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礦井水合理調(diào)配理論與模式研究

礦井水合理調(diào)配理論與模式研究

出版社：科學(xué)出版社出版時間：2022-06-01
開本： 其他 頁數(shù)： 232
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礦井水合理調(diào)配理論與模式研究 版權(quán)信息

礦井水合理調(diào)配理論與模式研究 本書特色

系統(tǒng)構(gòu)建了區(qū)域礦井水(含選礦廢水) 合理調(diào)配的技術(shù)、方法與政策體系.

礦井水合理調(diào)配理論與模式研究 內(nèi)容簡介

本書分為理論方法和模式案例兩部分，理論方法部分構(gòu)建了區(qū)域礦井水（含選礦廢水）合理調(diào)配的理論、技術(shù)與政策體系；模式案例部分以陜西榆林、內(nèi)蒙古烏審旗、山西平朔礦區(qū)、江西贛縣區(qū)為例進(jìn)行了實證研究，形成了可復(fù)制推廣的礦井水合理調(diào)配模式。

礦井水合理調(diào)配理論與模式研究 目錄

目錄
前言
第1章緒論1
1.1研究背景1
1.2研究內(nèi)容5
第2章區(qū)域礦井水優(yōu)化配置技術(shù)方法7
2.1影響因素7
2.2技術(shù)流程10
2.3生態(tài)需水預(yù)測技術(shù)13
2.4優(yōu)化配置模型19
2.5基本模式25
2.6政策保障26
第3章基于生態(tài)修復(fù)的礦井水優(yōu)化配置模式29
3.1研究區(qū)概況29
3.2礦井水利用現(xiàn)狀及存在的主要問題32
3.3水生態(tài)保護(hù)思路與措施34
3.4供水預(yù)測37
3.5需水預(yù)測39
3.6礦區(qū)礦井水配置方案45
3.7小結(jié)55
第4章基于湖泊水生態(tài)保護(hù)的礦井水綜合利用模式56
4.1研究區(qū)概況56
4.2區(qū)域水資源利用現(xiàn)狀77
4.3礦井水可利用量質(zhì)分析84
4.4湖泊需水預(yù)測92
4.5區(qū)域水資源供需形勢分析105
4.6區(qū)域礦井水配置方案111
4.7小結(jié)116
第5章基于煤礦小循環(huán)和園區(qū)大循環(huán)的礦井水綜合利用模式118
5.1研究區(qū)概況118
5.2礦井水利用現(xiàn)狀及存在的主要問題130
5.3礦井水可利用量計算141
5.4煤礦供用水模式分析165
5.5礦井水綜合利用配置方案182
5.6小結(jié)186
第6章基于場內(nèi)循環(huán)與場外減排的流域選礦廢水循環(huán)利用模式188
6.1研究區(qū)概況188
6.2選礦廢水利用現(xiàn)狀及存在的主要問題208
6.3選礦廢水的控制與處理212
6.4選礦廢水綜合利用方案214
6.5小結(jié)217
第7章結(jié)論與建議218
參考文獻(xiàn)219
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礦井水合理調(diào)配理論與模式研究 節(jié)選

第1章緒論 1.1研究背景 1.1.1我國供用水概況 1.我國水資源總量豐富 根據(jù)《全國水資源綜合規(guī)劃》成果和1956～2000年45年同步水文系列，全國水資源總量為28412億m3，其中地表水資源量為27388億m3，地下水資源量為8218億m3，二者重復(fù)量為7194億m3。我國水資源時空變化大、分布不均且與生產(chǎn)力布局不相匹配，北方地區(qū)區(qū)域面積、人口、耕地面積和GDP分別占全國的64%、46%、60%和45%，但其水資源總量僅占全國的19%，其中黃河、淮河、海河水資源總量合計僅占全國的7%。在全國水資源總量中，水資源可利用總量為8140億m3，其中地表水可利用量為7524億m3。全國地表水資源扣除地表水可利用量后，剩余水量為河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境用水及難以控制的洪水。 2.我國人均水資源量少且時空分布不均 我國水資源總量位列世界第6位，但人均水資源量僅有2033m3（按2019年人口計算），約為世界平均水平的36%，北方地區(qū)人均水資源量更少，黃河流域為656m3，淮河流域為451m3，海河流域甚至低于以色列，僅為269m3，遠(yuǎn)低于國際公認(rèn)的人均500m3的極度缺水標(biāo)準(zhǔn)。空間分布上，南方水多北方水少，水資源與耕地資源、能源礦產(chǎn)等其他經(jīng)濟(jì)要素的空間適配性差。 3.全國用水總量得到有效控制，用水效率總體達(dá)到世界平均水平 面對日益突出的水資源供需矛盾，國家高度重視工程技術(shù)節(jié)水工作。進(jìn)入21世紀(jì)以來，國家大力推進(jìn)節(jié)水型社會建設(shè)，實行*嚴(yán)格水資源管理制度，并且明確了“節(jié)水優(yōu)先”的方針，用水結(jié)構(gòu)逐漸優(yōu)化，水資源利用效率顯著提升。近年來，我國用水總量基本保持平穩(wěn)，總體維持在6100億m3左右（表1-1），北方部分省份用水量實現(xiàn)零增長，南方豐水省份用水量也進(jìn)入微增長階段。2019年，我國萬元GDP用水量為60.8m3，萬元工業(yè)增加值用水量為38.4m3，農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)達(dá)到0.559。經(jīng)比較分析，我國用水效率總體水平與世界平均水平大致相當(dāng)，主要節(jié)水指標(biāo)排在掌握數(shù)據(jù)的60個國家中的30名左右。 4.非常規(guī)水源利用量穩(wěn)步提高，但礦井水利用量偏低 2019年全國非常規(guī)水源利用量（不含海水直接利用量）為107.7億m3，其中再生水供水量為87.3億m3，集雨工程利用量為9.6億m3，礦井水利用量為6.2億m3，地下水微咸水供水量為3.3億m3，海水利用量為1.3億m3；海水直接利用量為1316.5億m3。與2015年相比，再生水利用量增加了34.6億m3，礦井水利用量增加了6.2億m3（2019年開始統(tǒng)計），海水淡化利用量增加了0.6億m3，集雨工程利用量減少了1.6億m3，微咸水利用量減少了0.8億m3，海水直接利用量增加了501.7億m3。 5.我國缺水問題依然嚴(yán)峻，對礦井水等非常規(guī)水源利用需求增加 由全國水資源綜合規(guī)劃評價可知，全國正常年份缺水超過500億m3。建設(shè)美麗中國及生態(tài)文明建設(shè)要求退還河湖生態(tài)用水、治理地下水超采，對水資源保障提出更高的要求，需要用好非常規(guī)水源。中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的意見》明確積極開發(fā)利用再生水、礦井水、空中云水、海水等非常規(guī)水源！秶夜(jié)水行動方案》要求加強(qiáng)再生水、海水、雨水、礦井水和苦咸水等非常規(guī)水多元、梯級和安全利用。2019年《水利部辦公廳關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)和規(guī)范非常規(guī)水源統(tǒng)計工作的通知》明確把礦坑水納入統(tǒng)計范圍，包括露天礦坑水、礦井水或疏干水利用量。2020年生態(tài)環(huán)境部、國家發(fā)展和改革委員會(簡稱國家發(fā)改委)、國家能源局印發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)煤炭資源開發(fā)環(huán)境影響評價管理的通知》，對礦井水提出更高的要求：礦井水應(yīng)優(yōu)先用于項目建設(shè)及生產(chǎn)，并鼓勵多途徑利用多余礦井水；可以利用的礦井水未得到合理、充分利用的，不得開采及使用其他地表水和地下水水源作為生產(chǎn)水源，并不得擅自外排；礦井水在充分利用后仍有剩余且確需外排的，經(jīng)處理后擬外排的，除應(yīng)符合相關(guān)法律法規(guī)政策外，其相關(guān)水質(zhì)因子值還應(yīng)滿足或優(yōu)于受納水體環(huán)境功能區(qū)劃規(guī)定的地表水環(huán)境質(zhì)量對應(yīng)值，含鹽量不得超過1000mg/L，且不得影響上下游相關(guān)河段水功能需求；安裝在線自動監(jiān)測系統(tǒng)，相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)向社會公開，與相關(guān)部門聯(lián)網(wǎng)，接受監(jiān)督；依法依規(guī)做好關(guān)閉礦井的封井處置，防止老空水污染等。 1.1.2煤礦和有色礦基本情況 我國煤炭資源豐富，截至2018年，煤炭資源累計探獲量達(dá)到20107億t，其中東部帶為2323億t，占全國累計探獲量的11.55%，中部帶為15209億t，占75.64%，西部帶為2575億t，占12.81%；全國煤炭保有資源量達(dá)19453億t，其中東部帶為2033億t，占全國保有資源量的10.45%，中部帶為14883億t，占76.51%，西部帶為2537億t，占13.04%；全國2000m以內(nèi)煤炭資源總量59000億t，其中探獲煤炭資源儲量20200億t，預(yù)測資源量38800億t（王海寧，2018）。 中國煤炭資源分布極不平衡，北多南少，西多東少。在中國北方的大興安嶺—太行山、賀蘭山之間的地區(qū)，內(nèi)蒙古、山西、陜西、寧夏、甘肅、河南6。▍^(qū)）是中國煤炭資源集中分布的地區(qū)，其資源量占全國煤炭資源量的50%左右，占中國北方地區(qū)煤炭資源量的55%以上。在中國南方，煤炭資源量主要集中于貴州、云南、四川三省，占中國南方煤炭資源量的91.47%；探明保有資源量占中國南方探明保有資源量的90%以上。根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)分區(qū)，有研究者將我國煤炭資源總結(jié)為“井字形”分區(qū)及“九宮格”分布（田山岡等，2006；彭蘇萍等，2015），這種分布的區(qū)域性造成我國煤炭工業(yè)開發(fā)的局部集中，如晉陜蒙寧地區(qū)已經(jīng)成為我國煤炭工業(yè)高速發(fā)展的“金三角”，新疆北疆東部地區(qū)成為新的煤炭資源開發(fā)中心。 根據(jù)《全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃（2016—2020年）》，我國煤炭資源基地主要分布在中部和北部地區(qū)，共有煤炭資源基地14個：神東、晉北、晉中、晉東、蒙東（東北）、云貴、河南、魯西、兩淮、黃隴、冀中、寧東、陜北和新疆；有國家規(guī)劃煤炭礦區(qū)162個。通過限制東部、控制中部和東北、優(yōu)化西部地區(qū)煤炭資源開發(fā)，推進(jìn)神東、陜北等大型煤炭基地綠色開采和改造；鼓勵煤炭企業(yè)兼并重組和資源整合，淘汰落后產(chǎn)能；提高煤炭洗選比例，加大煤矸石、礦井水等資源綜合利用力度，促進(jìn)煤炭結(jié)構(gòu)調(diào)整與轉(zhuǎn)型升級。 我國有色金屬礦產(chǎn)資源主要分布在中部和南部地區(qū)，共有有色金屬礦產(chǎn)基地43個，其中鎢錫銻多金屬礦產(chǎn)基地7個：江西武寧—修水、贛南、滇東南個舊—馬關(guān)都龍、廣西河池、湖南郴州、湖南安化冷水江、甘肅張掖—酒泉。根據(jù)全國礦產(chǎn)資源潛力評價數(shù)據(jù)（截至2010年年底），我國已發(fā)現(xiàn)鎢礦床（含礦點、礦化點）1826處，其中江西（520處）、廣東（339處）、河南（181處）、湖南（169處）、福建（107處）和云南（57處）6省礦床數(shù)占全國鎢礦床總數(shù)的75%（劉壯壯等，2014）。我國鉛鋅礦床分布地區(qū)廣，但大中型規(guī)模礦床和主要類型礦床相對集中。目前已有29個省（區(qū)、市）發(fā)現(xiàn)并勘查了鉛鋅礦床，主要集中于云南、內(nèi)蒙古、甘肅、廣東、湖南、四川、廣西等省（區(qū)）。近年來隨著地質(zhì)調(diào)查項目的深入開展，西藏、青海、新疆西部3。▍^(qū)）鉛鋅礦資源的儲量不斷攀升，西部已成為我國新的鉛鋅資源基地（張長青等，2014）！度珖V產(chǎn)資源規(guī)劃（2016—2020年）》指出，應(yīng)通過鞏固贛南、湖南郴州等鎢礦資源基地，穩(wěn)定開采規(guī)模，合理利用共伴生鎢、低品位鎢和含鎢尾礦資源；穩(wěn)定錫銻開發(fā)格局，重點提升滇東南、廣西河池、湖南安化冷水江等資源基地開采和供給能力，加強(qiáng)對藏南、藏北等地區(qū)銻礦資源管理和保護(hù)等措施，保護(hù)性開發(fā)鎢錫銻等礦產(chǎn)。 1.1.3礦井水排放與利用情況 1.我國煤炭產(chǎn)量較大，礦井水排放量不斷增加 我國原煤產(chǎn)量2005年為23.65億t，2014年達(dá)到38.74億t，之后去產(chǎn)能，2016年降到34.11億t。2017年之后原煤產(chǎn)量逐步恢復(fù)性增長，2020年達(dá)到39億t（圖1-1）。據(jù)《2020年煤炭行業(yè)發(fā)展年度報告》等預(yù)測，到2025年，我國煤炭產(chǎn)量控制在41億t以內(nèi)；到2030年左右，我國煤炭產(chǎn)量將達(dá)峰，產(chǎn)量約為42億t。 2005年煤礦礦井水實際排放量為42億m3；2010年煤礦礦井水實際排放量增加到61億m3，比2005年的增加19億m3；2015年的預(yù)測排放量71億m3，比2010年實際排放量增加10億m3！睹禾抗I(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》預(yù)測，在煤炭產(chǎn)量比2015年增加1.5億t的情況下，2020年煤礦礦井水排放量約為60億m3，比2015年減少11億m3。煤礦礦井水排放量與煤炭產(chǎn)量有一定的關(guān)聯(lián)性。如果按2010年噸煤排水量匡算，2020年煤礦礦井水排放量約為69億m3，2030年約為75億m3(表1-2)。此外，非煤礦井水排放量每年約為11億m3。 2.我國高度重視礦井水利用 我國在“十一五”期間編制了《礦井水利用專項規(guī)劃》，“十二五”期間印發(fā)了《礦井水利用發(fā)展規(guī)劃》，“十三五”期間將礦井水利用納入《煤炭工業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，對礦井水利用規(guī)模、利用率、利用方式等提出明確的要求。 3.礦井水利用量持續(xù)增加 2005年煤礦礦井水實際利用量為11億m3，實際利用率26%；2010年礦井水規(guī)劃利用量增加到36億m3，實際利用率提高到59%；2015年規(guī)劃利用量為53億m3，比2010年增加17億m3，規(guī)劃利用率為75%，實際利用率提高到68%；2020年規(guī)劃利用量為48億m3，規(guī)劃利用率為80%，實際利用率為78.7%（表1-3），如果2020年礦井水排水量為69億m3則實際利用量為54億m3，略高于2015年規(guī)劃利用量，造成利用率未達(dá)到規(guī)劃目標(biāo)的主要原因可能是排放量增加。 4.礦井水利用面臨的突出問題 一是大部分礦井水未納入水資源統(tǒng)一管理與調(diào)度。據(jù)水利部門統(tǒng)計，2019年納入水資源統(tǒng)一管理與調(diào)度的礦井水僅為6.2億m3。二是礦井水利用率依然較低。2020年還有21.3%的礦井水未得到利用，水量約15億m3。三是區(qū)域不平衡。華北地區(qū)煤礦礦井水利用率達(dá)到90%以上，中南、西南地區(qū)利用率約為65%，西北地區(qū)利用率約為75%；非煤礦山礦井水利用率平均在30%～40%，與國內(nèi)外先進(jìn)水平差距很大。四是管理薄弱，激勵約束機(jī)制不健全。礦井水利用是一個跨部門、跨行業(yè)的系統(tǒng)工程，至今沒有統(tǒng)一的管理辦法，沒有規(guī)范的統(tǒng)計制度和辦法，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺失，缺少科學(xué)合理的規(guī)章制度和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，無法實施有效的宏觀管理和調(diào)控，導(dǎo)致礦井水利用重經(jīng)濟(jì)效益，輕生態(tài)效益。 1.2研究內(nèi)容 本書從非常規(guī)水納入?yún)^(qū)域水資源統(tǒng)一配置的角度，總結(jié)區(qū)域礦井水(含選礦廢水)和有色礦選礦廢水納入水資源配置的技術(shù)方法，通過4個典型示范方案解析優(yōu)化配置技術(shù)方法在具體實踐中的應(yīng)用。主要研究內(nèi)容包含：①我國礦井水利用狀況；②礦井水水優(yōu)化配置技術(shù)；③基于生態(tài)修復(fù)的礦井水優(yōu)化配置模式；④基于湖泊水生態(tài)保護(hù)的礦井水綜合利用模式；⑤基于煤礦小循環(huán)和園區(qū)大循環(huán)的礦井水綜合利用模式；⑥基于場內(nèi)循環(huán)與場外減排的區(qū)域選礦廢水循環(huán)利用模式。 本書礦井水綜合利用示范案例以典型礦區(qū)及其所在區(qū)域為研究對象，通過分析區(qū)域水資源供需狀況、計算區(qū)域礦井水涌水量及可利用量，結(jié)合礦井水的量質(zhì)特點和潛在用水戶分析，將其納入?yún)^(qū)域水資源統(tǒng)一配置，構(gòu)建含礦井水的區(qū)域多水源多用戶多目標(biāo)優(yōu)化配置模型，綜合考慮各水源量質(zhì)特征、用水戶用水需求及配置優(yōu)先順序等約束條件求解模型，得到*優(yōu)配置方案，并提出相應(yīng)的重點輸配水工程等，*終形成區(qū)域礦井水優(yōu)化配置技術(shù)示范方案和有色礦選礦廢水循環(huán)回用與減污增效技術(shù)示范方案。案例涉及的4個研究區(qū)域包括：中煤陜西榆林能源化工有限公司所屬大海則煤礦所在的陜西省榆林市榆橫礦區(qū)北區(qū)，納林河2號礦、營盤壕、巴彥高勒、母杜柴登、門克慶和葫蘆素6座煤礦所在的內(nèi)蒙古鄂爾多斯市烏

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