开平煤田宋家营勘查区煤层开采充水因素分析

通过对宋家营勘查区的水文地质条件、含隔水层特征、地下水动态及各含水层之间的水力联系等因素的分析．为矿井开采水害防治提供参考资料和决策依据。影响煤层开采主要直接充水含水层为各主要可采煤层顶、底板及煤层间砂岩含水层,上第三系底部半胶结砂、砾岩仅在局部为直接充水含水层。奥灰含水层上距12煤层144．38~150．81m,其间有厚层粉砂岩、泥岩隔水层,正常情况下,奥灰水不会对煤层开采构成威胁,结合邻区钱家营矿井水文地质资料对比,勘查区矿床水文地质类型除断层导水外为水文地质条件中等的裂隙（局部孔隙）充水矿床,即：二类二型。     

采动作用下煤矿地下水流场的演变规律

采动条件下含水层结构变化对地下水流场和地下水资源分布具有显著影响.以梨园河煤矿为例,在分析研究区水文地质条件的基础上,结合采动裂隙对含水层结构的破坏程度,采用数值模拟方法,预测分析了该矿采煤20年后研究区不同含水层地下水流场动态特征.结果表明:松散岩类孔隙含水层流场基本保持不变,仅井田北部的导通区地下水位有所下降,局部形成降落漏斗,最大降深18 m;碎屑岩类裂隙含水层受矿井排水影响,地下水位大幅降低,地下水流场变化明显,形成了以井田中部为中心的降落漏斗,最大降深106 m.研究结果可为保护矿区地下水资源与制定防治水措施提供理论依据.     

丘陵山区地下水流动特征及核素迁移数值模拟

为了定量反映丘陵山区地下水流动特征与核素迁移规律,对内陆核电站的选址和安全评估提供科学依据。选择山西汾河河谷的典型丘陵山区作为研究对象,应用GOCAD软件建立三维地形地质模型,刻画地层的分布、剥蚀以及倾向特点;结合地下水数值模拟软件FEFLOW,构建三维水文地质模型,精细的概化丘陵山区地下水系统的补给、径流和排泄特征;以不受岩土介质吸附和阻滞的氚(H-3)作为特征污染物,模拟计算了丘陵山区地下水流动特征下氚的迁移规律。结果表明,按每天连续泄漏1 000Bq考虑,60a后氚的浓度晕中心值为25.0Bq/L,0.1Bq/L浓度线沿沟谷向下游迁移了约1 650m,污染物迁移速度取决于地下水的水力梯度,而将松散孔隙含水层与碎屑岩裂隙含水层地下水流场统一考虑,会人为增加了污染物迁移速度,造成结果失真。     

毛乌素沙漠南缘煤矿开采涌水及其对浅层地下水影响的预测分析

在毛乌素沙漠南缘煤矿区水文地质特征分析的基础上,构建矿井涌突水预测的地下水三维流数值模拟模型。研究结果表明,矿井涌水量主要来自浅层地下水蒸发量和溢出量的减少,以及地下水储存量的释放;矿井涌水形成了与采空区形态基本一致的浅层地下水位降深场。研究后认为,矿井涌突水量的大小,主要受覆岩垂向渗透性能强弱以及覆岩之上含水层富水程度的影响;矿井涌突水量的极值差与极值比,基本能够反映覆岩之上含水层地下水对矿井涌突水量的贡献与影响。煤矿采空区之上覆岩垂向渗透系数(0. 01～1. 0) m/d,对应的矿井涌突水量变幅最大,增速最快;采空区导水裂隙带一旦导通上覆第四系或白垩系含水层(即覆岩垂向渗透性能的大幅增强),覆岩之上含水层的地下水就会大量漏失,甚至出现疏干含水层的现象,这对浅层地下水流场和溢出量都会造成巨大的影响。     

人工示踪技术在岩溶地区水文地质勘察中的应用

人工示踪技术用来验证地下水流动的方向和追溯地下水的来源,在水文地质勘察、水利工程防渗、地质工程涌水处理和查明矿井涌水来源方面有广泛的应用.相比于国际上示踪试验的应用,国内虽然在仪器设备上不相上下,但是在应用的广泛程度上差距很大.近年来示踪剂的自动化监测技术的进步使示踪试验在一些新的领域开展,例如研究平原地区岩溶含水层的流场,以及与天然示踪剂联用进行岩溶水系统的水文过程研究.由示踪试验计算得到平原地区岩溶含水层中地下水的视流速在数量级上为10~102 m·d-1,而地下河中的视流速为102~104 m·d-1.尽管从富水性上显示平原地区岩溶含水层的地下水赋存比较均匀,但是示踪剂的运移被严格限制在主径流通道中,很难发生侧向的弥散.相比于地下河系统,平原地区含水层中缓慢的流速和很好的富水性结合会产生强烈的稀释作用,这是开展此类示踪试验需要注意的重点.为此建议在平原地区开展示踪试验的最远距离一般不宜超过1km.鉴于示踪试验的重要性和南方大量地下河急需妥善管理,建议在水文地质普查中大量采用.     

含水层介质对石油类污染质的吸附特征研究

 东北某石油采区由于输油管道锈蚀而发生石油泄漏,对地下水造成了一定的污染,含水介质的吸附作用对石油类污染质的迁移转化具有重要影响.根据该地下水石油类污染场地水化学测试结果,结合其典型的地质及水文地质条件,通过吸附动力学和等温吸附实验,以最大吸附量、吸附速率、吸附动力学常数等为定量指标,分析该地区的含水层介质对石油类污染质的吸附特征.研究结果表明,含水层介质对石油类污染质的吸附动力学规律符合准二级动力学模型,吸附量与含水层介质的比表面积成正比,吸附作用主要为物理吸附作用;含水层介质对石油类污染质的等温吸附规律为非线性等温吸附;由Langmuir 模型结果可知,含水层介质对石油烃的吸附量及吸附速率由大到小顺序为粉土、粉砂、细砂.实验结果为研究石油类污染质在含水层的迁移转化规律及修复技术提供可靠的科学依据.     

水文地质层及内部物理化学属性的体视化

针对地下水三维可视化研究的实际需要,将水文地质层及其内部物理化学属性归纳为三类典型地学现象: 呈均质变化特征的现象;呈水平变化特征的现象;呈三维变化特征的现象,并采用不同的方法进行三维地学构模,在此基础上采用光线投射体绘制算法实现模型的体视化,从而为地下水的研究提供较好的可视化手段。     

广州市全城交通污染宏观仿真模拟研究

采用城市交通污染宏观高分辨率三维仿真模型,对广州市的主要道路路网的交通污染进行了数值模拟.讨论了路网线源强度的计算方法,并给出了广州市21.6 km×13.6 km范围内100多条道路的路网分布.为了能精细的反映污染物的分布扩散情况,采取Δx=Δy=50 m, Δz=20 m的高分辩率网格步长,使计算网格步长与主要道路的宽度具有同样的数量级.两个试算算例的结果表明,本文的城市交通污染宏观高分辨率三维仿真模型具有良好的可行性,进一步的研究将为研究和减低城市交通污染提供定性和定量的依据.     

城市周边度假地空间区位研究——基于北京城市中心距离变化的思考

以城市中心距离为描述指标,分析城市周边度假地开发区位的时空演变特征。案例选择以北京城市周边421个度假地为研究对象,以田野考察法、电话访谈法等手段确定各个度假地开发时间及准确地理空间位置,借助数学统计方法和地理信息系统工具测量421个度假地城市中心距离。变换城市中心距离搜索半径及分析度假地开发时序背景下城市中心距离变化特征,研究发现:北京城市周边度假地城市中心距离成倒"U"型距离衰减模式,绝大多数度假地分布于距市中心25 85 km范围内;受度假地开发模式及同种度假产品区位优势的影响,度假地的空间分布随着时间的变化向城市中心收敛发展,与国外大城市周边度假地向城市外延的区位演变特征截然不同。     

低渗透性含水层矿坑涌水量预测

针对低渗透性含水层矿坑疏干时,矿区地下水运动表现出明显的三维空间流场,而矿区外围地下水垂向运动不太明显,以二维平面为主,本文采用三维流和二维流藕合的数值模型来模拟地下水渗流,预测低渗透性含水层矿坑涌水量.结果表明方法是可行的,预测结果是可靠的.     

基于GIS技术与DRASTIC模型的民勤盆地地下水脆弱性评价

在研究区地下水资源评价的基础上,系统分析了其地质与水文地质条件,选取了对研究区地下水脆弱性影响最主要的7个因子,建立了DRASTIC地下水脆弱性评价模型.在利用GIS技术对各因子进行分级分析的基础上,对各因子分析结果进行加权叠加分析,得到了地下水脆弱性评价结果.结果表明:受地下水位埋深较浅、含水层介质较好、包气带中无厚层黏性土分布等的影响,地下水脆弱性总体较高,易遭受农业种植、生活污水及工业生产污水渗漏的污染.     

大连周水子地区海水入侵数值模型

针对大连市周水子地区滨海含水层的海水入侵状况,建立了一个非均质各向异性介质的三维变密度地下水数值模型.利用实际观测水位和浓度资料对模型进行校正和检验,以识别研究区含水层的水文地质参数.再利用校正和检验模型预测在考虑潮汐作用的条件下,研究区未来30年的海水入侵发展状况.预测结果表明,潮汐作用会加重研究区的海水入侵程度.本文模拟分析成果可为控制大连滨海地区海水入侵、实现地下水资源的合理配置提供理论依据.     

矿井涌水量预测三维数值模拟

为了准确预测矿井涌水量,保障煤矿安全生产,以鄂尔多斯巴彦淖井田为例,采用地下水三维数值模拟理论和方法,通过对研究区水文地质模型的概化,建立了巴彦淖井田矿井涌水量预测的地下水三维非稳定流数值模拟模型,并结合矿井生产进度,以工作面月回采进度为单位,模拟预测了丰水期和平水期两种情况下,各工作面不同进度期地下水位分别疏降至2煤层底时的涌水量。结果表明:在前10个进度期内,工作面最大涌水量为1 328 m3·h-1,正常涌水量为1 134m3·h-1.实践证明:该方法不但能正确刻画矿井水文地质条件,而且还能将矿井涌水量预测和矿井生产进度紧密结合起来,具有较高的精度。     

上海地区多含水层系统深部承压层降水诱发地层响应规律

软土地区多含水层系统承压层抽水存在越流现象，地下水渗流和区域地层变形响应规律复杂.基于某超深地下工程承压水抽水试验，采用数值方法研究软土地区多含水层系统第二、第三承压层降水的地质环境响应.建立了三维有限差分模型，考虑流固耦合效应和土体小应变刚度特性，模拟了不同埋深承压含水层抽水试验，对比分析各承压层抽水引起的承压水头降深和深层土体变形时空分布特性.结果表明，第二承压层水位降深较小，但引起的地表沉降更大；第二和第三承压层抽水引起降水层的压缩变形分别占地表沉降的56.18%和77.69%.主要原因为浅部土层压缩性高，相同降深条件下引起的土层竖向压缩量更大；且第二承压层与上部弱透水层的水力联系较强，越流作用明显，导致抽水引起的地下水水位降深在深度方向的影响范围更大.研究成果对后续超深基坑降水施工及环境变形控制具有重要的参考价值.     

宁夏吴忠韦州矿区新发勘查区水文地质特征

<正>新发煤炭资源勘查区位于韦州矿区北部,向斜构造盆地北端东翼丘陵水文地质区,水文地质条件与区域丘陵水文地质区条件相同,地下水的形成严格受地层岩性、构造和自然地理的控制。一、地下水赋存条件与分布规律向斜构造盆地东翼丘陵区内由二叠系和石炭系碎屑岩夹煤层组成,上覆第四系风成黄土状粉砂土,为透水不含水层。在苦水河流域地     

砂-基型生态脆弱区煤炭开采潜水位响应研究

"砂-基"型矿区内第四系潜水含水层直覆于基岩之上,缺失关键隔水土层,潜埋煤层开采容易导致潜水的严重漏失。以鄂尔多斯转龙湾典型矿区为例,运用Modflow建立三维水文地质模型,基于地下水位实测动态数据进行了模型识别验证与参数敏感性分析。结果显示:流场与水位变化与实际相符,降雨对于水文动态影响显著。分析了采后残余保护层厚度,预测了采后5年潜水水位分布。结果显示:高海拔基岩地区与河谷段水位变化较小;231采区山前冲积扇区域水位下降明显,最大超过40m且近潜水含水层底板;地下水位的长期剧烈下降对于河流流动和下游地下水补给有显著影响。研究成果对西部"砂-基"型矿区保水采煤与生态地质环境保护具有重要意义。     

矿山三维实体建模

采用大型矿床三维软件Surpac构建了凡口铅锌矿深部矿床地质数据库,建立起了该矿的地表三维模型、深部矿体(-320以下)三维实体模型、主要断层三维模型、巷道工程三维模型以及矿体块体模型;分别采用普通克立格法和距离反比法对矿体金属元素品位进行了估值,运用估值结果分别按各金属元素和各中段进行了储量的统计计算,并将计算结果与矿山实际勘探获得的储量结果进行了对比分析.实践表明,所建模型和品位、储量计算结果可靠,从而有效地实现了该矿山深部矿体、岩层、断层、井巷工程等地下空间体的三维可视化,并为矿山深部矿床的有效开采和勘探设计及施工奠定了坚实的基础.     

应用时间序列分析法模拟地下水资源系统

本文阐述了应用时间序列分析法模拟地下水资源系统的基本概念、原理和步骤,并列举了应用此法建立木里图地区地下水资源系统管理模型的实例.实例研究表明,应用时间序列分析法模拟地下水资源系统,进行地下水资源评价和系统管理简单、易行、省时、省力.对水文地质查勘和试验研究欠缺,含水层参数资料不足.但又积累有一定数量水文气象、开采量和地下水动态资料的地区尤为适宜.     

潘二煤矿沿Ⅳ勘探线地下水化学成分空间分布特征研究

准确掌握煤矿地下水水化学成分,查明不同含水层地下水的水化学类型和离子空间分布特征,对矿井突水水源快速判别和水害有效防治具有重要意义。文章基于潘二矿的地下水水质资料并结合矿井水文地质条件,采用Piper三线图和直方图对其地下水水化学空间分布特征进行分析。结果表明,在垂向上灰岩含水中的K^＋＋Na^＋、HCO3^-浓度和煤系水中的Cl-浓度随深度增加先减后增,煤系含水层中的SO1^2《浓度随深度增加而增加;水化学类型由HCO3·C1-Na＋K渐变为C1Na＋K。根据水化学成分的变化规律,可以区分各层突水水源,为正确判别矿井突水水源提供可靠依据。     

尉氏县城区地下空间利用地质环境适宜性评价

为了科学合理地开发利用城市地下空间资源,以尉氏县为例,分析影响冲积平原型城市地下空间利用的地质环境因素,以地形地貌、工程地质、水文地质为准则层,结合层次分析法确定权重,建立评价模型,并借助GIS技术,对研究区不同深度地下空间资源利用的地质环境适宜性进行评价.结果表明:研究区内影响地下空间利用的地质环境因素主要有地貌类型、土质均匀性、主持力层厚度、地下水埋深、地下水腐蚀性、含水层富水性.尉氏县中心城区浅层地下空间资源利用地质环境适宜性较差区占22.55%,中层适宜性较差区占12.18%.在适宜性较差区建设地下工程时,应采取有针对性的工程措施.通过评价尉氏县城地下空间资源利用的地质环境适宜性,可为冲积平原型城市地下空间资源利用提供地学支撑.