阿蒙德河的水文特征

阿蒙德河的水文特征

阿蒙德河是英国苏格兰中东部的一条重要河流，长约48千米，源头海拔不到500来。工业革命早期，阿蒙德河修建了许多堰（堰指较低的挡水构筑物），这些堰在促进工业发展的同时，也成为鱼类泗游的障碍。阿蒙德河连通性恢复项目的目标是消除工业革命期间修建的8座理对河流连通性的不利影响。

豪顿桥堰住于利文斯领附近，是阿蒙德河水头落差第5高的堰，是8个连通性修复项目之一。该项目通过修建岩石坡鱼道来进行连通性修复。豪顿桥堰岩石坡鱼道由水池、坡道组成，使用了超过9000吨的岩石，其中大部分材料是从其他开发项目中回收而来。岩石被嵌入混凝土中，设计了两条通道，其中一条通道的流速比另一条快，坡道中部设有深水缓流池。豪顿桥堰岩石坡鱼道项目获得了2019年“苏格兰自然奖”。

煤矿水文地球化学方法

（一）常规水化学

煤矿在突水水源识别以及供水水源地评价中，常用到地下水常规水化学。一是测试方便，目前稍大一点的煤矿都有自己的常规水化学实验室，可对水中的宏量组分和水质综合指标（如硬度、总矿化度、pH值）进行监测。二是现场工程技术人员对地下水中常规组分的水文地球化学特性比较熟悉。因此，煤矿常规水化学的应用比较广泛。而且很多专家学者在利用水文地球化学来解决煤矿水文地质问题时，通常是从常规水化学的研究开始。煤矿常规水化学研究成果主要体现在三方面。

图7―1 水质Piper三线图

1.井田主要含水层水化学特征的研究

地下水的水化学特征是水文地质特征的一个重要方面。对井田范围内主要含水层水化学特征的研究，除了满足煤矿供水水源地评价要求外，主要还是为识别地下水奠定基础。

2.突水水源常规水化学识别模式的研究

近年来，一些定量、半定量的方法已经应用于矿井突水水源的识别中，如模糊综合评判法、灰色关联度评价法、灰色聚类法、人工神经网络识别技术、灰色权距分析法、Fuzzy―Grey决策方法等。胡友彪（1996）依据徐州新河煤矿常规水化学测试资料，运用灰色关联度理论判别了该矿井的涌水水源是奥陶系灰岩水，为矿井水害防治方案的制定提供必要的技术依据。

3.地下水化学成分成因的研究

为了分析潞安矿区奥陶系岩溶水水文地球化学特征，研究岩溶水化学组分的成因，王家兵（1999）首先采用R型因子分析的数学方法，将岩溶水的若干化学组分组合成少数“因子”，然后再根据矿区岩溶水文地质条件，分析各因子给出的化学组分的几种基本结合关系，得出岩溶水化学组分的成因有矿物的溶解作用、脱白云岩化作用和岩溶水与石炭―二叠系砂岩裂隙水的混合作用。随着煤矿开采过程中长期大量地排水，引起水文地质条件发生改变，水化学组分也要相应发生变化。很显然，如果分析出地下水中某些水化学成分或某指标的变化规律性，就可以间接了解采煤排水引起的水文地质条件的变化趋势。

综上所述，目前常规水化学广泛应用于煤矿防治水工作中，特别是在地下水化学组分的成因、水化学特征及涌（突）水水源判别方面，方法多种多样，应用效果明显。

（二）微量元素水文地球化学

近年来，国内外微量元素分析技术获得了显著进展，涌现了许多新的分析方法和技术，无论是分离富集手段的多样性、实用性，还是元素分析的灵敏度、准确度和精密度及快速测定方法的建立，都有较大进步。

微量元素水文地球化学在地质找矿、核能、水质评价、天然矿泉水评价、环境评价等方面均获得广泛应用。随着水分析先进测试方法的应用，微量元素应用于地下水研究的课题大量涌现。冯启言（2000）对任丘油田雾迷山组17口井的水样进行了元素测试，利用PHREEQM水化学模拟软件对微量元素所组成矿物的溶解与沉淀在不同温度、不同CO2分压条件下进行了模拟，并探讨了微量元素在水中的分布特征和迁移规律。

1.在煤矿水防治中的应用

微量元素水文地球化学在煤矿水防治中应用得比较少，正处于起步阶段。宋晓梅等（2004）对皖北矿区主要含水层地下水中微量元素地球化学特征以及微量元素与地质环境之间的关系进行了研究，并且探索了该矿区主要含水层地下水微量元素的判别模式，对于皖北矿区突水水源微量元素识别模式的建立奠定了基础。

地下水中微量元素水文地球化学研究，在鉴别含水层水文地质特征，识别矿井突水水源等方面，有常规水化学难以比拟的效果，因而随着微量元素测试技术的进步，煤矿现场工程技术人员对微量元素水文地球化学理论的熟知，微量元素水文地球化学在煤矿水防治技术中的应用，一定能够进入新的发展阶段。

2.环境同位素水文地球化学

（1）环境同位素分析测试技术的发展

在研究地下水的水文地球化学特征中，环境同位素具有很多优越性。根据测试结果进行分析，可以有效说明地下水的形成、演化的水文地质条件。从20世纪50年代开始，国外将氢氧环境同位素应用于水文地质研究中，运用氢氧稳定同位素方法可以研究地下水的起源与形成过程，判断地下水化学组分的来源，确定地下水的补给区、径流区、排泄区或滞流区，计算地下水在含水层中的停留时间，查明岩溶通道分布及连通性等。

（2）环境同位素水文地球化学在煤矿水防治中的应用

近三十多年来，一些先进的科学技术正在引领煤矿水文地质学发展，如国际上公认的遥感技术、同位素技术和计算机技术，都在煤矿水文地质研究中得到很好的应用，也标志着煤矿水文地质学进入了一个崭新的发展阶段。20世纪70年代末以来，由于环境同位素具有独特的水文地球化学特性，因而最近几年在煤矿水防治工作中受到众多专家学者的关注，在有些煤矿取得了显著的应用效果。段玉成（1994）根据18O、D、T同位素在邢台煤矿放水试验中的变化规律，分析了奥陶系灰岩水对大青水的影响程度和大青水的可能来源等，得出井田的3个水文地质单元富水地段以及补给源和补给强度，特别是用环境同位素方法进一步证实了该井田是一个三面阻水、北面进水的断块岩溶水区，为煤矿的水防治提供了依据。

总之，水文地球化学在煤矿水防治中的应用，越来越受到煤矿企业的关注，作为一种先进技术，环境同位素技术在煤矿水防治中的研究及应用，已经显示出良好的发展势头。