露天煤矿开挖工程承压含水层井点降水数值分析

在掌握某露天煤矿水文地质条件和抽水试验成果的基础上,通过利用Modflow建立了较合理的渗流数值模型,分析了井点降水中承压含水层水位随时间的下降过程,并进行了实际分析,结果与实际观测结果吻合良好。在此基础上,开展预测研究,为进一步露天煤矿开挖降水设计提供理论依据。     

新疆鄯善县沙尔湖东露天煤矿矿坑涌水量预测方法

本文介绍了新疆鄯善县沙尔湖东露天煤矿水文地质特征、补给、径流、排泄条件。露天区的充水因素主要为大气降水和含水层中地下水直接充水作用。采用"大井法"来计算矿坑涌水量,矿坑涌水量的预测结果和矿区首采区实际涌水量接近。因此,该方法对本地区其他煤矿开采具有指导意义。     

新疆大南湖北露天煤矿首采区Ⅲ火烧区地下水资源的数值模拟

大南湖北露天煤矿首采区东南部需要揭露Ⅲ火烧岩区一部分,这使得烧变岩水成为露天煤矿矿井充水的主要水源。资源勘探阶段的水文地质资料表明,烧变岩区赋水空间发育、透水能力强,储存量非常可观,但由于受资源勘探阶段水文地质勘探工程量制约,水文地质条件未能详细查明,现有水文地质成果尚不能满足首采区对烧变岩水疏排设计的要求。对烧变岩地下水资源进行模拟开采性抽水试验,获取Ⅲ火烧区的水文地质参数,利用数值模拟的方法,运用MODFLOW软件建立了III火烧区地下水数值模型,并模拟计算出了Ⅲ火烧区地下水储存量。经验证,本次模拟所取得成果与煤矿实际情况相符,能够作为首采区矿坑疏排水设计依据。     

WPD-COA-ELM模型在汛期月降水量时间 序列预测中的应用研究

针对月降水量时间序列多尺度非平稳性特点,提出小波包分解（WPD）-白骨顶鸟优化算法（COA）-极限学习机（ELM）相融合的降水量预测模型。首先,利用WPD将非平稳月降水量时间序列分解为若干子序列分量;然后在不同维度条件下利用6个典型函数对COA进行仿真测试;利用COA优化ELM输入层权值和隐含层偏值,对每一个子序列分量分别建立COA-ELM模型进行预测,将预测结果叠加重构后即为最终预测结果;最后,以云南省龙潭站汛期和主汛期月降水量数据为例进行实验,并与WPDCOA-BP、WPD-ELM、WPD-BP预测模型进行比较。结果表明：COA在不同维度条件下均具有较好的寻优精度和全局搜索能力。WPD-COA-ELM模型对实例汛期、主汛期月降水量时间序列预测的平均绝对百分比误差分别为3.91%、3.59%,预测精度优于WPD-COA-BP模型,远优于WPD-ELM、WPD-BP模型。WPD能科学降低月降水时间序列数据的复杂性,提高预测效果;COA能有效优化ELM输入层权值和隐含层偏值,提高ELM网络性能。     

内蒙某露天煤矿首采区矿坑涌水量预测

准确预测矿坑涌水量,是矿床水文地质勘查的一项重要而复杂的工作,是矿床水文地质勘查中的根本任务。本文用大井法和狭长水平坑道法对某露天煤矿首采区进行了矿坑涌水量预测,预测结果为11174．15m^3／d．为地下水疏排工程设计提供依据。     

山东省金桥煤矿塌陷地综合治理研究

通过对金桥煤矿开发利用方案的分析,结合煤层赋存特征,进行了塌陷地预测．并与首采区实际塌陷地对比分析了预测的可靠性。按照边开采边治理的原则,提出了首采区塌陷地综合治理方案,为恢复矿山环境提供了依据。     

我省城市水资源紧缺问题及其对策探讨

解决我省城市水资源紧缺问题有以下对策：（１）建立水资源管理模型，实施最优化开采方案；（２）防治水污染，实行废水资源化，对城市工业废水净化处理再利用；（３）实行地表水地下不相互调剂；（４）拦蓄降水和地表弃水，开发人工补给，建立地下水库；（５）建立节水型社会生产体系。     

分辨率和陆面方案对长江流域短期气候预测影响

利用区域气候模式RegCM4.5,分别选取不同陆面参数化方案和空间分辨率,对5个长江流域降水异常年份进行短期气候回报试验,分析对气温和降水预测效果的影响及其最优组合。结果表明:空间分辨率的提高可以改善流域降水和气温的预测性能;而不同陆面方案引起的地表净辐射能量分布不同及其地表蒸散差异,最终导致流域内气温和降水预测效果不一致。RegCM（CLM4.5+30 km）对流域内小雨预测结果最好,而RegCM（BATS+30 km）预测流域内大雨和暴雨效果最优;RegCM（CLM3.5+30 km）对流域内气温预测能力最好。     

咸阳城区地下水超采区调控方案效果分析与综合治理建议研究

陕西省咸阳市城区地下水资源长期超采,致使地下水流向改变,水位下降,形成降落漏斗,研究超采区地下水调控治理方案具有重大现实意义。对此,建立地下水数值模型,并通过需水量预测、供水能力确定等环节最终提出维持现状开采量情景、等量削减开采量情景、按比例削减开采量情景等三个治理方案,分析了各方案下未来若干水平年地下水水位恢复情况,结果表明,按比例削减开采量方案效果较好。根据咸阳市实际条件,提出优先利用地表水、提高再生水比例、农业产业结构调整等超采区综合治理建议。     

靖安水源地地下水流模拟与预测

地下水数值模拟是地下水资源评价的重要方法之一。应用GMS软件建立靖安水源地的地下水流数值模型,利用该模型对设计的不同开采方案进行模拟,预测降水保证率95%条件下各方案开采20年后的地下水流场变化及水位变化情况。结果表明,当水源地总开采量为10万m3/d时,地下水流场能够达到稳定状态,中心水位降深较小,不会对生态环境造成明显影响。     

张家川水源地渗流井允许开采量的数值模拟计算

在分析渗流井的结构与水流特征的基础上,通过引入等效渗透系数,结合当地地质、水文地质条件,构建渗流井取水的“渗流-管流”耦合模型,用于神木县张家川傍河水源地渗流井取水工程。确定水源地的布井方式与开采方案,计算水源地的平、枯水期允许开采量。结果得出：干水期允许开采量为35500 m3/d,枯水期允许开采量为11800 m3/d。     

纳林河矿区某大型矿井地下水环境影响数值模拟研究

矿井采煤对地下水环境的影响主要为对具有供水意义的含水层水位及水量产生影响,确定采煤引起地下水水位降及漏失量是煤矿地下水环境影响评价的关键。以纳林河矿区某大型矿井为例,运用Visual MODFLOW建立模拟区地下水流数值模型,利用实测流场和长观孔的动态观测资料识别和验证数值模型,利用模型来预测采煤对第四系-白垩系含水层水位及水量的影响。模拟结果显示:前25年采煤引起地下水最大水位降为3.6 m,引起地下水的漏失量最大为141.87万m^3/a,占矿井涌水量的29.88%;利用矿化度法确定的越流量占矿井涌水量的6.39%~34.89%,模拟结果基本合理,可作为矿井采煤对地下水环境影响的研究依据。     

真空井点降水试验分析与数值模拟

基于某真空井点降水综合试验,建立了三维地下水流数值模拟模型,将模型模拟预测数据与试验观测数据进行对比,研究真空负压和井点间距对真空井点降水效果的影响,得出了真空井点周围渗流场的变化性状,提出了真空井点周围真空及重力场耦合区、耦合场与重力场过渡区和重力场区3个区的概念。得出了不同负压在不同井点深度条件下对地下水渗流场的影响变化。对比结果表明,建立的真空井点降水模拟分析方法,能够较好的模拟真空井点周围观测井水位与出水量的相关关系;分析方法可用于真空井点降水试验分析,且为真空井点降水设计提供了依据。     

单井点和单排井点布置的真空降水现场试验及比较研究

研究单井点和单排井点真空降水条件下,地层中地下水水位和抽水流量,在重力场和真空压力场耦合作用下的变化过程,并进行比较分析。试验表明,对于单井点排水条件,随着真空负压力和抽水井深度的增大,水位的下降有一定增加,而离开抽水井点较远处的水位下降更为明显。单排井点布置条件下,随着抽水井深度和抽水井间距的增大,无论是抽水井点布置方向还是垂直于抽水井点布置方向的地下水位的下降深度将有明显增大,而沿抽水井布置方向的水位下降深度更为显著。此外,在多次反复降水条件下,后续降水过程中地下水位的下降速率将有增快的趋势。试验还表明,抽水井井口的负压力小于真空泵出水口处的负压力,损失量可达12.5%,因此,在进行真空降水设计时需要考虑出水管道的长度。     

Visual MODFLOW在煤矿建设地下水环境影响评价中的应用 ——以甘肃省灵台县安家庄煤矿为例

结合甘肃省灵台县安家庄煤矿地下水环境影响评价实例,建立了评价区水文地质概念模型,并基于Visual MODFLOW对评价区地下水进行了数值模拟计算和验证;预报了设计开采条件下研究区不同含水层的地下水水位。预报结果表明:矿坑排水使得煤层所在含水层出现疏干现象,并且疏干范围随着开采范围的增加而不断扩大;在煤矿开采作用下,随着模拟时间的延续,煤系层上覆白垩系洛河组—宜君组含水层地下水位降落漏斗的范围及地下水位下降幅度不断增大,但降落漏斗的范围基本上不超过采空区范围;煤矿开采对白垩系环河组含水层无影响,至矿区开采期结束,未引起含水层水位下降;对上部孔隙、裂隙潜水含水层也无影响,至矿区开采期结束未引起含水层水位下降。     

乾安县地下水位动态变化特征及成因分析

依据乾安县2006至2016年地下水位动态监测资料,分别选择潜水观测井和承压水观测井进行研究,总结出研究区潜水地下水位动态变化特征为降雨渗入-径流-蒸发型,承压水地下水位动态变化特征为越流-径流型、径流-开采型和开采型。潜水地下水位动态变化受气象等自然因素影响明显,承压水地下水位动态变化受开采人为因素影响明显。近十年来,研究区地下水位呈现整体下降,特别是在集中开采区,地下水位降幅最大。研究结果可为地下水资源合理开发利用提供科学依据。     

废弃矿井地下水淹没过程的水流与水位数值模拟

定量分析和研究废弃矿井淹没过程的水流特征对于预测和防止废弃矿井地下水淹没过程中诱发的次生灾害具有重要意义。建立了废弃矿井淹没的多种介质水流数学模型,得出了淹没补给水量随时间、矿井内淹没水位和补给水源含水层水位之间的相关关系,建立了淹没补给水量与相关影响因素之间的函数关系式,完成了矿井淹没过程中涌水量实时计算的FEFLOW模块设计和开发。进行了近水平煤层开采后废弃矿井充水淹没水位回弹过程的数值模拟计算,得到了不同充水介质在充水淹没过程中的水流和水位回弹特征。结果显示,FEFLOW二次开发模块运算效果良好,具有实用价值。     

长江三角洲地区深基坑降水与地面沉降模拟预测耦合模型研究

长江三角洲地区深基坑降水复杂,且极易引起地面沉降地质灾害问题,传统的基于地下水动力学原理的解析解模型(Theis公式或Dupuit公式)已难以满足降水设计模拟计算的需要,尤其是无法预测降水引起的地面沉降问题,深基坑降水与地面沉降耦合模型将地下水渗流模型和土体应力-应变模型耦合起来,可根据基坑地下水位的控制要求,同时模拟计算出降水井的布局、各井的开采量和地面沉降量。据此确定出的基坑降水方案既能满足地下水位的控制要求,又能对降水引起的地面沉降进行最优化控制。     

渗流井取水方式在大会坪水源地的应用

渗流井是一种结构较为复杂且有别于水平井及其他井孔的取水建筑物,利用河床砂砾石层的净化作用,将河水转化为地下水以获得水资源,该工程在干旱半干旱地区作用尤为显著。通过引入“等效渗透系数”,建立研究区的地下水流三维数值模型,分别模拟计算了平水期和枯水期渗流井的出水量,最终确定大会坪研究区的建议开采量为30600 m3/d。     

应用水热运移数值模拟优化地下水源热泵系统抽灌井布局

合理布局抽水井和回灌井是地下水源热泵系统长期有效运行的关键因素。以郑州市郑东新区为例,利用HST3D软件建立水热运移数值模型,优化设计地下水源热泵系统抽灌水井布局,预测地下水源热泵系统长期运行后对含水层的水热影响。结果表明:介质比热容及渗透率分别对含水层温度及水位影响显著,是较敏感的参数。方案3(3个回灌井垂直天然流向分布且位于抽水井下游)为最佳布井方式。抽灌量900,1 200,1 500及2 000m3/d所对应的合理布井间距分别为50,65,70及75m。相应布井方案的水源热泵系统运行20a,对含水层温度场的影响仅限于200m×200m的范围,抽水井温度变化小于1℃。