

Earth Science Frontiers ›› 2024, Vol. 31 ›› Issue (3): 443-457.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.6.28
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HE Hui1(
), MU Wenping2,*(
), ZHANG Xiao1, SONG Yubing1, LÜ Yuanyang1, WU Xiong1, YE Baoying3, BAI Zhongke3
Received:2022-10-13
Revised:2023-08-08
Online:2024-05-25
Published:2024-05-25
CLC Number:
HE Hui, MU Wenping, ZHANG Xiao, SONG Yubing, LÜ Yuanyang, WU Xiong, YE Baoying, BAI Zhongke. Spatio-temporal evolution evaluation of geological environment of large open-pit coal mine areas in Xilin Gol league[J]. Earth Science Frontiers, 2024, 31(3): 443-457.
| 矿区名称 | 时相 | 传感器 |
|---|---|---|
| 胜利矿区 | 20000920 | landsat5 TM |
| 20050724 | landsat7 ETM+ | |
| 20080902 | landsat7 ETM+ | |
| 20110810 | landsat7 ETM+ | |
| 20140530 | landsat7 ETM+ | |
| 20170717 | landsat8 OLI | |
| 20200607 | landsat8 OLI | |
| 白音华矿区 | 20000913 | landsat5 TM |
| 20050818 | landsat7 ETM+ | |
| 20080927 | landsat7 ETM+ | |
| 20110920 | landsat7 ETM+ | |
| 20140819 | landsat8 OLI | |
| 20170920 | landsat7 ETM+ | |
| 20201006 | landsat8 OLI | |
| 贺斯格乌拉矿区 | 20000821 | landsat5 TM |
| 20050903 | landsat7 ETM+ | |
| 20080927 | landsat7 ETM+ | |
| 20110920 | landsat7 ETM+ | |
| 20140819 | landsat8 OLI | |
| 20170624 | landsat8 OLI | |
| 20200609 | landsat8 OLI |
Table 1 A list of remote sensing data
| 矿区名称 | 时相 | 传感器 |
|---|---|---|
| 胜利矿区 | 20000920 | landsat5 TM |
| 20050724 | landsat7 ETM+ | |
| 20080902 | landsat7 ETM+ | |
| 20110810 | landsat7 ETM+ | |
| 20140530 | landsat7 ETM+ | |
| 20170717 | landsat8 OLI | |
| 20200607 | landsat8 OLI | |
| 白音华矿区 | 20000913 | landsat5 TM |
| 20050818 | landsat7 ETM+ | |
| 20080927 | landsat7 ETM+ | |
| 20110920 | landsat7 ETM+ | |
| 20140819 | landsat8 OLI | |
| 20170920 | landsat7 ETM+ | |
| 20201006 | landsat8 OLI | |
| 贺斯格乌拉矿区 | 20000821 | landsat5 TM |
| 20050903 | landsat7 ETM+ | |
| 20080927 | landsat7 ETM+ | |
| 20110920 | landsat7 ETM+ | |
| 20140819 | landsat8 OLI | |
| 20170624 | landsat8 OLI | |
| 20200609 | landsat8 OLI |
| 年份 | 矿区含水层结构破坏面积/km2 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 胜利 | 白音华 | 贺斯格乌拉 | ||||
| 潜水层 | 承压水层 | 潜水层 | 承压水层 | 潜水层 | 承压水层 | |
| 2000 | 1.40 | 1.14 | 0.10 | 0.08 | 0.00 | 0.00 |
| 2005 | 1.30 | 0.98 | 0.10 | 0.08 | 0.00 | 0.00 |
| 2008 | 6.10 | 4.51 | 5.30 | 3.98 | 0.80 | 0.47 |
| 2011 | 13.40 | 9.69 | 9.70 | 6.91 | 2.70 | 1.27 |
| 2014 | 19.90 | 12.30 | 17.10 | 13.55 | 5.40 | 4.21 |
| 2017 | 21.60 | 13.60 | 21.90 | 16.90 | 5.70 | 3.39 |
| 2020 | 27.30 | 16.40 | 28.90 | 18.57 | 7.80 | 5.05 |
Table 2 Area of structural damage to the aquifer in the mine area
| 年份 | 矿区含水层结构破坏面积/km2 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 胜利 | 白音华 | 贺斯格乌拉 | ||||
| 潜水层 | 承压水层 | 潜水层 | 承压水层 | 潜水层 | 承压水层 | |
| 2000 | 1.40 | 1.14 | 0.10 | 0.08 | 0.00 | 0.00 |
| 2005 | 1.30 | 0.98 | 0.10 | 0.08 | 0.00 | 0.00 |
| 2008 | 6.10 | 4.51 | 5.30 | 3.98 | 0.80 | 0.47 |
| 2011 | 13.40 | 9.69 | 9.70 | 6.91 | 2.70 | 1.27 |
| 2014 | 19.90 | 12.30 | 17.10 | 13.55 | 5.40 | 4.21 |
| 2017 | 21.60 | 13.60 | 21.90 | 16.90 | 5.70 | 3.39 |
| 2020 | 27.30 | 16.40 | 28.90 | 18.57 | 7.80 | 5.05 |
| 矿区名称 | 水位降深 设计值 S/m | 含水层 厚度 H/m | 渗透 系数 K/(m·d-1) | 潜水水位 影响半径 R1/m |
|---|---|---|---|---|
| 胜利矿区 | 12.49 | 12.49 | 0.59 | 67.8 |
| 白音华矿区 | 2.69 | 2.69 | 0.92 | 8.5 |
| 贺斯格乌拉矿区 | 7.59 | 7.59 | 8.48 | 121.8 |
Table 3 Influence radius of groundwater level in the phreatic aquifer due to open-pit mining
| 矿区名称 | 水位降深 设计值 S/m | 含水层 厚度 H/m | 渗透 系数 K/(m·d-1) | 潜水水位 影响半径 R1/m |
|---|---|---|---|---|
| 胜利矿区 | 12.49 | 12.49 | 0.59 | 67.8 |
| 白音华矿区 | 2.69 | 2.69 | 0.92 | 8.5 |
| 贺斯格乌拉矿区 | 7.59 | 7.59 | 8.48 | 121.8 |
| 矿区名称 | 水位降深设计值 S/m | 渗透系数 K/(m·d-1) | 承压水位影响 半径R2/m |
|---|---|---|---|
| 胜利矿区 | 78.98 | 1.13 | 839.6 |
| 白音华矿区 | 146.49 | 3.75 | 2 836.8 |
| 贺斯格乌拉矿区 | 126.02 | 1.01 | 1 266.5 |
Table 4 Influence radius of groundwater level in the confined aquifer due to open-pit mining
| 矿区名称 | 水位降深设计值 S/m | 渗透系数 K/(m·d-1) | 承压水位影响 半径R2/m |
|---|---|---|---|
| 胜利矿区 | 78.98 | 1.13 | 839.6 |
| 白音华矿区 | 146.49 | 3.75 | 2 836.8 |
| 贺斯格乌拉矿区 | 126.02 | 1.01 | 1 266.5 |
| 指标 | 各指标间的权重 | |||
|---|---|---|---|---|
| 植被覆盖度 下降 | 含水层 破坏 | 土地 压占 | 地形地貌 景观破坏 | |
| 植被覆盖度下降 | 1 | 1/3 | 1/3 | 1/3 |
| 含水层破坏 | 3 | 1 | 1/2 | 1/2 |
| 土地压占 | 3 | 2 | 1 | 1/2 |
| 地形地貌景观破坏 | 3 | 2 | 2 | 1 |
Table 5 Judgment matrix of key indicators in the geoenvironmental problems
| 指标 | 各指标间的权重 | |||
|---|---|---|---|---|
| 植被覆盖度 下降 | 含水层 破坏 | 土地 压占 | 地形地貌 景观破坏 | |
| 植被覆盖度下降 | 1 | 1/3 | 1/3 | 1/3 |
| 含水层破坏 | 3 | 1 | 1/2 | 1/2 |
| 土地压占 | 3 | 2 | 1 | 1/2 |
| 地形地貌景观破坏 | 3 | 2 | 2 | 1 |
| 指标 | 各指标间的权重 | |
|---|---|---|
| 工业场地 | 排土场 | |
| 工业场地 | 1 | 1/3 |
| 排土场 | 3 | 1 |
Table 6 Judgment matrix of land occupation
| 指标 | 各指标间的权重 | |
|---|---|---|
| 工业场地 | 排土场 | |
| 工业场地 | 1 | 1/3 |
| 排土场 | 3 | 1 |
| 指标 | 各指标间的权重 | |||
|---|---|---|---|---|
| 潜水含水层 水位下降 | 承压含水层 水位下降 | 潜水含水层 结构破坏 | 承压含水层 结构破坏 | |
| 潜水含水层水位下降 | 1 | 1 | 1/2 | 1/2 |
| 承压含水层水位下降 | 1 | 1 | 1/2 | 1/2 |
| 潜水含水层结构破坏 | 2 | 2 | 1 | 1 |
| 承压含水层结构破坏 | 2 | 2 | 1 | 1 |
Table 7 Judgment matrix of aquifer destruction
| 指标 | 各指标间的权重 | |||
|---|---|---|---|---|
| 潜水含水层 水位下降 | 承压含水层 水位下降 | 潜水含水层 结构破坏 | 承压含水层 结构破坏 | |
| 潜水含水层水位下降 | 1 | 1 | 1/2 | 1/2 |
| 承压含水层水位下降 | 1 | 1 | 1/2 | 1/2 |
| 潜水含水层结构破坏 | 2 | 2 | 1 | 1 |
| 承压含水层结构破坏 | 2 | 2 | 1 | 1 |
| 地质环境问题 一级指标 | 地质环境问题 二级指标 | 一级指标 权重 | 二级指标 权重 |
|---|---|---|---|
| 植被覆盖度下降 | 植被覆盖度下降 | 0.10 | 0.10 |
| 土地压占 | 工业场地 | 0.29 | 0.07 |
| 排土场 | 0.22 | ||
| 地形地貌 景观破坏 | 地形地貌景观破坏 | 0.41 | 0.41 |
| 含水层破坏 | 潜水含水层地下水水位下降 | 0.20 | 0.03 |
| 承压含水层地下水水位下降 | 0.03 | ||
| 潜水含水层结构破坏 | 0.07 | ||
| 承压含水层结构破坏 | 0.07 |
Table 8 Indicator weights of geoenvironmental issues
| 地质环境问题 一级指标 | 地质环境问题 二级指标 | 一级指标 权重 | 二级指标 权重 |
|---|---|---|---|
| 植被覆盖度下降 | 植被覆盖度下降 | 0.10 | 0.10 |
| 土地压占 | 工业场地 | 0.29 | 0.07 |
| 排土场 | 0.22 | ||
| 地形地貌 景观破坏 | 地形地貌景观破坏 | 0.41 | 0.41 |
| 含水层破坏 | 潜水含水层地下水水位下降 | 0.20 | 0.03 |
| 承压含水层地下水水位下降 | 0.03 | ||
| 潜水含水层结构破坏 | 0.07 | ||
| 承压含水层结构破坏 | 0.07 |
| 类别 | 分布 | 成因 | 面积变化特征 |
|---|---|---|---|
| 无影响区 | 矿区外部 | 不受地质环境问题影响 | 随时间不断减小 |
| 轻微影响区 | 含水层水位的下降的范围 | 植被覆盖度下降、含水层水位下降和工业场地压占 | 随时间先增加后平稳 |
| 一般影响区 | 工业场地和排土场 | 植被覆盖度下降、含水层水位下降、工业场地压占或排土场压占 | 随时间不断增加或先增加后平稳 |
| 较强影响区 | 排土场 | 植被覆盖度下降、含水层水位下降和排土场压占 | 随时间不断增加 |
| 强烈影响区 | 采坑 | 植被覆盖度下降、含水层结构破坏和水位下降、地形地貌景观破坏 | 随时间不断增加 |
Table 9 Distribution, cause and area change characteristics of different impact areas
| 类别 | 分布 | 成因 | 面积变化特征 |
|---|---|---|---|
| 无影响区 | 矿区外部 | 不受地质环境问题影响 | 随时间不断减小 |
| 轻微影响区 | 含水层水位的下降的范围 | 植被覆盖度下降、含水层水位下降和工业场地压占 | 随时间先增加后平稳 |
| 一般影响区 | 工业场地和排土场 | 植被覆盖度下降、含水层水位下降、工业场地压占或排土场压占 | 随时间不断增加或先增加后平稳 |
| 较强影响区 | 排土场 | 植被覆盖度下降、含水层水位下降和排土场压占 | 随时间不断增加 |
| 强烈影响区 | 采坑 | 植被覆盖度下降、含水层结构破坏和水位下降、地形地貌景观破坏 | 随时间不断增加 |
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