)現(xiàn)垂向上對多層單元格補(bǔ)給表達(dá)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建基于分布式水文模型（SWAT）和模塊化地下水動力模型（MODFLOW）的耦合數(shù)值模型（SWATMOD），并將該模型應(yīng)用于禿

5、尾河流域——錦界煤礦采煤工程實(shí)例中。研究表明：耦合模型能較準(zhǔn)確地模擬地表水水文過程、地下水動力過程及地下水動態(tài)變化過程，可用于預(yù)測禿尾河流域煤礦開采區(qū)地表水和地下水轉(zhuǎn)化規(guī)律的改變。
　　4、利用耦合模型模擬現(xiàn)狀開采量、穩(wěn)定開采量和最大開采量情景下，煤礦開采10年、20年、30年地下水流場的變化，并疊加開采沉陷模塊，最終實(shí)現(xiàn)與地表沉陷的疊加。研究表明：到2016年末研究區(qū)潛水位降深中心降深達(dá)27.95m，降深大于20m的影響嚴(yán)重區(qū)域

6、面積約為2.62km2；2026年和2036年末時刻地下水降深中心部位降幅最大，分別達(dá)31.79m，21.83m。與開采沉陷疊加后，地面沉降的發(fā)生、發(fā)展與地下水位的時空變化基本一致，且地表沉陷為地下水降落提供了邊界。
　　5、運(yùn)用實(shí)測資料分析、指標(biāo)評價、耦合模型模擬等方法，評價煤炭開采對禿尾河徑流的影響。研究表明：河則溝實(shí)測徑流量較煤炭開采前減少了35.7%；隨著開采量的增加，煤炭開采對地下水干擾程度呈增大趨勢；現(xiàn)狀覆被條件下，2