一种矿井水资源灌溉适宜性评价方法技术

本发明专利技术提供了一种矿井水资源灌溉适宜性评价方法，包括以下步骤：步骤一，矿井水样采集及检测；步骤二，根据矿井水中Na

【技术实现步骤摘要】
一种矿井水资源灌溉适宜性评价方法


[0001]本专利技术属于矿井
，涉及矿井水资源利用，具体涉及一种矿井水资源灌溉适宜性评价方法。

技术介绍

[0002]我国的煤炭开采区，水资源短缺问题突出，整体上我国煤炭资源与水资源呈现逆向分布的特征，煤炭资源“西多东少”，而水资源“东多西少”，特别是山西、陕西、内蒙古、宁夏4省，保有煤炭资源量占全国的70.8％，水资源总量仅占全国的3.7％。煤炭开采过程中，为保障安全生产，必须排放大量矿井水，据统计，每开采1吨原煤约产生2.1吨矿井水。采煤过程中疏排的矿井水主要来源于煤层顶底板含水层补给，排放水量波动较小，若将稳定的矿井疏排水用于植被灌溉，既能实现矿井水的充分利用，又有利于植被生长，实现煤炭开发与水资源保护利用及生态环境修复相互协调。
[0003]受采掘、运输和人为活动的影响，矿井水极易受到污染，含有大量煤屑、粉尘等悬浮物、盐分、重金属等污染物。直接进行植物灌溉会破坏土壤的团粒结构，使土壤板结或盐渍化，造成农作物枯黄死亡，甚至影响地下水水质安全，因此在使用矿井水灌溉之前，开展矿井水灌溉适宜性评价十分必要。目前关于矿井水灌溉适宜性评价的方法几乎没有，一般是借鉴农田水质灌溉标准，与之进行简单的对照。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种矿井水资源灌溉适宜性评价方法，解决现有技术中矿井水资源是否可进行植被灌溉的依据与判断标准目前处于技术空白的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0006]一种矿井水资源灌溉适宜性评价方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一，矿井水样采集及检测；
[0008]步骤二，根据矿井水中Na
+
、Cl
‑
和的浓度，通过计算盐度危害性判断矿井水灌溉是否会对植被生长造成危害；
[0009]步骤三，根据矿井水中Na
+
、K
+
、Ca
2+
、Mg
2+
和HCO3‑
的浓度，通过计算土壤碱化程度指数、可溶性钠含量和渗透性判断矿井水灌溉是否对土壤造成危害；
[0010]步骤四，根据矿井水中Fe、Mn、Cu和Zn重金属的浓度，通过计算矿井水中重金属的总质量，确定其重金属污染程度，判断矿井水灌溉是否危害地下水水质安全；
[0011]步骤五，根据矿井水资源灌溉对植被生长安全、土壤安全及地下水资源安全的评价，以此确定灌溉的最终适宜性。
[0012]本专利技术还具有如下技术特征：
[0013]具体的，该方法包括以下步骤：
[0014]步骤一，矿井水样采集及检测；
[0015]采集煤矿井下不同位置矿井水样，水样采集后，密闭运送，经滤膜过滤后检测水样中的常规离子浓度和重金属浓度；
[0016]所述的常规离子包括Ca
2+
、Mg
2+
、Na
+
、K
+
、和Cl
‑
；
[0017]所述的重金属包括Fe、Mn、Cu、Zn、Hg、As、Se、Cd、Cr
6+
和Pb。
[0018]步骤二，根据矿井水中Na
+
、Cl
‑
和的浓度，通过计算盐度危害性判断矿井水灌溉是否会对植被生长造成危害；
[0019]所述的盐度危害性计算公式如下：
[0020][0021]当S＞10～15mmol/L时，则表示矿井水灌溉会对植被生长造成危害；
[0022]式中：
[0023]S表示盐度危害性；
[0024]Na
+
、Cl
‑
和均表示该离子对应的浓度，浓度单位均为mmol/L；
[0025]步骤三，根据矿井水中Na
+
、K
+
、Ca
2+
、Mg
2+
和HCO3‑
的浓度，通过计算土壤碱化程度、可溶性钠含量和渗透性判断矿井水灌溉是否对土壤造成危害；
[0026]土壤碱化程度SAR的计算公式如下：
[0027][0028]式中：
[0029]SAR表示土壤碱化程度；
[0030]Na
+
、Ca
2+
、Mg
2+
均表示该离子对应的浓度，浓度单位均为mmol/L；
[0031]当土壤碱化程度SAR≤9时，则不会造成土壤碱化；
[0032]可溶性钠含量SSP的计算公式如下：
[0033][0034]式中：
[0035]SSP表示可溶性钠含量；
[0036]Na
+
、K
+
、Ca
2+
、Mg
2+
均表示该离子对应的浓度，浓度单位均为mmol/L；
[0037]当可溶性钠含量SSP>60％时，则不宜用于农田灌溉；
[0038]渗透性指数PI的计算公式如下：
[0039][0040]式中：
[0041]PI表示渗透性指数；
[0042]Na
+
、Ca
2+
、Mg
2+
、均表示该离子对应的浓度，浓度单位均为meq/L；
[0043]如果水体PI>70％则不会影响土壤渗透性；如果PI<25％则会影响土壤渗透性；
[0044]步骤四，根据矿井水中Fe、Mn、Cu和Zn重金属的浓度，通过计算矿井水中重金属的总质量，确定其重金属污染程度，判断矿井水灌溉是否危害地下水水质安全；
[0045]矿井水中重金属总质量M的计算公式如下：
[0046][0047][0048]w
i
＝k/S
i
[0049]式中：
[0050]M表示矿井水中重金属总质量；
[0051]i表示第i个重金属指标，i＝1,2，
…
n；
[0052]w
i
为第i个重金属指标的权重；
[0053]k为比例常数，通常取1；
[0054]q
i
为第i个重金属指标的质量等级指数：
[0055]m
i
为水体中重金属的实际检测浓度值，单位为mg/L；
[0056]S
i
为重金属指标的最大限值，单位为mg/L；
[0057]I
i
为重金属指标的理想值，单位为mg/L；
[0058]取M临界污染指数为100，当M＞100时，则该水体中重金属污染程度已超出其承受的最高水平，会对土壤及地下水安全造成威胁；
[0059]步骤五，根据矿井水资源灌溉对植被生长安全和土壤安全、地下水资源安全的评价，以此确定灌溉的最终适宜性；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿井水资源灌溉适宜性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，矿井水样采集及检测；步骤二，根据矿井水中Na
+
、Cl
‑
和的浓度，通过计算盐度危害性判断矿井水灌溉是否会对植被生长造成危害；步骤三，根据矿井水中Na
+
、K
+
、Ca
2+
、Mg
2+
和HCO3‑
的浓度，通过计算土壤碱化程度指数、可溶性钠含量和渗透性判断矿井水灌溉是否对土壤造成危害；步骤四，根据矿井水中Fe、Mn、Cu和Zn重金属的浓度，通过计算矿井水中重金属的总质量，确定其重金属污染程度，判断矿井水灌溉是否危害地下水水质安全；步骤五，根据矿井水资源灌溉对植被生长安全、土壤安全及地下水资源安全的评价，以此确定灌溉的最终适宜性。2.如权利要求1所述的矿井水资源灌溉适宜性评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一，矿井水样采集及检测；采集煤矿井下不同位置矿井水样，水样采集后，密闭运送，经滤膜过滤后检测水样中的常规离子浓度和重金属浓度；所述的常规离子包括Ca
2+
、Mg
2+
、Na
+
、K
+
、和Cl
‑
；所述的重金属包括Fe、Mn、Cu、Zn、Hg、As、Se、Cd、Cr
6+
和Pb；步骤二，根据矿井水中Na
+
、Cl
‑
和的浓度，通过计算盐度危害性判断矿井水灌溉是否会对植被生长造成危害；所述的盐度危害性计算公式如下：当S＞10～15mmol/L时，则表示矿井水灌溉会对植被生长造成危害；式中：S表示盐度危害性；Na
+
、Cl
‑
和均表示该离子对应的浓度，浓度单位均为mmol/L；步骤三，根据矿井水中Na
+
、K
+
、Ca
2+
、Mg
2+
和HCO3‑
的浓度，通过计算土壤碱化程度指数、可溶性钠含量和渗透性判断矿井水灌溉是否对土壤造成危害；土壤碱化程度SAR的计算公式如下：式中：SAR表示土壤碱化程度；Na
+
、Ca
2+
、Mg
2+
均表示该离子对应的浓度，浓度单位均为mmol/L；当土壤碱化程度SAR≤9时，则不会造成土壤碱化；
可溶性钠含量SSP的计算公式如下：式中：SSP表示可溶性钠含量；Na
+
、K
+
、Ca
2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王甜甜，靳德武，杨建，李鹏，张溪彧，方刚，李炳宏，王淑璇，
申请(专利权)人：中煤科工集团西安研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：