近年来,不断有大型露天矿坑因资源枯竭而闭坑,矿坑水及其污染物在闭坑后的调整规律研究越来越受到重视。本文以2019年闭坑的抚顺西露天矿为工程背景,对现场多种煤岩进行浸出试验,探究主要重金属在不同条件下的浸出规律;建立三维地质模型模拟闭坑后地下水的调整规律,并探究在考虑岩石浸出条件下,地下水中主要重金属离子的迁移规律;建立水环境重金属离子评价体系,基于模拟结果对研究区水环境中的重金属污染进行评价。为大型露天矿闭坑后的环境治理提供依据,也为其他大型露天矿水环境重金属迁移及评价提供参考,具有重要现实意义。本论文通过岩石浸出实验和数值模拟相结合,探究闭坑大型露天矿地下水调整及重金属迁移规律,主要研究内容包括:(1)通过浸出试验,研究在纯水浸提条件下,As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn在煤和矸石、页岩、泥岩、油页岩和凝灰岩中的浸出能力。探究在不同p H、液固比、温度和时间条件下各金属的浸出规律。Cu、Pb和Hg更受p H变化的影响。随着液固比的增大,四种岩石中微量元素的浸出浓度均不断增加。随着浸出时间由10min到48h,四种煤岩中Cu和Pb的浸出增加较为明显。随着温度的不断升高,四种岩石中主要重金属元素的浸出浓度均不断增加。(2)通过Visual Modflow数值模拟,探究露天矿坑停止排水后对矿区地下水分布的影响规律,分析在停止排水后矿坑内的水位标高随时间变化情况。结果显示,停止排水后,水将向西露天矿区汇聚,形成一个矿坑水域,待稳定后最终水位达到60m左右。(3)利用Visual Modflow模拟在煤岩不断浸出重金属条件下,在露天矿的矿坑区、排土场区、城区和河流区水环境中铜离子、锌离子、铅离子和镉离子的迁移规律。结果显示,西露天矿矿坑污染区重金属离子整体有离开矿坑向西北运移趋势。城区西侧重金属离子浓度有上升趋势,其余点位在一段时间后水环境重金属离子浓度都有所下降。(4)建立水环境重金属离子评价体系,利用1-9标度法计算铜离子、锌离子、铅离子和镉离子的权重。通过对浑河进行水均衡分析确认重金属离子会进入浑河,对浑河水进行重金属健康风险评价。改进内梅罗指数法表明,重金属危害Pb>Cu>Zn>Cd。重金属健康风险评价结果显示,评价指数均远远小于致癌指数10^-6,重金属危害Cd>Pb>Cu>Zn。