呼伦贝尔草原不仅生物多样性丰富,而且煤炭资源储量大。近年来随着煤矿区开采规模增大和开采年限的增长,区域原生态系统遭到严重破坏,进而引发了水文循环失调、土壤沙化、物种丰富度减少等一系列生态环境地质问题。本研究以呼伦贝尔草原伊敏露天煤矿区地下水、湖泊湿地、植被群落为研究对象,在实地调研勘探的基础上,运用遥感技术、模型分析等方法分析长时间序列内矿区及周边地下水位、湖泊面积乃至植被的长势情况,进而探讨多年来煤矿开采对区域生态环境的影响;同时,利用达西定律、水均衡原理及几何学知识,构建地下水位与湖泊面积之间的关系模型和地下水-土壤-植被响应关系模型,进而揭示在煤炭开采活动的影响下地下水-湖泊系统演变及地表植被响应机制。通过研究主要得出以下结论:(1)煤矿开发导致矿区地下水位大幅下降。煤炭资源开发前研究区1982年时的地下水等水位线波动平稳,研究区北部水位最低,靠近湖泊以南水位最高,高水位与低水位之间仅相差15m左右。煤矿开发后,煤矿开发过程中疏排大量地下水,使得研究区地下水位波动剧烈,特别是研究区南部采坑周围尤为明显,地下水降落达111m。(2)1982-2017年间研究区湖泊面积和数量呈显著递减趋势。煤矿开发前(1982年),研究区有骆驼脖子草库伦、柴达敏诺尔、哈尔呼吉诺尔、哈沙廷布拉格、伊加诺尔和巴嘎诺尔5处湖群。煤矿开发到2000年时,研究区仅存有骆驼脖子草库伦和柴达敏诺尔两处湖群,其湖泊面积分别由煤矿开采前的0.55 km~2和2.36km~2降到0.42 km~2和2.00 km~2。截止到2017年,研究区湖泊总面积由采矿前的6.94km~2缩小为1.12 km~2,面积减少率达84%。(3)煤矿开采35年来研究区植被长势总体呈下降趋势。煤矿开采前1982年的NDVI主要集中在0.5-0.8之间,其中,0.6-0.7区间的NDVI像元个数近达90000个,植被覆盖面广且茂密,植被长势较好。随着煤矿开采年限和开采规模的不断增大,NDVI集中区间的像元个数逐渐减小。截止到2017年,NDVI主要集中在0.1-0.4之间,植被覆盖范围减小,植被长势整体较差。(4)矿区地下水-湖泊补给类型总体上由地下水补给湖泊型向湖泊补给地下水型演化。本研究利用水均衡原理构建了地下水位-湖泊面积耦合模型,经检验拟合优度均达到了0.80以上,该模型能够较好的预测圆台型湖泊面积随地下水位的变化情况。(5)地下水位与表征土壤和植被的特征指标存在相关关系。随着地下水位埋深的增大,土壤含水率、土壤容重总体上呈下降的趋势;地下水位埋深与TP、AK之间呈显著线性负相关关系,R~2分别为0.92、0.86。物种丰富度随着地下水深度的增加而减少,而地上生物量和群落高度则随着地下水深度的增大局部呈现下降的趋势。(6)基于数学原理构建了地下水-土壤-植被的多元线性回归模型,发现植被物种丰富度与地下水位埋深、土壤pH值、土壤EC值呈负相关,与土壤含水率和土壤容重呈正相关。经显著性检验后,发现回归模型显著程度较高,能够较好的表示地下水-土壤-植被的关系。