财经大学环境资源与发展经济学毕业论文--准格尔旗煤炭开采对水环境的影响分析与对策.docx

内蒙古财经大学本科毕业论文

准格尔旗煤炭开采对水环境的影响分析与对策

作 者 燕建新
学 院 资源与环境经济学院
专 业 环境资源与发展经济学
年 级 2012级
学 号 122181117
指导教师 张文娟
导师职称

内 容 提 要

煤炭是准格尔旗极其重要的能源，近年来经济的迅速发展，对煤炭的开采强度也大大加强，但在煤炭开采过程中所带来的生态环境的破坏，尤其是对水环境的破坏也在日渐扩大。本文从准格尔旗煤炭开采现状入手，简述了准格尔旗的水环境现状，分析了煤炭开采对水环境的影响，探讨了其中的问题，并对矿区水环境进行了综合评价，为矿区水环境保护与绿色开采提供了理论依据，并且对现存问题提出了切实可行的对策与措施，正确处理煤炭开采和水环境保护的相互关系，加强水资源保护，以水资源的可持续利用来推动经济的可持续发展。
关键词：煤炭开采 水环境 影响评价 治理措施

Abstract
Coal is an extremely important energy in Zhungeer Qi. In recent years, the rapid development of economy, the coal mining intensity is greatly enhanced, but in the process of coal mining, the ecological environment damage, especially the water environment is also growing. This paper analyzes the current situation of water environment in Zhungeer Qi, analyzes the impact of coal mining on water environment, discusses the problems, and gives a comprehensive evaluation of water environment, and puts forward practical measures and measures to correctly deal with the relationship between coal mining and water environment protection, strengthen water resources protection, and promote sustainable development of economy.
Key words: Coalmine，Water environment，Impact assessment，Control measures

准格尔旗煤炭开采对水环境的影响分析与对策

一、研究区概况
（一）准格尔旗总体状况
准格尔旗位于鄂尔多斯东部，北长 116.5 公里，南东西宽 115.2 公里，面积 7692 平方公里。全旗境内煤炭资源丰富，地下埋藏有古生代石炭二迭纪和中生代侏罗纪复合煤田。含煤总面积占全旗总面积 80%以上。主要分布在东部的准格尔煤田包括薛家湾镇、口镇、龙大路镇，西部东胜煤田包括纳林河西、南部的准格尔召、暧水、沙圪堵镇、纳日松镇等地区。煤系地层厚度 98— 170 米，含煤层数 10— 18 层，总厚度 20— 40 米，含煤系数 20— 31%，主要可采煤层 5— 6 层，单层厚度最大达 25— 30 米。全旗煤炭总储量约 544 亿吨，远景储量约 1000 亿吨。
准格尔旗远离海洋，大陆性气候突出，属典型的半干旱地区。受季风影响，冬季多西北风，漫长而寒冷，夏季受偏南暖湿气流影响，短暂、炎热、雨水集中，春季风多、少雨，多干旱，秋季凉爽。由于地处中温带又在鄂尔多斯高原东测斜坡上，拔海高度相对偏低，故气温偏暖，四季分明，无霜期较长，日照充足，相对湿度为52%。准格尔的矿区大多处于库布齐沙漠的东面边缘地区，年总降水量为231~459.5mm，平均为408mm。降水多为7、8、9月份，约占全年降水量的80%以上。最大积雪厚度为150mm，年均日照为3119.3h，年蒸发量为1824.7~2896.1mm。
矿区地下水属于天桥岩溶水系统，地处矿区的西北部，也就是纵向黄河的西侧，面积为1570km²，水文地质系统主要受黄河地表水和侵蚀基准面的控制。黄河既是地表水和地下水的区域性排泄通道，又是矿区大部的岩溶地下水贮存和补、径、徘等条件的制约因素。降水是矿区地表水与地下水的主要补给水源，而矿区的水土流失、土壤分蚀沙化严重，水蚀以冲沟、切沟和细沟侵蚀为为主。其中原始地表水土流失规模为 13000t km²，属于极度侵蚀；风蚀以黄土风蚀化堆积为主，年土壤风蚀深度为3~5cm，平均土壤的风蚀规模为8000t/km²左右，属于强度侵蚀。
准格尔旗正处于高速发展的工业时期，其用水量增长速度非常快，加之准格尔旗的矿区用水量也呈逐年上升的趋势。因此，通过分析准格尔旗煤炭开采对区域水环境的影响，提出合理的解决措施是非常必要的。
（二）准格尔旗水环境现状
水环境是自然生态环境的重要环节，但目前准格尔旗的水环境现状却不容乐观，主要表现在3个方面：一是水资源分布不均，表现在空间上为东西地表径流与地下水含量的差异；时间上为夏秋季降水多，而春冬季降水少。生活用水紧张，工矿业用水激增的现象愈发明显。二是水体污染严重：主要来自两方面，一个是生活污水的排放，另一个是工矿业废水的排放。随着经济的快速发展，工业废水的排放量逐年激增，尤其是煤炭开采对地下水的污染已经严重影响到了居民的饮水安全问题。三是水资源的严重浪费，生产工艺的落后，煤炭开采的技术落后使得大量的水资源被污染和浪费，加剧了水环境的进一步恶化。
（三）准格尔旗煤炭开采现状
1.煤炭资源现状
准格尔旗煤炭资源丰富，且伴有大量的煤矸石、高岭土和国内罕见的煤层气资源。全旗境内煤炭资源丰富，为国家规划矿区，面积约为4100平方公里，主要分布在东西边缘的9个乡镇，含煤总面积占全旗总面积80%以上，煤炭探明储量544亿吨，远景储量1000亿吨以上，且地质构造简单、埋藏浅、煤层厚、低瓦斯、易开采，而且发热量均在6000大卡/千克左右，为优质的动力煤和化工煤，2015年原煤产量达到2.12亿吨，煤炭行业作为主要税源，以87.69亿元占财政总收入的53.7%。相应的，煤化工产业作为拉动全旗工业增长的主要动力，全年煤化工产值达34.23亿元，增长63.7%。全旗20户大中型企业累计完成工业产值662.34亿元，增长 4.2%，占全旗规模以上工业产值的 56.3%。如此巨大的资源优势使得准格尔旗经济发展在短短十几年的时间里实现了巨大的飞跃。
2. 开采现状
截止目前，全旗共有各类煤矿135 个(井工矿67座，露天矿63座，资源整合拟关闭5座)，技改以后生产规模地方煤矿约7000 多万吨。全旗共有煤炭勘查项目15个，其中4个取得《划定矿区范围批复》,8个持有效证件正在勘探（勘查总面积192.99 km²,提交煤炭总储量422597 万吨），保留3 个，以提高矿井机械化程度和资源回采率为目标，进一步加强全旗地方煤矿改造力度，大力推广应用新技术、新工艺、新设备。到了2012年底全旗所有整合后保留煤矿已经实现了正规布置长壁式机械化采煤机械设备，使东部区高厚煤层矿井回采率达到50%以上，采区回采率达到60%以上，西部区中厚煤层矿井回采率达到70%以上，采区回采率达到80%以上。同时提高矿井运输、通风、供电等装备水平，实现准旗煤炭工业高效、健康、持续发展。但是在开采过程中对水环境的破坏程度还在进一步加大，由于水环境本身自我的修复能力较弱，准格尔旗又以露天煤矿居多，矿区废水以及开采后的植被的难以恢复，对地表水及浅层地下水的污染不同程度的加深，使得对如何处理煤炭开采与水环境可持续保护之间的关系变得尤为紧迫。
二、煤炭开采对水环境的影响
（一）煤层与水文特征
根据准格尔旗煤田地质构造、沉积环境和水文地质条件可知煤层、含水层与隔水层组合关系的特征是：①煤层、含水层与隔水层三者共同赋存于一个地质体中，一般为同期沉积；②煤层、含水层、隔水层三者具有独立的成层特征，又有互层联系；③由于沉积环境和大地构造响，三者在层厚上有厚薄和尖灭的变化规律；④由于后期构造影响，三者均被断层切割成块状和挤压成厚薄不一的特征。
准格尔旗的煤田位于鄂尔多斯高原东北部，地形西北高，东南低。西北部塔哈拉川上游标高1366m，南部壕米圪坨标高870m，最大高差496m，标高一般在1050~1250之间。黄河由北向南流经煤层东部地区，煤田内各大沟谷水流最终流入黄河。较大的沟谷自北向南有孔兑沟、龙王沟、黑岱沟、哈尔乌素沟、罐子沟及十里长川等，延伸方向多斜交或垂直地层走向。各大沟谷的上游多有泉水流出，至中下游形成小溪。雨季山洪暴发，流量大而历时短促。各大沟谷也是排泄煤田内大气降水和地下水的主要通道。
准格尔旗地下水资源在区域分布上有较大的差异，根据岩性含水类型及富水性情况。全旗地下水分为六个区：为沟谷冲积洪积层潜水区、冲积湖积层潜水区、碎屑岩类裂隙孔隙水区、碎屑岩承压水富水区、层状基岩裂隙水区和基岩裂隙岩溶水区。各个水区的水位埋深受其地质地貌的影响的程度而变化不一，在开采利用方面也随之难易不同，由此而产生的环境影响也不尽相同。
（二）煤矿开采对水环境的影响
脆弱性是水资源系统的固有特征，日益增强的人类活动深刻地改变了水循环的各个环节，进一步加强了水资源系统的脆弱性。从目前煤矿的水文地质条件和排水现状分析，采煤对水环境的影响主要表现在以下几方面。
1.对地表水、孔隙水的影响
准格尔旗煤矿大部位于丘陵山地区，其沟谷多为季节性水流。煤矿大部位于河床或区域地下水位以上，且河床与煤系基岩之间有隔水层存在。一般情况下，地表水、孔隙水与煤矿开采没有关系。只有在煤层埋深浅的地段，煤矿开采引起“三带”波及到地面时，方可能与地表水、孔隙水发生联系，使地表水、孔隙水渗入井下，形成以矿井为中心的降落漏斗，导致“三水”转化关系发生变化。使降水、河水、孔隙水由水平运动转向垂直运动补给矿坑水，经矿坑排水又补给河水、孔隙水。如此反复循环，使局部地表水、孔隙水受到了影响。
当煤矿开采沉陷波及地面时，地表水和矿坑水发生直接水力联系，彼此发生影响。采空面积不断扩大，采空区导水裂隙带和地面沉陷范围也随之扩大，在局部地段与地表水发生水力联系，地表水渗入地下或矿坑，使河川径流量减少，水库蓄水量减少。
由于准格尔旗地处鄂尔多斯高原，煤矿绝大部分位于山区，地形复杂，河谷切割很深，水文网发育，因此地表水有限，沟谷径流很少，大部分为季节性河流，且煤矿开采至河床附近时，留有保安煤柱，大部河床底部与下伏煤层之间有隔水层存在，当煤矿开采沉陷未波及到地面时，地表水与矿坑水之间没有直接水力联系，彼此不发生影响。当采空区面积不断扩大，采空区导水裂隙带和地面沉陷范围也随之扩大，在局部地段，三带与地表水发生水力联系，地表水渗入地下或矿坑，因而使地表径流减少，水库存储量下降。
2.对地下水的影响
煤矿开采直接受到影响的地下水是煤系裂隙水，主要表现在三个方面。
（1）煤矿排水局部改变了地下水自然流场及补、径、排条件
由于煤矿开采排水打破了地下水原有的自然平衡，首先水平运动为主转为垂直运动为主:由于采煤形成了一定范围的地下空间，使煤层由隔水层转化为透水层或储水层，破坏了地下水天然的储水条件。同时由于采煤放炮震动，回采冒顶以及采空面积的不断扩大，造成煤层以上地层裂缝或原有裂隙增大，这些裂隙勾通了煤层以上各地层之间的水力联系。大气降水入渗后，沿着裂隙作垂直运动直接进入矿井，而后被排出矿外。其次，地下水储存空间转变为地下水漏斗，由于采煤使储水空间或通道丢失储水作用，大量地下水通过该漏斗进入矿区，形成以矿井为中心的降落漏斗，改变了原有的补、径、排条件，使地下水向矿坑汇流，在其影响半径之内，地下水流加快，水位下降，贮存量减少，局部由承压转为无压，导致煤系地层以上裂隙水受到明显的破坏，使原有的含水层变为透水层，原有的水井干枯。
准格尔旗的地下水系本身由于地质地形因素非常脆弱，一经污染破坏很难在短时间内恢复，使采区水位下降，严重影响到当地居民的生活质量，尤其是饮用水的水质问题。但是准格尔旗境内的地下水水位由于地质原因水位埋藏较深，大多数煤矿开采属于露天开采，因此对地下水的影响并没有其他几个因素的影响程度深。
（2）矿井排水局部改变了三水转化关系
在自然状态下，降水、地表水与地下水存在一定的补排关系，由于矿井排水在浅部地段，导致“三带”连通，使地表水转化为地下水，涌入矿坑再排出，在下游转化为地表水。成为地表水、地下水互相转化，相互补给，改变原始状态下的转化过程，使水资源不能充分利用，又使水质受到了污染。尤其在夏季时，降水急而大，导致地表径流携带大量矿井污水直接涌入黄河，使黄河在夏秋两季的污染最为严重，严重影响到两岸居民的饮水安全。
3.煤炭开采对岩溶水的影响
准格尔旗的奥陶系中统岩溶含水层分布于各大煤田边缘和底部，是各岩溶大泉的主要含水层位，位于煤系地层之下。其中太原组底部煤层底板与奥灰顶板间距离一般为30～70米，最小为15米左右。自然条件下，作为岩溶水的隔水顶板，对岩溶水的形成及蓄存起着积极的作用，由于煤矿开采破坏了煤层的隔水作用。在有断裂构造导水或底部隔水层厚度薄，不能抵御水压或矿山压力对其的破坏时，使矿井与下伏奥陶岩溶含水层发生水力联系。主要有带压与非带压两种类型矿井的影响。

（1）带压开采矿井对岩溶水的影响
当开采煤层标高低于奥灰岩溶水水位时，可造成下伏岩溶水通过一些构造及裂隙或本溪组薄弱地带涌入矿井，造成淹井事故，不仅威胁安全生产，且造成水资源破坏，甚至导致泉水断流。如龙口镇的哈素岱沟煤矿，黄河的径流区，开采深度100米左右，而该区岩溶水，埋深一般在70～80米，由于下伏地层仅20米左右，岩溶水涌向矿坑，使矿坑排水量达65.7万m³，吨煤排水系数为2.19 m³，对该区域的岩溶水破坏极大。
（2）非带压开采矿井对岩溶水的影响
当开采煤层标高高于奥陶岩溶水水位时，煤系地层中由于开采所形成的污水可能通过断层、陷落柱、封闭不良的钻孔下渗到灰岩含水层中，造成岩溶水水质污染，或者矿井污水排出坑外后顺河流淌，在灰岩裸露段渗漏污染岩溶水，容易发生恶性突发水事故。
4.采煤产生的煤渣对环境的影响
各类型煤矿在建井和采煤过程中，都要从井下排出大量煤矸石，国统矿有些利用煤矸石填沟造地，种草植树，绿化环境。大量的乡镇煤矿则将煤矸石随意堆放在山坡、沟谷、河床中。因煤矸石中除含有岩石、煤矸石外，还含有黄铁矿等硫化物，以及采煤过程中遗弃的杂木、油脂等，煤矸石堆放过久，内部热量不能及时散发，通风不良，使热量聚集，极易发生自燃，生成大量的二氧化硫、碳氢化合物、有机成分等有害气体，污染大气环境；被污染的大气通过降水，又进一步污染了靠大气补给的地表水和地下水。另外，矿区固体废物中煤泥、废渣及生活垃圾的排放，对水资源环境影响也很大。矿渣中一部分有害元素经雨水或地表水转入地下水，造成水源的严重污染；煤矸石堆放时间过长、过高，由于重力作用和地下水的渗透，可能产生破坏性滑坡，阻塞公路交通，造成人员伤亡。
5.对水体数量与水质的影响
准格尔旗的煤炭开采多数为露天煤矿，在露天开采中，除了直接开掘地表破坏地表生态的同时，也使产生的废料在很多时候被运送到附近河流湖泊倾倒，致使水体数量减少；在地下开采这一过程中，可能破坏一些水体的水源，致使相关水体缺少水源补给，最终干枯消失，同时，在地下掘进的过程中，会产生大量的矸石，虽然部分矸石已做了回收处理，但仍有大量的矸石被丢弃到矿井附近的水体。不仅如此，在掘进过程中形成的采空区可能波及地表，引起附近山体滑坡，掩埋水体，最终使水体数量减少。也会使附近地表下沉，危及周边耕田质量与居民的生活水平。
在煤炭开采过程中，会产生大量的废气废料，对水体造成严重污染。煤炭中一般含有少量的硫，主要以黄铁矿的形式存在，在煤层开采时与空气接触氧化，最后与矿井水结合产生化学反应，生成了硫酸和氢氧化铁，使矿井水呈酸性；同时还有一些其他的重金属元素和煤粉岩粉等无机盐类溶于矿井水中。由于污水处理费用较高，煤矿企业为了追求经济利益，放弃了对污水的处理，直接将其排入地下或水中，对水体的水质造成了十分严重的破坏，尤其对生活饮用水水源造成了严重的污染，从而影响到地区农业的灌溉与居民的饮用水质量问题。表1、表2、表3为2016年度准格尔旗水源地水质监测报告部分数据。

表1 2015年准格尔旗水源地水质情况

测 定 结 果
（单位：mg/L(PH、总大肠菌群除外)）
分析项目

水源地

苏计沟
陈家沟门
苗家滩

布尔陶亥

标准
PH
7.8
7.6
7.6

7.6

6.5-8.5
总硬度
271
262
173

244

≤450
CN-
0.001L
0.001L
0.001L

0.001L

≤0.05

NH3-N
0.039
0.112
0.165

0.108

≤0.2

Ar-OH
0.002L
0.002L
0.002L

0.002L

≤0.002
氯化物
51.8
38.6
5.76

5.78

≤250
氟化物
0.682
0.620
0.528

0.574

≤1.0
硝酸盐氮
2.72
3.30
2.45

0.290

≤20
NO2-N
0.003L
0.003L
0.003L

0.003L

≤0.02

CODmn
0.6
0.6
0.5

0.7

≤3.0
Cr6+
0.004L
0.004L
0.004L

0.004L

≤0.05

As
0.3×10-3L
0.3×10-3L
0.3×10-3L

0.3×10-3L
≤0.05

Hg
0.4×10-3
0.5×10-3
0.8×10-3

0.8×10-3

≤0.001

Cu
0.003
0.002
0.001

0.002

≤1.0
Pb
0.01L
0.01L
0.01L

0.01L

≤0.05
Zn
0.031
0.030
0.025

0.02L

≤1.0
Cd
0.001
0.002
0.001

0.001

≤0.01
Fe
0.178
0.158
0.182

0.065

≤0.3
Mn
0.01L
0.01L
0.01L

0.01L

≤0.1
Se
0.4×10-3L
0.4×10-3L
0.4×10-3L

0.4×10-3L

≤0.01

硫酸盐
69.2
56.8
11.5

43.5

≤250
总大肠菌群
<3
<3
<3

<3

≤3.0
阴离子洗涤
0.05L
0.05L
0.05L

0.05L

≤0.3
注：数据来源于内蒙古自治区准格尔旗环保局2015年度水质监测报告

表2 2015年准格尔旗水源地水质情况

测 定 结 果
（单位：mg/L(PH、总大肠菌群除外)）
分析项目

水源地

龙口第一
龙口第二

哈拉敖包

永兴店

标准
PH
7.7
7.6

7.7

7.8

6.5-8.5
总硬度
280
274

272

248

≤450
CN-
0.001L
0.001L

0.001L

0.001L

≤0.05

NH3-N
0.087
0.024

0.146

0.107

≤0.2

Ar-OH
0.002L
0.002L

0.002L

0.002L

≤0.002
氯化物
45.3
46.2

52.4

37.0

≤250
氟化物
0.589
0.641

0.709

0.634

≤1.0
硝酸盐氮
2.68
2.76

2.14

3.15

≤20
NO2-N
0.003L
0.003L

0.003L

0.003L

≤0.02

CODmn
0.6
0.5

0.6

0.8

≤3.0
Cr6+
0.004L
0.004L

0.004L

0.004L

≤0.05

As
0.3×10-3L
0.3×10-3L

0.3×10-3L

0.3×10-3L
≤0.05

Hg
0.4×10-3
0.5×10-3

0.5×10-3

0.7×10-3

≤0.001

Cu
0.001
0.001

0.002

0.001

≤1.0
Pb
0.01L
0.01L

0.01L

0.01L

≤0.05
Zn
0.02L
0.02L

0.02L

0.028

≤1.0
Cd
0.001
0.001

0.002

0.001

≤0.01
Fe
0.153
0.123

0.121

0.156

≤0.3
Mn
0.01L
0.01L

0.01L

0.01L

≤0.1
Se
0.4×10-3L
0.4×10-3L

0.5×10-3

0.4×10-3L

≤0.01

硫酸盐
72.4
153.5

120.3

65.1

≤250
总大肠菌群
<3
<3

<3

<3

≤3.0
阴离子洗涤
0.05L
0.05L

0.05L

0.05L

≤0.3
注：数据来源于内蒙古自治区准格尔旗环保局2015年度水质监测报告

表3 2015年准格尔旗水源地水质情况

测 定 结 果
（单位：mg/L(PH、总大肠菌群除外)）
分析项目

水源地

官板乌素
窑沟

五家尧

水镜湖

标准
PH
7.6
7.7

7.7

7.8

6.5-8.5
总硬度
251
264

182

189

≤450
CN-
0.001L
0.001L

0.001L

0.001L

≤0.05

NH3-N
0.131
0.058

0.172

0.082

≤0.2

Ar-OH
0.002L
0.002L

0.002L

0.002L

≤0.002
氯化物
78.9
38.8

6.26

627

≤250
氟化物
0.805
0.622

0.746

2.58

≤1.0
硝酸盐氮
2.71
2.86

0.106

2.87

≤20
NO2-N
0.003L
0.003L

0.003L

0.003L

≤0.02

CODmn
0.6
0.4

0.6

1.5

≤3.0
Cr6+
0.004L
0.004L

0.004L

0.004L

≤0.05

As
0.3×10-3L
0.3×10-3L

1.9×10-3L

0.6×10-3L
≤0.05

Hg
0.4×10-3
0.4×10-3

0.6×10-3

0.6×10-3

≤0.001

Cu
0.002
0.001

0.003

0.005

≤1.0
Pb
0.01L
0.01L

0.01L

0.01L

≤0.05
Zn
0.02L
0.02L

0.02L

0.028

≤1.0
Cd
0.001
0.001

0.002

0.001

≤0.01
Fe
0.212
0.151

0.115

0.114

≤0.3
Mn
0.01L
0.01L

0.01L

0.01L

≤0.1
Se
0.4×10-3L
0.4×10-3L

0.5×10-3

0.4×10-3L

≤0.01

硫酸盐
55.5
170.6

10.9

76.6

≤250
总大肠菌群
<3
<3

<3

<3

≤3.0
阴离子洗涤
0.05L
0.05L

0.05L

0.05L

≤0.3
注：数据来源于内蒙古自治区准格尔旗环保局2015年度水质监测报告
由表1、2、3可知，此表的地下水质量标准是执行的中华人民共和国国家标准地下水质量标准GB/T14848-93Ⅲ类标准，但是大部分地区的水质其实已经达到了Ⅱ类标准的要求（见附录1中华人民共和国国家标准地下水质量标准GB/T14848-93），如除了水镜湖的氯化物含量没有达到Ⅲ类标准，其余地区都已经达到了Ⅱ类标准的要求。有些地区除了总硬度与阴离子洗涤的标准没有达到Ⅰ类标准，其余已测数据都已经达到了Ⅰ类的标准，如包括布尔陶亥，龙口镇一，五家尧三个地区的水质大都达到了Ⅰ类标准。综上可得出：布尔陶亥，龙口镇一，五家尧三个地区的水质为准格尔旗境内最好的三个地区，这当然与其煤矿数量极少甚至没有有着极其大的关系；第二类为除了水镜湖与第一类的三个地区的其余地区，所有指标都符合Ⅱ—Ⅲ类的标准，其中硫酸盐的含量在重要的煤炭开采区窑沟、龙口二、哈拉敖包远远超过了非煤炭开采地区；第三类是水镜湖地区，其水质质量除了氯化物的含量较高外，其余指标也都达到了Ⅱ类的标准。总体来说，准格尔旗煤炭开采的重要地区的水质质量要比非煤炭开采区的差的多，尤其是硫酸盐的含量、一些煤矿里所含有的重金属含量都要高于非煤炭开采区的含量，这会对煤炭开采区的居民生活以及农业的种植与灌溉造成不小的影响。
（三）采煤对水利工程的破坏
据调查统计，由于采煤排水引起矿区水位下降，导致泉水流量下降或断流，共影响井泉近百余个，水利工程 20余 处，提水站 5处，输水管道两万多米。由于井泉流量减少，水位下降，导致五十几个村庄的人口与牲畜饮用水困难。不少居民已经从原居住地开始迁移，造成耕地的大面积荒废，影响农业生产。
（四）采煤对地面环境的影响
当煤矿开采到一定深度和面积时，就会引起开采沉陷，导致地面变形移动，产生裂缝和塌陷，使地面环境受到影响，造成经济损失。同时露天开采对地表植被的破坏更是毁灭性的，土地难以复垦，地表水源遭到破坏，容易造成水土流失、土地沙漠化。据初步调查，由于开采沉陷，准格尔旗薛家湾镇、龙口镇、纳日松镇大部分矿区村庄受到严重破坏，耕地受到不同程度的影响。同时，因地表裂缝或地面下沉（不是均匀的下沉），还造成个别树木倾斜或倒地。因采空区塌陷形成三水贯通，浅层孔隙水逐渐渗入矿坑，使孔隙水减少，局部影响植被、树木生长，致使地面的水土流失严重，给没有开始进行生态移民的村庄的生活带来极大的困难。
三、区域水环境整体评价
（一）构建评价指标体系
评价指标体系的建立以系统工程理论为基础，由表征评价对象各方面特性及其相互联系的多个指标，所构成的具有内在结构的有机整体。本文中以矿区水环境质量为目标层，上节分析的五个方面为措施层：即煤炭开采对地表水、地下水、水质、岩溶水与采矿废渣的影响，并将这几个因素按其隶属关系和权重排序，通过综合分析的方法指出准格尔旗煤炭开采对不同水环境的影响程度，并给出相应的措施与对策。文中评价因子的权重采用层次分析法来确定。图1是依据其结构及相互关系构建的矿区水环境质量评价指标体系。
图1 水环境质量评价指标体系
（二）评价方法
由于矿区水环境质量受许多因素的影响，且各因素之间关系的空间分布极其复杂，因此，选取模糊综合评价法作为安全评价的模型最为合适。
1.综合评价子目标集
根据矿区水环境质量状况的评价子目标（措施层）构成综合评价子目标集。
U={U1,U2,…Un}
2.评价子目标权重分配
根据层次分析法计算结果,建立权重分配集，Si为Ui相对于U的权重值，即S={S1,S2,…,Sn}
权重分配集具有如下特征:
①：A中各指标权重均为大于0，且小于等于l，即0＜Ai≤1。
②：集合A中各指标权重代数和等于1。
说明：求解某一层次不同元素对相邻上一层各元素所产生的影响程度，从而能最终计算出最低层次各元素对总目标的影响程度。这包括层次单排序和层次总排序，层次单排序表示某一层次各元素对相邻上一层各元素所产生影响效能的排序；层次总排序表示最终总层各元素对总目标的影响程度的排序。另外还有一致性检验。本文所涉及的运算都是层次单排序，求解方法为判断矩阵法—平方根法（近似计算法），具体计算步骤为：求判断矩阵每行元素之积：
Mi=(i=1…n)
计算Mi的n次方根: =
对向量归一化，其结果就是评价子目标的相对重要度(权重)
即:Ki=
例如水环境质量为上一层元素(目标层)，对地表水、地下水、水质的影响为措施层，求各措施层的权重值。构建的判断矩阵为：
1 3 5
1/3 1 3
1/5 1/3 1
计算判断矩阵的层次单排序结果为：
则对地表水、地下水和水质等3个措施层的影响相对于水环境质量（目标层）的影 响权重依次为0.64、0.26、0.1。表4为判断矩阵的标度准则。

表4 判断矩阵标度准则
标度
含义
1
两个因素相比具有同样的重要性
3
两个因素相比:一个元素比另一个元素稍微重要
5
两个因素相比:一个元素比另一个元素明显重要
7
两个因素相比:一个元素比另一个元素强烈重要
9
两个因素相比:一个元素比另一个元素极端重要
2、4、6、8
需要在上述两个标度之间折中时的标度
倒数
两个元素的反比较

3.评价结果求解
设评语集V={V1,V2,…,Vn}是有限集，评价子目标集U={Ul,U2,…,Un}，单因素Ui的评判结果是A上的Fuzyz集，对确定的Ui，可用{Wi1,Wi2, …,Wij}表示，其中Wij对于第i个因素Ui获得的第j个评语的隶属度。当每个因素都评定之后，就可获得矩阵R=(Wij)n×m称为评判矩阵。它是U到V上的Fuzzy关系，由于各因素对整个系统的影响程度不同，所以采用比较矩阵确定各因素的权重，集合S={S1，S2,…,Sn}表示各因素的权重。它与评判矩阵R的合成，就是对各因素的综合评判。Y=AR{Y1,Y2, …,Yn},其中：
R=(Wij)n×m （Wij∈[0,1]）
Yi=∑AiWij (i=1,2,3, …,n)
这个模型采用实数的加乘运算， 必须对求得各因素权重的比较矩阵进行一致性检验，否则要对 比较矩阵重新赋值）。在水环境质量评价中，评语集分5级见表5，其中中级以上（包括中级）设为达标级别。

表5 水环境质量等级标准
等级划分标准
[0.9,1]
[0.8,0.9]
[0.6,0.8]
[0.3,0.6]
[0,0.3]
评语集
优
良
中
差
极差
注：数据来源于《中华人民共和国地表水环境质量标准》
（三）具体分析
选取评价子目标集U={Ul,U2,…,Un},当每个因素都评定之后,就可获得评判矩阵R=(Wij)n×m，由于各因素对整个系统的影响程度不同，所以采用比较矩阵确定各因素的权重，集合S={s1,s2,…,sn}表示各因素的权重。我们以评语集中V={V1,V2,…,Vn}不达标几项的叠加值作为评定标准。各影响因素Bi相对于S的比较矩阵为下表所示。（此判断矩阵是通过对准格尔旗矿区内居民进行网络问卷调查及污染数据分析比较而得）
表6 S-Bi权重判断矩阵
S
B1
B2
B3
B4
B5
B1
1
4
3
2
1/2
B2
1/4
1
1/2
1/3
1/5
B3
1/3
2
1
1/2
1/4
B4
1/2
3
2
1
1/3
B5
2
5
4
3
1
用Mathematica软件计算判断矩阵S的最大特征根得λmax=5.102。为进行判断矩阵的一致性检验，需计算一致性指标：
CI===0.15
平均随机一致性指标RI=1.1188。随机一致性比率：
CR===0.0949<0.10
因此认为层次分析排序的结果有满意的一致性，即权系数的分配是非常合理的。
对比较矩阵计算分析，可得出权重S={0.26，0.06，0.1，0.16，0.42}
各影响因素Bi相对于评语集V的评判矩阵为：
0.1 0.2 0.3 0.3 0.1
0.2 0.4 0.3 0.1 0
0.2 0.3 0.3 0.1 0.1
0.1 0.2 0.3 0.3 0.1
0 0.2 0.3 0.3 0.2

由Yi=∑SiWij (i=1,2,3, …,n) 计算出的结果为下表所示。
表7 评定结果
项目
优
良
中
差
极差
B1
0.026
0.052
0.078
0.078
0.026
求和
0.156
0.104
B2
0.012
0.024
0.018
0.006
0
求和
0.054
0.006
B3
0.020
0.030
0.030
0.010
0.010
求和
0.08