随机水文地质计算问题探讨

本文着重论述了随机水文地质计算中三个主要方面的问题。初步探索了地下水运移随机机理,分析水文地质计算中存在的某些亟待解决的问题,认为随机方法用于水文地质计算可行且必要,讨论了针对水文地质数据特点,建立地下水动态随机模型,进行模拟和预报,尝试性地用随机方法计算复杂边界情况下的水文地质参数。并给出它们的计算实例。最后,简要指出水文地质计算中随机模型应用持点和发展趋势。     

基于转移概率地质统计的淮南顾桥矿区松散层含水介质刻画

含水介质的空间分布及其非均质性对地下水流和溶质运移有着重要的影响。以淮南顾桥矿区作为研究对象,为了刻画矿区松散层含水介质的空间分布,使用转移概率地质统计方法建立含水介质的随机模型,对矿区水文地质结构的空间连续性和空间变异性进行表征;并将随机模拟得到的顾桥矿区含水介质剖面图与矿区原始水文地质剖面进行对比。结果表明,基于转移概率地质统计模拟方法可以比较准确地刻画矿区的水文地质结构;模拟剖面与原始水文地质剖面的比较显示模拟结果与实际含水介质空间分布情况有较好的一致性,转移概率地质统计方法在对含水介质非均质性刻画中具有较好的适用性。     

裂隙网络生成的随机模拟研究

网络裂隙介质的刻画是水文地质研究领域最具挑战性的难题之一。介绍布尔模拟和多点地质统计两种生成裂隙网络的随机模拟方法基础上,分别利用布尔模拟和多点地质统计方法对某一典型裂隙介质网络进行随机模拟,并通过与真实裂隙场的迹长、走向等几何参数的对比评价其模拟精度。结果表明,两种随机方法都能实现对裂隙结构特征的近似刻画,其模拟误差均在10%以内。相对来说,布尔模拟对裂隙迹长的模拟精度更高,多点地质统计模拟对裂隙走向的模拟效果更好。同时,布尔模拟较多点地质统计模拟对裂隙的已知数据要求更高。裂隙网络的随机模拟为准确刻画裂隙介质中的地下水流运动及污染物运移提供了现实可能性。     

关于马坑铁矿矿床疏干的探讨

马坑矿区水文地质条件复杂,一期生产与二期技改工程开拓中遇到断裂带或溶洞,常会发生突水、突泥等险情,事故频繁的发生,给矿山的安全和生产带来较大的隐患。本文针对马坑铁矿的二期疏干预测工程,在进行大量矿山水文地质基础工作和相关数据统计的基础上,对矿区目前地下水疏干工作进行了一些简要的探讨。     

基于GMS支持下的大庆地下水库区水文地质结构可视化模型

为直观、清楚再现水文地质结构空间信息,介绍GMS软件生成三维地质结构实体模型的方法,利用区内大量的钻孔数据,建立了大庆地下水库区水文地质结构三维可视化模型,为地下水库的选址和建设提供了重要依据。     

基于三维随机水文地质结构模型的地下水流数值模拟: 以西辽河平原为例

为了探究水文地质结构对地下水流数值模拟的不确定性,可以运用随机模拟建立地下水位的预测模型。根据转移概率地质统计方法模拟多孔介质岩性分布,利用非线性规划的思路计算岩性与水文地质参数之间的关系,从而建立相对精确的随机水文地质参数场。将不同的水文地质参数场运用到MODFLOW中,得到不同的随机模拟结果。通过比较随机模型和确定模型的末流场拟合情况以及水位动态拟合图,发现确定模型和随机模型具有相似趋势,都能与实测流场拟合较好,但是随机模型更能体现真实的水文地质特征。对随机模型预测10年后的地下水水位做不确定性分析,得到水位平均变幅介于-5～5 m之间,且95%置信度水位变幅的平均上限线约为0.146 m。研究结果为决策者提供科学依据。     

岩溶地下水统计预测

本文提出利用统计方法对水文地质勘探过程中收集到的大量观察资料,进行整理,利用电子计算机为手段进行计算,定量的掌握岩溶含水层富水性在空间变化趋势。提高富水性分布和预测涌水量的精度。现以某岩溶地下水区为例将岩溶地下水统计预测方法介绍如下:     

地下水位动态分析及其在实践中的应用

淮南孔集井田是全国水文地质条件复杂的矿井之一，为了查清其水文地质条件，根据大量地面钻孔构成的水文观测网的观测数据的分析，阐述了地下水的补给源及与影响因素之间的关系和各含水层之间的水力联系特征，为查明Ａ组煤底板岩溶水水文地质条件和防治底板水的突出提供了依据。     

日照市河谷平原区成井方法对比研究

在分析日照河谷平原区水文地质条件的基础上,通过大量抽水试验数据,对比分析研究了当地民井与本次施工水井成井方法的差异,指出了当地民井在成井方法上的不足和缺陷,并提出了适宜该区的成井方法建议。     

水化学数值和图解的水文地质应用

水化学分析资料可用于多种目的,不仅能用于水化学分类,水质评价,还能用来研究许多重要的水文地质课題。例如水和水成分的起源、水和岩石矿物间的化学关系、地下水系的水流型式、不同水体间的水力联系以及地下水污染监测等。为了作好上述评价和研究,必须对大批原始分析数据进行归纳、对比、统计和综合分析。图解和数值解释方法,是水文地球化学研究的一种有效工具,在已往的文献中,已有大量     

兖州矿区巨厚松散层下煤层开采上限研究初步成果

在分析以往资源勘探资料及矿井生产积累的大量水文地质、工程地质资料的基础上，采用数理统计、模糊评判、灰色分析、有限元等新技术与手段，对兖州矿区煤层可开采的上限进行了定量研究。并建议在由中深部到浅步逐步疏干的前提下，从宏观上只留防砂煤柱３０ｍ（原８０ｍ），因而可解放露头压煤２．９２亿ｔ，约占总储量的７．６％。     

坎上铁矿水文地质特征及涌水量预测

在水文地质勘查的基础上,指出坎上铁矿分成南北2个矿段,赋存于复杂的水文地质条件中,包括4个含水层和2个弱透水层。利用大井法和数值模拟法对矿区的涌水量进行预测,结果表明本阶段概算单独开采至矿体底板时,北矿段正常涌水量为3 067m3/d,南矿段正常涌水量为23 400m3/d。     

基于EnKF融合地球物理数据刻画含水层非均质性

含水层非均质性的刻画是模拟地下水中污染物运移的关键。以渗透系数为研究对象,构建了综合集合卡尔曼滤波方法、有效电阻率模型与地下水运移模型的同化框架,通过融合地球物理观测数据与污染物浓度观测数据来推估渗透系数的空间分布。基于理想算例,验证了该同化框架刻画含水层非均质渗透系数场的有效性,并针对不同初始参数信息与观测类型对比了耦合与非耦合水文地球物理方法的适用性。研究结果表明:基于集合卡尔曼滤波方法同化多种类型的观测数据,可有效地推估非均质参数空间分布。当初始信息较准确时,耦合方法的参数推估精度更高;初始信息存在偏差时,非耦合方法有更好的同化效果。由于非耦合方法计算成本较低且对初始信息缺失时适用性更强,在实际应用中可先基于非耦合方法初步估计参数,再利用耦合方法进一步提高参数推估精度。融合多种类型观测数据可有效提高参数推估效果。     

Regional characterisation of hydraulic properties of rock using air-lift data

 Hydrogeologic studies are commonly data-intense. In particular, estimations of hydraulic properties of hard rock often require large amounts of data. In many countries, large quantities of hydrogeologic data have been collected and archived over the years. Therefore, the use of existing data may provide a cost-efficient alternative to collecting new data in early stages of hydrogeologic studies, although the available data may be considered imprecise. Initially, however, the potential usefulness, i.e., the expected accuracy, of the available data in each specific case must be carefully examined. This study investigates the possibilities of obtaining estimates of transmissivity from hard-rock air-lift data in Sweden within an order of magnitude of results obtained from high-quality injection-test data. The expected accuracy of the results was examined analytically and by means of statistical methods. The results were also evaluated by comparison with injection-test data. The results indicate that air-lift data produce estimates of transmissivity within an order of magnitude compared to injection-test data in the studied examples. The study also shows that partial penetration and hydrofracturing may only affect the estimations approximately half an order of magnitude. Thus, existing data may provide a cost-efficient alternative to collection of new data in early stages of hydrogeologic studies. Received, January 1998 Revised, November 1998, December 1998 Accepted, December 1998     

Development of mathematical geology in China

Development of mathematical geology in China is reviewed in general. The main progress in the country of this field consists of a few good applications of various mathematical methods and computer techniques in geology, including probability theory, multivariate statistics, geostatistics, computer simulation, and computer data base. In the last few years some conferences and symposia concerning mathematical geology have been held. The general aspects of organizations, education and publications of this discipline are also introduced.     

海州露天矿滑坡灾害统计分析及信息库建立

露天矿边坡稳定性受工程地质、水文地质条件和人工活动等因素的影响,这些因素决定了发生滑坡的可能性。然而,上述因素与发生滑坡之间很难找到某种确切的关系。海州矿非工作帮边坡从建矿到目前,已发生过80多次滑坡,规模较大且有详细资料记录的滑坡60多次。将这些滑坡资料进行整理,通过统计分析来建立灾害信息库,以便对边坡的稳定性做出定性评价,并为提出闭坑环境地质灾害预警系统提供依据。     

高速公路软土地基勘察技术初探

文章简要论述了软土地基的特征及其危害性,提出高速公路软土地基的勘察应采用综合勘探的方法,建立了勘察技术流程图,并认为对土性测试数据应采用数理统计进行整理与分析.     

Mixing of groundwaters with uncertain end-members: case study in the Tepalcingo-Axochiapan aquifer, Mexico

Groundwater geochemical data from the northern portion of the Tepalcingo-Axochiapan Valley, in the state of Morelos, Mexico, are analyzed to improve the conceptual hydrogeologic model of the region. The geochemical data suggest that the chemical composition of groundwater is the result of a mixing process between two end-members represented by groundwater from an upper aquifer composed of volcanic-sedimentary rocks and groundwater from a lower aquifer composed of carbonate rocks. Analysis of published data demonstrates that the chemical composition of at least one of the end-members varies significantly in time. Mixing ratios are computed, taking into account the uncertainty in identifying end-members and the time variability in their chemical composition, using published methods. Computed mixing ratios suggest there is a significant contribution from the lower aquifer to the water pumped by the wells in the area, which should be taken into account in the conceptual hydrogeologic model of the region.     

封隔注浆分层成井技术在水文地质勘查中的应用研究

封隔注浆分层成井技术为多层水文地质钻孔分层成井提供了一种快速高效的新工艺。传统分层成井方法耗时长、效果差、止水效果不稳定,尤其是在细颗粒或钻孔结构不稳定的地层分层成井困难,易发生钻孔事故等问题。文章通过室内试验和野外施工,探索出封隔注浆分层成井。以HQ56水文地质孔为例,研究了分层成井、分段振荡洗井,并进行了分层抽水试验。研究表明,封隔注浆分层成井技术止水可靠,分层抽水试验数据准确。该技术尤其适用于细颗粒或钻孔结构不稳定地层快速分层成井。