陕北煤炭分布区地下水资源与煤炭开采引起的水文生态效应

论文摘要

陕北风沙滩地区位于鄂尔多斯盆地中东部,属毛乌素沙漠与陕北黄土高原的接壤地带,区内的侏罗纪煤田是我国现已探明的煤炭资源储量最大的煤田之一,是一个急待大规模开发的地区,目前初步的开采已经使区域生态环境遭到不可恢复性的破坏,其中地下水资源的枯竭问题尤为突出。本论文以地下水资源和煤炭资源可持续开发利用为目标,以水文地质—煤田地质条件为基础,分析陕北煤炭开采引起的水文生态效应,以地下水系统为单元,开展面向生态的区域地下水资源评价,利用地下水水流数值模型对煤炭开采引起的地下水资源漏失进行数值仿真模拟,并提出了煤炭资源合理开发与地下水资源保护的对策与措施。研究获得以下成果:1.利用水均衡方法,对陕北煤炭分布区地下水资源量进行了评价,经计算得到全区地下水资源量多年平均条件下为18.97×108 m3/a,50%保证率年份为18.23×108 m3/a,75%保证率年份为15.28×108 m3/a,95%保证率年份为8.44×108 m3/a。2.区内面向生态的地下水可采资源量评价,遵循的原则是:调控河川基流量,使总基流量减少控制在10%,主要支流基流量减少控制在5%以内;地下水位调控在3～5m内;地下水系统基本处于均衡状态。3.通过数值模拟计算出风沙草滩区可采资源量为6.26×108m3/a;运用开采系数法计算出黄土丘陵区可采资源量为1.93×108m3/a;全区的地下水可采资源量为8.19×108 m3/a,这是区内地下水资源开发的上限。4.利用已经建立的地下水流数学模型,模拟榆神矿区待开采区煤层开采对地下水的影响。通过对预测后水均衡的统计,计算出拟定沉陷区每条长1km的裂缝所造成的地下水漏失量为470m3/km·d。5.根据数值模拟的结果,结合研究区的水文地质条件,从保护地下水资源和生态环境的角度出发,提出在陕北煤炭分布区实行保水采煤,分区开采的对策。以上研究成果为陕北榆神矿区煤炭资源合理开采,实现水资源、生态环境保护与煤炭资源开发并举的目标,提供了科学的决策依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景、目的、意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 地下水资源评价的研究现状
• 1.2.2 煤炭开采对地下水资源影响的研究现状
• 1.2.3 煤炭开采对地表表生生态环境影响的研究现状
• 1.2.4 存在问题
• 1.3 研究的主要内容、技术路线与研究方法
• 1.3.1 主要目的及内容
• 1.3.2 技术路线
• 1.3.3 研究方法
• 1.3.4 完成的工作量
• 1.4 论文的创新点
• 第二章 研究区概况
• 2.1 自然地理概况
• 2.1.1 地势
• 2.1.2 气象水文
• 2.2 地质地貌、水文地质概况
• 2.2.1 地貌
• 2.2.2 地层及地质构造
• 2.2.3 水文地质特征
• 2.2.4 地下水补给径流排泄条件
• 2.3 煤炭资源概况及开发利用现状
• 2.3.1 煤层的时空分布特点及聚积规律
• 2.3.2 陕北煤炭资源开发现状
• 2.4 地下水资源与能源开发、生态环境的关系
• 2.4.1 地下水与能源、经济发展的关系
• 2.4.2 地下水与表生生态环境关系
• 2.4.3 地下水与煤系地层关系
• 第三章 研究区地下水资源评价
• 3.1 地下水天然资源量的计算
• 3.1.1 补给量总和法计算地下水资源量
• 3.1.2 排泄量总和法计算地下水资源量
• 3.2 地下水可采资源量的计算
• 3.2.1 风沙草滩区地下水可采资源量的数值模拟
• 3.2.2 黄土丘陵区地下水可采资源量的计算
• 第四章 煤炭开发引起的水文生态效应及其数值仿真模拟
• 4.1 煤炭开发导致的水文效应
• 4.1.1 地下水位持续下降
• 4.1.2 地下水流场发生变化
• 4.1.3 泉流量变化
• 4.1.4 河川基流量变化
• 4.1.5 地下水水质变化
• 4.2 煤炭开发引起的地质生态环境效应
• 4.2.1 地面塌陷及地裂缝
• 4.2.2 植被退化
• 4.2.3 土地沙化
• 4.3 煤炭开发引起的水文生态效应的数值仿真模拟
• 第五章 地下水资源与煤炭资源合理开发的对策与措施
• 5.1 制定区域地下水资源开发—煤炭开采规划
• 5.2 开展保水采煤研究，实行分区开采
• 5.3 矿区生态恢复与可持续发展
• 结论与建议
• 结论
• 应进一步深入研究的问题
• 参考文献
• 致谢