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I【水文水资源浅析皖北平原浅层地下水动态变化胡军1,2!、引言皖北平原包括阜阳市、亳州市、淮 北市、宿州市、蚌埠市及淮南市，总面 积约3.74万km2，占全省面积的28%,其中平原区面积约占总面积的95%，山丘区面积约占总面积的5%。
多年平均降水量为860mm，降水年K 变化大，年内分配不均，多年平均汛期 (6~9月）降水量占年降水总量的62.0%，多年平均蒸发量为1038mm，多年平均干旱指数为1.21。
二、皖北平原地下水开采量的年代变化30多年来，皖北地区地下水开采 量增长迅速。
以1978年代表20世纪 70年代开采水平，全区地下水开采总量9.0亿m3;以1990年代表80年代 的开采水平，全区地下水开采总量9.6 亿m3;以1999年代表90年代的开采 水平，全区地下水开采总量为17.56 亿m3;以2001~2010年10年平均代 表21世纪初10年的开采水平，全区 地下水开采总量为20.54亿m3,较20世纪70年代开采总量增长了 1倍还多。
皖北地区地下水开发利用量年代变化见表1。
三、皖北平原浅层地下水动态与变化规律研究1.潜水水位动态(1)潜水水位动态与降雨量的关系皖北平原浅层地下水主要为间歇式的农业灌溉开采和分散式农村居民生活开采，潜水水位的变化主要受降水和人工开采影响，水位动态多呈人渗一开采型，年内高水位期多出现于7~9月份，此时期降水量增加，农灌开采量减少，水位埋深0~4.2m。
低水位期多出现于4~6月份，此时期降水量减少，农灌开采量增加，水位埋深0.2~6.4m。
全年平均水位埋深0.1~5.4m，年变幅0.4~4.0m。
潜水水位与降水量有很好的相关性和同步性，在丰水期地下水可保持较高水位，而遇到特枯水期或连枯水期则维持较低水平。
潜水水位与地形总趋势和微地貌的变化基本一致，总体上看，西北高、东南低，地下水由西北流向东南。
选择72个典型代表站地下水水位，分析1975 ~2010表1皖北地区各年代地下水开采量统计表(亿m3)地级市20世纪70年代20世纪80年代20 世纪 90 年代2000年以后蛘埠0.961.0*1.6+1.8*亳 1.69 1.7**.54 4.88皁阳 2.48 2.76 4.4* 5.46淮北 1.86 1.76 1.94 2.28淮南0.200.*80.820.70宿州 1.81 1.94 5.18 5.*8合计9.009.6017.5620.54注：亳^州市现状=和阜阳市由于2000年后行政区划变更，2000年以前开采量已按-政区划进行了折算水观测数据，在地理信息系统软件中采 用 IDW(Inverse Distance Weighted)内插 法，绘制出图5所示的多年平均降水量 线等值线图。
皖北矿区境内有皖北煤电集团公司和淮北矿业集团公司两个大型煤炭企业，现有大、中型矿井20余对，煤炭年产量3000万t 左右，是安徽省及华东地区重要的煤炭基地，也是我国重要煤炭工业基地，区内煤质优良，煤种齐全，为发电工业及民用首选品种。
随着煤矿的开采，矿区地质环境日益恶化，为了保证皖北矿区经济和社会的可持续发展，加强地质环境保护工作迫在眉睫。
1区域概况1.1自然地理皖北矿区位于安徽省北部，东经：114°55'～118°10'，北纬：32°25'～34°35'，东接江苏，南临淮河，西与河南相邻，北与山东接壤。
在地貌单元上属于华北大平原的一部分，为黄河、淮河水系形成的冲积平原。
区内有两个特大型煤炭企业—淮北矿业集团公司和皖北煤电集团公司，总面积约30000km 2。
皖北矿区地势平坦，西北高而东南低，地面标高为20～40m 。
本区河流均属淮河水系，主要有濉河、新汴河、沱河、浍河及涡河等，它们自西北流向东南汇入淮河，流经洪泽湖然后入海。
这些河流均属季节性河流，河水受大气降水控制，雨季河水上涨，流量突增。
枯水期间河水流量减少甚至干涸。
各河年平均流量3.25～72.10m 3/s ，水位标高14.73～26.56m 。
该区位于北温带的南部，为暖温带半湿润季风气候。
冬季干冷，多西北风；夏季湿热，多雨，多东南风。
年平均气温14℃～15℃，最高气温40.3℃，最低气温-18℃，冻土深度0.3～0.5m ，年平均风速2.2m/s ，最大风速达20m/s ，主导风向东—东北风。
1.2地质矿区区域基底由太古宙和古元古代深、中深变质岩系及中元古代浅变质岩系组成，该区在地层区划分上属于华北地层区鲁西地层分区徐宿小区。
地层出露甚少，多为第四系冲、洪积平原覆盖，区内所发育地层由老到新层序为青白口系、震旦系、寒武基金项目：安徽省“十一五”攻关项目(08010302062)；宿州学院教授（博士）科研基金（2006jb01)。
皖北平原岩溶地下水超采探析李瑞;刘猛;胡军【摘要】皖北平原地区地表水源相对不足且污染严重,中深层地下水是该区重要的供水水源.运用水位动态法、开采系数法、引发问题法三种方法,对皖北平原的地下水超采区进行划分浅析.对超采区划分成果进行叠加,并根据实际开发利用情况对范围和边界进行适当修整,划分出超采区.以期为合理开发利用保护地下水资源提供基础数据.【期刊名称】《地下水》【年(卷),期】2018(040)006【总页数】3页(P77-78,135)【关键词】岩溶地下水;超采区;地位动态;皖北平原【作者】李瑞;刘猛;胡军【作者单位】安徽省水利部淮河水利委员会水利科学研究院/水利水资源安徽省重点实验室,安徽蚌埠 233000;安徽省水利部淮河水利委员会水利科学研究院/水利水资源安徽省重点实验室,安徽蚌埠 233000;安徽省水利部淮河水利委员会水利科学研究院/水利水资源安徽省重点实验室,安徽蚌埠 233000【正文语种】中文【中图分类】P641.8皖北平原是我国重要的煤炭基地和能源基地，也是全国重要的农业经济区和粮棉油产区，在区域社会经济发展中具有重要的战略地位。
皖北平原地区地表水源相对不足且污染严重，中深层地下水是该区重要的供水水源，也是维系区域生态环境和地质环境的要素之一。
为贯彻落实科学发展观，加强水资源的优化配置、高效利用和有效保护，指导地下水资源开发利用和保护管理方案的科学合理制定，从而推进实施最严格的水资源管理制度，迫切需要对地下水超采区有个合理的认识，因此本文以《全国地下水超采区评价技术大纲》和《地下水超采区评价导则》为技术依据，对皖北平原地下水超采区进行划分，让科技工作者对皖北地区的地下水超采情况有个初步了解，以期能够为合理的开发利用及保护地下水资源做出一定的贡献。
1 岩溶地下水超采区划分1)评价期内岩溶水水位年均下降速率大于1.5 m/a的为严重超采区，小于1.5 m/a 的为一般超采区；2)评价期内年均地下水开采系数大于1.3为严重超采区，大于1.0小于1.3的为一般超采区；3)由于地下水开采引发了地面塌陷，且100 km2面积上的年均地面塌陷点多于2个，或坍塌岩土的体积大于2 m3的地面塌陷点年均多于1个；4)评价期内需要保护的名泉泉水流量年均衰减率大于0.05；5)由于地下水开采引发了地下水水质污染。
皖北某矿沉陷区地表水与浅层地下水重金属含量特征及影响因素刘朝发;冯银炉;方刘兵;李翠【摘要】按丰水期、平水期和枯水期对皖北某矿采煤沉陷区地表水与浅层地下水进行采样, 测试重金属元素的含量,探讨其时空分布特征与影响因素,采用重金属污染指数法()进行风险分析.结果表明,受土壤高背景值及水岩相互作用控制,研究区浅层地下水重金属含量及指数明显高于地表水;地表水主要污染物为Cr,浅层地下水主要以Cr和Ni污染为主,二者季节变化规律均表现为枯水期>丰水期>平水期.虽然煤炭开采一定程度上造成沉陷区内地表水体的重金属含量升高,但与外源重金属污染物输入相比,煤炭开采影响程度较小;地表水的入渗补给也能适当的稀释降低浅层地下水重金属浓度.【期刊名称】《环境科技》【年(卷),期】2018(031)004【总页数】6页(P44-49)【关键词】采煤沉陷区;重金属;地表水;浅层地下水;HPI【作者】刘朝发;冯银炉;方刘兵;李翠【作者单位】安徽省交通航务工程有限公司,安徽合肥 230011;安徽省交通航务工程有限公司,安徽合肥 230011;安徽大学资源与环境工程学院,安徽合肥 230601;平安煤炭开采工程技术研究院有限责任公司,安徽淮南 232001【正文语种】中文【中图分类】X8煤炭是我国的主要能源，以井工开采为主，每开采万吨原煤造成的沉陷地面积为0.20～0.33 hm2[1]。
两淮矿区是我国14个亿t煤生产基地之一，长期开采形成大面积的沉陷区，且很快积水，形成采煤沉陷湖泊。
据不完全统计，截止2015年，两淮矿区采煤沉陷面积高达508 km2，其中积水区域约占60%[2]。
沉陷区内巨大的淡水资源对区域社会、经济及环境可持续发展意义重大[3]。
重金属是水环境中常见的污染物，具有持久性、不可降解性、可累积性等特点，对人体健康具有很大的潜在威胁，是全世界范围关注的重点[4－7]。
研究表明煤中有超过80种金属元素，其中超过20种元素是有害金属元素[8]，使得采煤沉陷区内水体重金属含量状况更加引人注意。
皖北矿区地下水水文地球化学特征及判别模式研究一、概述皖北矿区作为我国重要的煤炭产区，其地下水资源的合理利用与保护一直是地质环境领域的研究重点。
随着矿区开采活动的不断深入，地下水的水文地球化学特征发生了显著变化，对矿区的生态环境和安全生产产生了重要影响。
深入研究皖北矿区地下水的水文地球化学特征，建立有效的判别模式，对于保障矿区水资源的可持续利用、维护生态平衡以及促进矿区经济的健康发展具有重要意义。
皖北矿区地下水的形成与赋存条件复杂，受多种自然因素和人为活动的影响。
自然因素主要包括地质构造、地貌形态、气候条件等，它们共同决定了地下水的补给、径流和排泄条件。
人为活动如煤炭开采、废水排放等则对地下水的水质和水量产生了显著影响。
这些因素的综合作用使得皖北矿区地下水的水文地球化学特征呈现出复杂多变的特点。
为了揭示皖北矿区地下水的水文地球化学特征，本研究通过收集大量的地质、水文、化学等数据，运用统计分析、空间分析等方法，对皖北矿区地下水的化学成分、离子比例、水化学类型等进行了深入研究。
结合矿区的地质环境特点和开采活动状况，分析了地下水化学特征的形成机制和演化规律。
在此基础上，本研究建立了基于水文地球化学特征的地下水判别模式，为皖北矿区地下水的合理利用与保护提供了科学依据。
本研究旨在通过深入研究皖北矿区地下水的水文地球化学特征，揭示其形成机制和演化规律，建立有效的判别模式，为矿区的可持续发展提供有力支持。
1. 皖北矿区地理背景及地质概况皖北矿区位于中国安徽省的北部，地处黄淮海经济区的南部，地理位置优越，交通便利。
该区域是华北平原的一部分，物产丰富，人烟稠密。
矿区的地理坐标大致在东经116至5，北纬3至34之间，涵盖了淮南、淮北、宿州、蚌埠等多个重要城市。
从地质构造来看，皖北矿区位于浅成和中生代地层的交错带，这里的地质环境以岩溶和砂岩地质为主。
在地质演化的过程中，岩溶作用显著，形成了丰富的岩溶水资源。
沉积岩水虽然相对较少，但在矿区的水文循环中也扮演着重要的角色。
皖北矿区深部地下水环境同位素混合模式研究
桂和荣;陈陆望
【期刊名称】《煤炭科学技术》
【年(卷),期】2005(033)009
【摘要】利用皖北矿区各含水层长观孔和矿井下的深层水疏放孔对4个主要突水含水层取样,测试其氢氧稳定同位素组成,建立并分析了矿区地下水的混合模式及水力联系特征.在此基础上,计算了地下水补给区平均标高与温度,即:太灰水与奥灰水补给区平均标高均大于130 m,四含水和煤系水补给区平均标高在30 m以下;4个含水层大气降水补给温度均在5℃左右.
【总页数】4页(P68-71)
【作者】桂和荣;陈陆望
【作者单位】安徽理工大学,资环系,安徽,淮南,232001;中国科学院,武汉岩土力学研究所,湖北,武汉,430071
【正文语种】中文
【中图分类】P641.3
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3.皖北矿区煤层底板岩溶水环境同位素判别模式 [J], 陈陆望;桂和荣;胡友彪;许光泉;袁文华
4.典型矿区深层地下水重金属含量特征及健康风险评价--以皖北矿区为例 [J], 林
曼利;桂和荣;彭位华;孙林华;陈松;李致春
5.临涣矿区地下水的环境同位素研究 [J], 葛晓光
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65皖北某农村地下水水质现状调查孙 兵（淮南市首创水务有限公司，安徽 淮南 232001）摘要：为了解淮北平原农村居民饮用水状况，采集了10个地下水样品进行分析测试。
水质评价结果表明，除地质原因造成地下水水质超标外，地下水还受到了人类活动的影响，综合评价显示地下水质量符合饮用水标准。
关键词：农村；地下水；评价中图分类号：X523 文献标识码：B 文章编号：1007-7839（2018）03-0065-04Investigation on the current situation of groundwater quality in a rural area inNorthern AnhuiSUN Bing（Huainan Shou Chuang Water Co .，Ltd .，Huainan 232001，Anhui ）Abstract：In order to understand the drinking water conditions of rural residents in Huaibei Plain, 10 groundwater samples were collected for analysis and testing. The result of water quality evaluation shows that groundwater is also affected by human activities, in addition to geological reasons. And the comprehensive evaluation shows that the quality of groundwater meets drinking water standards.Key words：rural area；groundwater；evaluation收稿日期：2017-11-09基金项目：淮南市2016年科技重点研发项目（2016A13）作者简介：孙兵（1974-），男，工程师，主要从事水质监测与分析工作。
安徽省淮北市地下水中氟的空间分布特征及成因邢怀学;李亮;葛伟亚;叶念军;龚建师;周锴锷;朱春芳【摘要】On the basis of hydrogeological survey and sample analysis, fluorine in the groundwater was taken as the study object in Huaibei City, Anhui Province. Analyses of 338 groundwater samples show that the overall spatial distribution of fluorine decreases from north to south. The mean of the fluorine values in the north is higher than 2.0 mg/L. The standard-surpassing rate of fluorine content of the groundwater is 35.5%, much higher than that of the whole Huaihe River Basin whose standard-surpassing rate is 20.14%. The standard-surpassing rate of shallow groundwater (≤ 50m) fluorine content is 40.45%, which is higher than that of the deep groundwater (> 50m) whose standard-surpassing rate is 16.9%. Excessive fluorine in groundwater is related to geological background, human activities and environmental conditions.%在水文地质调查、取样测试的基础上，以安徽省淮北市地下水中的氟为研究对象，对338个地下水样品的测试结果进行了分析。
Open Journal of Nature Science 自然科学, 2019, 7(3), 129-136Published Online May 2019 in Hans. /journal/ojnshttps:///10.12677/ojns.2019.73019Research Progresses on Controlling Factors of Chemical Constitution and Water SourceIdentification of Groundwater in MiningArea, Northern Anhui Province—Consideration of Water-Rock Interaction and EPA Unmix ModelKai Chen1,2, Linhua Sun1,21School of Earth and Environment, Anhui University of Science and Technology, Huainan Anhui2School of Resources and Civil Engineering, Suzhou University, Suzhou AnhuiReceived: Apr. 23rd, 2019; accepted: May 7th, 2019; published: May 14th, 2019AbstractIt is a key point to identify the water-rock interaction mechanism in the aquifers of coal mining area in northern Anhui province. This paper summarized the work of the predecessors and pointed out some problems existing in the current research: 1) the qualitative analysis of major ion sources of groundwater in mining area needs to be verified and 2) the major ion sources re-quire further quantitative analysis. These problems can be solved by combining the water-rock interaction experiment with the EPA Unmix model analysis: the dissolution spectra of various minerals/rocks can be obtained by using the water-rock interaction experiment, whereas the EPA Unmix model can obtain quantitative information of ion sources. Their combination can provide new methods and ideas for identifying water inrush sources based on water-rock interactions in the future.KeywordsGroundwater, Coal Mine, Hydrochemistry, Water-Rock Interaction, Unmix Model皖北矿区地下水化学组成控制因素及水源识别研究进展——基于水岩相互作用和EPA Unmix模型的思考陈凯1,2，孙林华1,2陈凯，孙林华1安徽理工大学地球与环境学院，安徽 淮南 2宿州学院资源与土木工程学院，安徽 宿州收稿日期：2019年4月23日；录用日期：2019年5月7日；发布日期：2019年5月14日摘 要查明皖北煤矿区含水层水岩相互作用机理是进行水源识别的关键所在。
本人对前人的工作进行了总结并指出当前研究中存在的一些问题：1) 矿区地下水主要离子的定性分析需要验证及2) 主要离子来源需要进一步定量分析。
这些问题可以通过水岩相互作用实验和EPA Unmix 模型分析相结合来进行解决：利用水岩相互作用实验得到各种矿物/岩石的溶解谱，而EPA Unmix 模型则可以获取离子来源的定量信息，两者的结合可以为今后基于水岩相互作用来识别突水水源提供新的方法和思路。
关键词地下水，煤矿，水文地球化学，水岩相互作用，Unmix 模型Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/1. 引言煤炭是非再生能源，占据中国消费能源市场的60%左右。
由于庞大的需求，浅层煤炭资源即将告罄，随之而来的是煤炭开采深度的增加[1]。
而突水作为五大(瓦斯、火、水、煤尘、冒顶)主要矿井灾害之一，对煤矿安全的威胁也愈来愈大，进行矿区水岩相互作用研究的重要性日益凸显。
因为深入理解水岩相互作用机理可以揭示不同含水层中地下水化学组成的控制因素(主要离子来源)，进而区分不同含水层地下水所含化学信息的差异性(这是进行水源识别的关键所在)，最终达到突水水源识别的目的，从而为煤矿的生产提供一定的安全保障[2]。
皖北矿区作为我国最重要的煤炭生产基地之一，因其突水问题的典型性和代表性受到了广泛的关注[1] [2]。
目前，学者通过传统水化学方法[3] [4] [5]、数理统计方法[6] [7]、Fisher 判别模型[8] [9] [10]、Bayes 判别模型[11] [12]、微量元素(包括重金属元素和稀土元素)方法[13] [14] [15]开展了大量的水源识别研究工作。
但这些方法均存在自身的局限性(脱离水岩相互作用研究)，因此无法从本质上解决矿井突水问题。
基于此，本文在对前人所进行的煤矿突水水源识别研究总结的基础上，对当前存在的主要问题(水岩相互作用研究不足)进行了分析，进而对今后一段时间内，皖北矿区地下水水岩相互作用研究中定性和定量两个方面需要开展的研究工作进行了分析，以期为矿区突水水源的识别提供新的思路。
2. 皖北区域概况皖北地区共辖六个地级市，包括宿州市、淮北市、亳州市、阜阳市、蚌埠市和淮南市。
其中，煤矿集中分布于宿州市、淮北市和淮南市(图1)，区内先后探明煤炭储量18亿吨，且煤种齐全。
研究表明，皖北煤矿地下含水层从浅到深依次可划分为：第四系松散含水层、煤系砂岩含水层、太陈凯，孙林华原组灰岩含水层和奥陶纪灰岩含水层[16]。
其中，第四系松散层中主要岩石类型为粘土、砂质粘土和钙质粘土，层间含水量大且覆盖于煤系地层之上。
煤系含水层主要岩石类型为泥岩、粉砂岩和砂岩(主要为长石石英砂岩)，砂岩裂隙中的水直接存在于煤系地层中。
太原组灰岩含水层和奥陶纪灰含水层中主要岩石类型为灰岩，并具有少量的泥岩和砂岩，灰岩风化产生的地下溶穴与溶洞之中储藏着大量高压水。
四个主要含水层均会对煤炭的开采产生一定的突水威胁。
因此，对于皖北矿区各含水层中地下水的水源识别研究是必要的。
Figure 1. Location of the northern Anhui province 图1. 皖北地理位置3. 研究进展公元1世纪古罗马作家、哲学家老普林尼(Pliny the Elder)记录了第一条水文地球化学规则[17]——流水呈现出与它经过的岩石相似的性质。
20世纪50年代前苏联地球化学家奥夫琴尼科夫提出了水岩相互作用(water-rock interaction)这一术语[18]。
近年来，学者对水中主要离子来源的定性研究上逐步取得了一定认识，如Gibbs [19]对降雨、河流、湖泊和海洋水样进行了水化学分析，将地表水化学组成控制机理定义为大气降水、水岩相互作用和蒸发作用。
Davis [20]等进一步将地下水化学控制因素归纳为硅酸盐矿物的风化、碳酸盐矿物的溶解(或溶滤)作用、离子交换、蒸发作用和人为因素等。
截至目前为止，学者对水化学的研究已经历2000余年[21] [22] [23]。
对于煤矿区而言，不同含水层中地下水水化学控制因素不同(主要与水岩相互作用的类型和程度有关)，具体表现在地下水离子浓度的差异性。
基于此，学者提出了多种方法对矿区水源进行识别。
如李乐章[3]、张乐中[4]等通过Piper 三线图、张俊[5]等利用箱线图进行水源类型划分。
此类方法将不同含水层水样中主要离子浓度进行简单的差异对比讨论未知水源的归属问题，但不同含水层样品水化学信息相似时，其水源识别能力较为有限。
基于数理统计方法对矿井水源识别方面的研究已有大量报道。
如孙林华[1]利用因子分析结合聚类分析建立矿区水源判别模型，查明8101采区(位于煤系含水层之中)工作面的突水来源，并进一步证实了第陈凯，孙林华四纪松散含水层与煤系含水层之间具有一定程度的水力联系。
鲁金涛[24]等利用主成分分析与Fisher 判别模型分析结合，黄平华[25]等将灰色关联法与Fisher 判别模型分析结合。
此类方法消除了部分变量指标间的影响，其水源识别效果相比单一的Fisher 模型判别具有一定优势[8] [26]。
宫凤强[27]等则采用主成分分析与距离判别分析法对突水水源进行回判，但其判别准确率对矿区样本数据库具有很大依赖性(由于此类识别方法较多，在此不一一列举)。
由此可见，目前针对煤矿水化学的大多数研究仅执着于数理统计方法的不同。
然而，无论哪种数理统计方法都存在自身的局限性。
若要实现更为准确的水源识别，应当从本质上阐明不同含水层中地下水化学组成机理的差异性。
4. 存在的问题综上可知，前人在对矿区水文地球化学的研究上取得了很多认识，但若要查明地下水主要离子来源并进行精准的突水水源识别，需对下列问题展开进一步研究：1) 矿区地下水中主要离子来源的定性分析需要进一步验证：截至目前为止，针对地下水中主要离子来源的定性研究仍处于猜想阶段。
如孙林华[6]等通过Na +与3HCO −和Ca 2+与Mg 2+在因子分析上的高载荷值推断皖北桃园矿区水化学控制因素主要受硅酸盐矿物的风化和碳酸盐(或蒸发)矿物的溶解控制。
陈陆望[28]等通过典型离子组合比确定了宿县矿区地下水化学成分形成作用主要与黄铁矿氧化、碳酸盐溶解和硫酸盐溶解有关。
