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环境与健康_河北省环境科学学会(废弃煤矿诱发地下水体污染研究) 第(3/3)页

洪山矿95年雨季前全部撤出停止排水后,矿坑水以0.35m/d的速度由-200米回升,截止95年初己回升到+35m左右,高出奥灰水10~20m。故建立水流模型时,认为回灌阶段已经结束,即采动区与其他含水介质看做等效连续介质[8,9]。研究闭坑后煤系地层的污染水向奥灰含水层的迁移过程,可视为溶质在饱和模型中的运移[10,11]。该水文地质单元位于淄博向斜盆地腹部,其南部边界为大土屋侵入岩脉,北部边界为漫泗河断层,东部边界为地下水分水岭,西部边界为煤系地层,地势东高西低。该含水水文地质单元,包括第四系松散岩类孔隙含水岩组(其中第四系孔隙水由于富水性低,只在局部地段渗漏补给下部碎屑岩裂隙水,不参与主要的水动力系统,本次研究不考虑该含水岩组)、石炭——二叠系的薄层灰岩及砂岩裂隙承压水(标记为Ⅰ)是矿坑水的主要供水含水组;矿坑含水岩组(标记为Ⅱ)是主要的污染源;矿坑含水岩组与奥陶灰岩之间的夹层砂页岩相对隔水岩组(标记为Ⅲ);奥陶系灰岩承压水(标记为IV)是当地生活和工农业生产最主要的供水水源,矿山闭坑造成的水污染就是指矿坑水对该层水的污染。概化计算中以上含水层均概化为非均质各向同性含水层[12,13],由于研究问题的目的主要在于Ⅱ、Ⅲ、IV含水层,所以将Ⅰ作为对Ⅱ的补给源处理,固在水文模型中建立分三层,包含Ⅱ、Ⅲ、IV含水岩组的概念模型,见图1。研究区域地下水具有补、径、排的完整系统。其补给有:Ⅰ层含水组接受大气降水补给及第四系松散岩类空隙水的补给;IV层含水组在东南山区接受降水入渗补给。排泄为:IV层含水组的人工开采及泉水形式排泄以及第Ⅰ、Ⅱ层含水组向西部边界孝妇河的排泄,研究区内由于地下水埋深较大,蒸发量接近于零。水力联系:闭坑后,Ⅱ与IV通过Ⅲ层中的开采遗留通道(采动裂隙、断层构造的揭露)发生水力联系。

3.2模拟结果

(1) 2006年污染区监测浓度值与模拟浓度值对比图

通过研究区内2000-2006年的现有监测资料,建立SO42-对流、扩散、线性等温吸附运移模型,采用MT3D求解后,对比研究区内109#、126#、127#、128#,129#,131#,132#,133#,156#,194#观测井2006年的浓度值,其数量关系见图2, SO42-监测值与模拟值最大绝对差值为200.8mg/L,为该处监测值1320.8mg/L的15.21%;最大的差值占其对应监测值的百分比值最大的为22.04%;第二最大百分比值为15.21%;最小百分比值为1.21%。以上数据表明,模拟模型基本上是可靠的。

(2)奥灰水的流场分布及SO42-迁移路径

研究区西部边界是地下水排泄区,水文资料表明,研究区内地下水水流方向为由东南方向向西北方向。仿真后,2000-2006年的流场分布结果也符合事实,见图3。溶质从污染区始发,扩散至水力联系区后,沿水流方向向下游(排泄区)移动见图4。

3预测奥灰水20年内可能被污染的区域

本次计算中,污染源SO42-离子的初始浓度值,由实际的监测资料得到,取值1076.18mg/L。奥灰水中SO42-离子的背景浓度取均值310.3mg/L。预测已经查明的位于矿区东北部某老窖20年后对奥灰水的最大污染半径为3.8km,有效污染面积可达38.46km2,约是初始污染面积2.54km2的40倍,污染区中SO42-最高峰值浓度可近879.86mg/L,超出国家饮用水标准(250mg/L)的251.9%,见图5。

4结论:煤炭开采直接改变了矿区地下水循环条件、赋存环境;矿井关闭诱发二次变化,原有的井巷由

排泄区变为补给源,采空区不仅接受高水位含水层的补给,同时也作为一种补给源,补给其他含水层,这样给地下水体污染提供了条件。尽早地对废弃矿区地下水污染特征、机理、水动力学特征、地球化学特征,进行监测和防治技术的理论与实践的研究,具有十分重要的理论意义和现实意义。

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