论文部分内容阅读
榆林市位于我国陕北干旱半干旱地区,自然条件恶劣,生态环境脆弱。作为榆林市能源支柱产业的煤炭行业,虽然快速的推进了当地经济的发展,但同时由于过量开采也付出了沉重的代价,特别是对地下水资源与环境的破坏。在煤矿开采过程中随着矿坑排水及实际用水量的急剧增长,地下水位持续下降,又由于在此过程中没有采取恰当的保护措施,导致在煤矿附近形成永久性不可恢复的降落漏斗,引起许多如地面沉降、地裂缝等的环境地质问题。同时因为在采煤过程中没有对地下水资源进行科学、合理和有效的保护,导致本区地下水环境恶化,水质变差,使得本就水资源严重短缺的问题变得更加严重,水资源供需矛盾更加突显。因此,有必要在榆阳煤矿开采条件下对周边地下水水位变化做出评价预测,有效地保护和利用地下水资源,为该地区的可持续发展提供科学的理论支持及技术保障。本次研究在实际地质及水文地质条件调查结果的基础上,建立起研究区范围内的水文地质概念模型、三维几何模型及三维水文地质模型,经过模型的识别及验证,证明研究区建立的三维地下水流模型可以用于榆阳煤矿开采对周边地下水水位影响的预测评价研究。模拟榆阳煤矿开采条件下不同时间的矿坑涌水量、地下水水位及流场的变化情况,根据模拟结果,详细分析榆阳煤矿开采对周边地下水水位的影响程度及范围。本次研究区内榆溪河水位及水面面积的变化也对周边地下水水位有一定的影响,通过在模型中改变榆溪河水位及水面面积,模拟河流变化对周边地下水水位的影响程度及范围。本文得出的主要结论如下:1、以没有红石峡水源地开采井作用下的天然流场作为初始流场进行榆阳煤矿开采20年非稳定流模拟,根据模拟结果得出在榆阳煤矿分布范围内由于矿坑排水导致地下水水位下降幅度较大,随着远离榆阳煤矿采空区地下水位下降幅度逐渐变小,形成一个以榆阳煤矿位置为中心的降落漏斗。2、以红石峡水源地抽水井作用下生成的稳定流地下水位计算流场作为初始流场,模拟抽水井正常工作下榆阳煤矿开采20年非稳定流,得出榆阳煤矿开采在不同时间引起的红石峡水源地地下水位下降情况。榆阳煤矿开采1年在红石峡水源地引起的地下水位下降都在1米以下,地下水位下降大于0.5m的范围仅为0.09km2,开采到第20年末在红石峡水源地引起的地下水位下降都在10m以下,地下水位下降大于1m的范围为18.29km2,地下水位下降大于5m的范围为2.9km2,地下水位下降大于9m的范围为0.09km2。红石峡水源地抽水井抽取地下水会激发周边水源地对其进行侧向径流补给,榆阳煤矿位于红石峡水源地上游的马合水源地范围内,榆阳煤矿开采造成的矿坑排水主要来源于马合水源地含水层中的地下水,使得马合水源地含水层中的地下水对红石峡水源地的侧向补给量逐年减少。3、研究区除了榆阳煤矿开采对周边地下水水位的显著影响之外,与地下水体联系密切的地表水体的变化对周边地下水水位的影响也不容忽视。在红石峡水源地范围内由于抽水井的存在主要是河流补给地下水,随着榆溪河水位的下降,河流补给地下水的能力也在下降,地下水补给来源的减少及抽取地下水的水量保持不变使得红石峡水源地范围内地下水位不断下降,且河流水位下降越大,地下水位下降幅度及影响范围也越大;河水面积的减小主要通过河流的Conductance值减小来进行刻画,由于红石峡水源地范围内抽取地下水的水量较小且河床的渗透系数较好,此时河流可以近似看成一类边界,通过大量的试算表明,河流的Conductance值在200~2000m2/d之内变化时,地下水位变化不明显,得出榆溪河河流面积在一定程度上的减小对红石峡水源地范围内地下水位变化影响较小。