汾河流域由于大规模的煤矿开采活动,破坏了流域的下垫面条件,引起地表、地下水文循环过程的改变,进而使河川径流发生了显著的变化。因此,研究煤矿开采对河川径流的影响,对水资源合理利用具有重要的理论和实践意义。本文依托“十二五”国家科技支撑计划项目专题“汾河入黄径流锐减原因分析”(2012BAB02B0407),以山西省古交煤矿为典型,从采煤对河川径流的影响机制和建模定量化分析影响程度两个方面,开展了煤矿开采对河川径流影响的研究。主要研究内容及成果如下:(1)在收集整理大量资料数据基础上,分析了采煤对地表水、地下水的影响机理。结合气象、水文、地质、数字高程、土地利用、土壤类型、开采煤层、开采深度以及产量等资料,从地表径流量和地表水体的形成途径两个方面,分析了采煤对地表水的影响机制,明确采煤导致地表水减少的主要原因和途径;从含水层系统、地下水的补给、径流和排泄等方面,分析采煤对地下水的影响机制,明确了采煤对地下水影响的途径和方式。(2)结合水循环过程,从采煤前后水循环要素的变化、水量变化和产汇流变化三个方面,分析了采煤对水循环系统的影响。根据采煤对水体影响机制和水循环过程,将采煤形成的塌陷、裂缝和矿坑等要素加入到水循环过程中,构建了采煤前后的水循环过程图,明确了矿坑调节是水循环另一要素;采用采煤前后典型年的汛期暴雨径流过程,通过统计雨量、径流量、洪峰流量及次数等,分析了采煤前后产汇流的变化特征。(3)建立了古交煤矿开采对河川径流影响的定量分析模型。在采煤对河川径流影响的机理分析上,将MIKE SHE与MIKE 11模型耦合,经过率定和检验,建立了古交煤矿开采对河川径流影响的定量分析模型。采用采煤前和采煤期的模型分别模拟采煤期的天然水量过程、采煤期的实际水量过程,并根据采煤期的原煤产量,定量分析了采煤对河川径流的影响,以及采煤对下垫面参数的影响和采煤条件下水量过程变化的趋势。结果表明:采煤活动导致1981~2008年河川径流量多年平均减少16.7mm,即2645万m3,其中地表径流减少222万m3,基流减少2423万m3。通过采煤期不同阶段煤矿开采对河川径流的影响分析,发现煤矿开采对河川径流量的影响呈递增趋势;采煤前后模型中反映下垫面条件的参数和采煤条件下的水量过程均发生了较大的变化。