采煤塌陷對(duì)水體的影響及治理措施

姜珊珊，王佳琪，孫遠(yuǎn)佶

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測(cè)繪學(xué)院，江蘇 徐州 221116）

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每開(kāi)采1萬(wàn)t煤約使1000～3000 m2的土地遭受不同程度的塌陷。采煤塌陷常發(fā)生在地下水位相對(duì)較高的低洼礦區(qū)，表現(xiàn)為下沉盆地積水，易形成積水塌陷區(qū)或季節(jié)性積水塌陷區(qū)，淹沒(méi)耕地，造成農(nóng)作物絕產(chǎn)。

據(jù)調(diào)查，我國(guó)重點(diǎn)煤礦區(qū)中有71%面臨缺水，其中40%的礦區(qū)屬?lài)?yán)重缺水，礦區(qū)能源開(kāi)發(fā)與水資源緊張的矛盾已嚴(yán)重制約了煤炭工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的總體發(fā)展。今后我國(guó)國(guó)有大中型煤炭工業(yè)企業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是逐步實(shí)現(xiàn)一體化，伴隨著煤炭需求量的增大、生產(chǎn)能力的提高，煤礦和電力企業(yè)的生產(chǎn)和生活用水量也會(huì)增加。礦區(qū)塌陷水體的合理開(kāi)發(fā)和利用有助于進(jìn)一步解決礦區(qū)失地農(nóng)民的生計(jì)問(wèn)題，并且合理利用塌陷水體對(duì)于煤礦區(qū)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展來(lái)說(shuō)，也是一個(gè)重要舉措。充分合理利用塌陷水體的淡水資源，具有巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。

1 采煤塌陷對(duì)水體的影響

采煤塌陷對(duì)區(qū)域水環(huán)境的影響，主要表現(xiàn)在4個(gè)方面，即對(duì)地表水體的影響、對(duì)包氣帶土壤水的影響、對(duì)地下水系統(tǒng)的影響以及對(duì)水體污染的影響。采煤塌陷會(huì)通過(guò)消減補(bǔ)給來(lái)源和直接截取地表水體兩種方式使河、泉等地表水體流量減小，最終甚至?xí)珊浴?/p>

采煤塌陷也可能通過(guò)形成地裂縫、破壞土壤結(jié)構(gòu)和改變微地貌等方式，影響包氣帶土壤水分的補(bǔ)給、運(yùn)移及蒸發(fā)。通過(guò)影響地下水補(bǔ)給方式、改變含水層結(jié)構(gòu)、加大儲(chǔ)水空間和減少地下水可用資源量對(duì)地下水系統(tǒng)造成影響。如果出現(xiàn)地裂縫、塌陷洞等現(xiàn)象，則直接增加了采礦廢水、矸石山淋溶污水等污染物的入滲通道，使得水體污染進(jìn)一步加劇。

1.1 采煤塌陷對(duì)水體污染的影響

采煤塌陷對(duì)水環(huán)境造成影響的最重要因素是塌陷裂縫。其存在不但增加了包氣帶水分的蒸發(fā)，造成地表溝泉、河流等的干涸，而且增加了污染物的入滲通道，從而導(dǎo)致土壤中所含水分和地下水體的污染。因此，在采煤塌陷區(qū)，特別是對(duì)于塌陷裂縫帶，要及時(shí)平整土地，彌補(bǔ)裂縫，保住水分，防止其過(guò)量蒸發(fā)。

煤炭燃燒后排入大氣中的二氧化硫和氮氧化物在大氣中經(jīng)氧化與雨水相遇可轉(zhuǎn)化為硫酸與硝酸，形成酸雨。由于采煤塌陷造成的地表裂縫的存在，酸雨隨著塌陷裂縫滲入土壤中及地下水體，可使包氣帶水、地下水呈酸性。酸雨隨降水進(jìn)入地表或地下水體造成的水體污染，不僅危及水生動(dòng)植物的生長(zhǎng)和生存，而且對(duì)人體健康也造成了極大的威脅。另外，采煤過(guò)程中所產(chǎn)生的廢渣、廢料、粉塵等固態(tài)的污染物質(zhì)也將隨著降水沿地裂縫等被帶到地下，污染地下水，表現(xiàn)為水中總有懸浮物和礦化度的增加，以及水化學(xué)類(lèi)型的不穩(wěn)定。還有可能因?yàn)橹亟饘俸康脑黾佣顾w對(duì)周?chē)h(huán)境和人體的毒副作用顯著增強(qiáng)，危害人體健康。

1.2 采煤塌陷對(duì)地下水補(bǔ)給的影響

由于采煤塌陷造成的地裂縫的存在，當(dāng)降雨強(qiáng)度很大，地面出現(xiàn)積水并產(chǎn)生徑流時(shí)，徑流經(jīng)過(guò)塌陷裂縫時(shí)都會(huì)被截流，從而縮短了降雨入滲補(bǔ)給時(shí)間，減少蒸發(fā)，加大入滲量。因此，采煤塌陷使降雨入滲補(bǔ)給量增加，并且通過(guò)包氣帶實(shí)現(xiàn)對(duì)潛水的補(bǔ)給，對(duì)地下水補(bǔ)給的影響為正效應(yīng)，但也因此影響了水在自然界的正常循環(huán)，導(dǎo)致地表水含量減少。

2 塌陷積水區(qū)保護(hù)治理措施

2.1 污染監(jiān)治

要加強(qiáng)污染源管理治理：首先，污染應(yīng)從源頭抓起，周?chē)鷱S(chǎng)礦要認(rèn)真實(shí)施污水排放標(biāo)準(zhǔn)；其次，做好水位和水質(zhì)的監(jiān)測(cè)工作，對(duì)工業(yè)污水、生活廢水進(jìn)行妥善處理，減少排入塌陷水域的廢水及污染物質(zhì)。為防止限制性元素磷元素的含量過(guò)高，應(yīng)著重加強(qiáng)對(duì)生活污水的排放管理和處理力度。

2.2 水資源綜合利用

塌陷水域水體中含有一定的天然餌料,且水位較為穩(wěn)定，底部有較厚土層、水深適宜，是有利于底棲、浮游生物生長(zhǎng)的極佳場(chǎng)所，具備了水產(chǎn)養(yǎng)殖的良好條件。從生態(tài)學(xué)角度出發(fā)，可以大力發(fā)展魚(yú)類(lèi)等的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。同時(shí)，塌陷區(qū)湖岸是發(fā)展魚(yú)、禽、畜、草等綜合養(yǎng)殖的天然場(chǎng)所。其次，塌陷水域的水可以應(yīng)用于工業(yè)冷卻用水和洗滌用水，可以將水用于發(fā)電廠(chǎng)、洗煤廠(chǎng)和降塵用水，還可以用于農(nóng)林業(yè)灌溉。對(duì)于水質(zhì)為Ⅲ類(lèi)、面積較大的塌陷水域建議開(kāi)發(fā)成飲用水水源地或精養(yǎng)魚(yú)塘。

2.3 環(huán)境保護(hù)措施

在環(huán)境保護(hù)方面，首先要做好周邊矸石山的綠化和固化工作，增加其穩(wěn)定性，減少發(fā)生自燃或崩塌的可能性。其次，水域邊緣區(qū)域可以種植速生耐水樹(shù)種，如垂柳、水松、池杉等。實(shí)施綠化工作不但可以降解水中的有機(jī)物，還可以改善景觀(guān)、綠化塌陷水域的周邊環(huán)境。最后，由于塌陷水域中水生植物較多，且塌陷深度不同，可開(kāi)發(fā)成濕地公園。根據(jù)水深種植不同種類(lèi)水生植物，例如，水淺地區(qū)可以種植一些茅草，水較深地區(qū)種植蘆葦?shù)?，營(yíng)造良好的濕地景觀(guān)，建成供人們健身休閑的公園，改善礦業(yè)城市的生態(tài)環(huán)境，帶來(lái)良好的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，促進(jìn)礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展。

2.4 未來(lái)研究方向

煤礦塌陷區(qū)是一個(gè)自然、社會(huì)的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，多年來(lái)，淮南礦區(qū)在經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展過(guò)程中，環(huán)境質(zhì)量出現(xiàn)了明顯下降。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展在相當(dāng)程度上以消耗大量資源和犧牲環(huán)境質(zhì)量為代價(jià)，這種經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式如果得不到有效的控制和改進(jìn)，勢(shì)必會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，不利于社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。塌陷區(qū)水質(zhì)狀況是區(qū)域環(huán)境的集中反映，可以認(rèn)為塌陷區(qū)的水質(zhì)變化是區(qū)域環(huán)境的一面鏡子。

在以后還要加強(qiáng)以下幾方面的研究：

（1）礦區(qū)不同的污染源對(duì)水環(huán)境的影響程度。

（2）礦區(qū)塌陷水域水質(zhì)和水量的動(dòng)態(tài)演變分析。

（3）對(duì)于礦區(qū)水環(huán)境重金屬污染的具體來(lái)源，有待于進(jìn)一步的考察和研究。

（4）從保護(hù)生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，應(yīng)大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，降低農(nóng)田化肥、農(nóng)藥的施用量，減少農(nóng)田營(yíng)養(yǎng)鹽的流失，降低塌陷區(qū)水體營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)入負(fù)荷，以及加強(qiáng)對(duì)塌陷水域的水質(zhì)監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步完善監(jiān)管力度，從不同方面來(lái)改善塌陷水域的水質(zhì)，使其得到盡可能地合理利用。

3 建議

（1）采煤塌陷直接造成塌陷區(qū)地下水位下降。由于地下水具有流動(dòng)性，采煤引起的塌陷以及煤礦疏干水等采煤活動(dòng)對(duì)地下水位的影響已不再局限于塌陷區(qū)，對(duì)塌陷區(qū)周邊地區(qū)也產(chǎn)生了惡劣影響，并使周邊地區(qū)產(chǎn)生了與塌陷區(qū)類(lèi)似的環(huán)境問(wèn)題。因此，在開(kāi)展塌陷區(qū)生態(tài)治理的同時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮對(duì)受塌陷影響的周邊塌陷區(qū)的治理。

（2）由于物理、化學(xué)和生物的作用，水體本身具有一定自?xún)艄δ?，但它也有一定的環(huán)境容量，當(dāng)污染超過(guò)了某個(gè)閾值時(shí)，自?xún)羰艿狡茐?，水生生物群落、功能將發(fā)生改變。因此從水生生物的狀況出發(fā)，找出其指標(biāo)因子和主要影響因子，并且采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施加以治理是防止其生態(tài)破壞的關(guān)鍵。

（3）加強(qiáng)對(duì)塌陷塘的水質(zhì)監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步完善環(huán)境監(jiān)管力度，從不同方面來(lái)改善塌陷塘的水質(zhì)，使其得到盡可能地合理利用。

（4）針對(duì)采煤塌陷積水區(qū)的水環(huán)境狀況，采取防治與治理相結(jié)合的方式，雙管齊下。結(jié)合礦區(qū)環(huán)境適當(dāng)發(fā)展生態(tài)型礦區(qū)農(nóng)業(yè)，嚴(yán)格控制塌陷積水區(qū)周?chē)蹚U水的流入，截?cái)辔廴緛?lái)源，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)該水體的監(jiān)測(cè)力度，防止人為因素對(duì)水環(huán)境的污染，合理保護(hù)利用這一特殊的水資源。

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