Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| DOI | 10.27224/d.cnki.gnmdu.2021.000613 |
| 沙漠煤矿区湖泊-地下水系统演化机制研究 | |
| 陈悦 | |
| 出版年 | 2021 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 学位授予单位 | 内蒙古大学 |
| 中文摘要 | 干旱-半干旱地区采煤活动往往导致含水层疏干、湖泊萎缩消失、植被衰退、地表荒漠化等一系列生态环境问题,已成为区域经济发展的可持续性和生态环境安全的重大限制因素。泊江海子流域内煤矿区泊江海子井田和油坊壕井田位于沙漠区(毛乌素沙地与库布齐沙漠)的过渡地带,其开发过程中极易对流域内的湖泊、地下水造成严重影响。本文以泊江海子流域为例,对沙漠煤矿区湖泊-地下水系统演化及成因进行了研究。以研究区自然地理概况、水文地质资料及野外调查取样为基础,运用了遥感解译、Piper三线图、描述性统计、吉布斯图、相关性分析、离子比例分析、饱和指数及等值线图等多种研究方法,分析了主要湖泊年际变化情况及其驱动因素,研究了流域内湖泊-地下水水化学特征及主要组分来源及地下水水化学场的时空演化规律。主要得出以下结论:(1)研究区核心湖泊面积在近40年内呈现萎缩趋势,面积缩小了82%。桃-阿海子面积变化过程划分为三个阶段:1979-1999年,正常波动阶段;2000-2015年,持续萎缩阶段;2015-2017年,恢复增长阶段。呈暖干化趋势的气候因素是影响湖泊面积变化的气候因素,水利工程建设、生态恢复工程建设及煤矿开采等是导致湖泊面积萎缩的人为因素。人类活动造成的地表和地下径流量的减少,使得湖泊缺少有效的水源补给是桃-阿海子湖泊面积萎缩的主要原因。(2)区域潜水和承压水都呈弱碱性,潜水的TDS含量为554.75～1192.48mg/L;承压水为554.41～1298.07mg/L。阳离子以钠离子占主导,其次为Ca~(2+)、Mg~(2+)离子,阴离子中碳酸氢根和硫酸根离子含量最多,其次是Cl~-和NO_3~--N。湖水TDS平均值为4385.21mg/L,p H平均值为9.90属于强碱性微咸水湖。湖水样的主要离子中Na~+、Cl~-含量最高,湖水中的F~-含量超标。区域潜水和承压水水化学类型主要为HCO_3-Na型,湖水为Cl-Na型水。(3)湖泊受蒸发浓缩作用影响显著,地下水受蒸发浓缩作用和水岩相互作用共同控制。区域地下水中的Na~+和Cl~-主要来源于蒸发浓缩作用和岩盐的风化溶解,Na~+还来源于其他含钠矿物及阳离子交换作用。Ca~(2+)和Mg~(2+)主要来源于白云岩和石膏的风化溶解。岩盐、石膏及白云石、方解石等碳酸盐岩是研究区地下水发生的主要溶解作用,硅酸盐岩不是地下水的主要组分,萤石的溶解作用是地下水中的氟化物主要来源。(4)研究区北部矿区范围内的p H值、TDS、Ec、COD等水质指标均明显低于南部非影响区域,Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)等阳离子及HCO_3~-、Cl~-、SO_4~(2-)等阴离子浓度煤矿开采区低于非影响区。这是由于煤矿开采过程中大量疏排了地下水,使得赋存于其中的地下水受溶滤作用的控制,朝着不断淡化,含量降低的方向发展,同时湖泊区域蒸发浓缩作用强烈,受地表污染程度较严重。(5)煤矿开采过程中,对比2012年和2019年矿区地下水时间演化特征为:p H不断降低;地下水TDS、TH、COD、Cl~-浓度均有下降的趋势,地下水朝着淡化的方向发展。开矿活动含硫煤及黄铁矿的氧化反应产生了大量的SO_4~(2-),在整个地下水环境淡化的情况下SO_4~(2-)含量保持稳定。随着农业的发展,2019年研究区几乎所有区域的NO_3~--N均处于超标状态。 |
| 中文关键词 | 湖泊-地下水系统 ; 煤矿开采 ; 水文地球化学 ; 水-岩相互作用 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | P641.461 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/373165 |
| 作者单位 | 内蒙古大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 陈悦. 沙漠煤矿区湖泊-地下水系统演化机制研究[D]. 内蒙古大学,2021. |
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