平遥二亩沟煤矿开采对洪山泉域岩溶地下水资源影响的数值模拟研究

摘要

山西是我国北方诸省中碳酸盐岩分布最多、最广的省份，同时也是煤炭大省。随着煤矿开采深度的加深，煤系地层上覆的含水层造成不同程度的破坏，煤系地层下伏的岩溶水已成为工业与城市、农村生活的主要供水水源。近年来，洪山泉域内煤矿开采排水对岩溶地下水环境产生较大影响，因此加强煤矿开采对洪山泉域水环境影响的研究具有十分重要的意义[1]。
　　本论文以平遥二亩沟煤矿为例，分析了洪山泉域及二亩沟煤矿井田地质和水文地质条件，考虑对11号煤层带压区采取降压疏水措施[2]，选取了洪山泉域的一个子区域部分作为此次的研究区域，在系统分析地下水数值模拟方法的基础上，运用有限差分法，采用三维非稳定流数学模型对研究区地下水系统进行了数值模拟。首先应用Visual modflow建立水文地质概念模型和数学模型[3]，对研究区域地下水动态变化进行了评价;其次用该水流模型预测二亩沟煤矿采取岩溶水疏排措施对洪山泉岩溶地下水的影响，为煤矿开采与洪山泉域岩溶地下水资源的保护提供依据[4-5]，为区域地下水资源的科学管理提供了有意义的参考。主要研究内容有:
　　第一前期进行项目背景下的野外水文地质调查及项目周边范围的取用水情况调查，并收集相关的地质及水文地质资料。
　　第二在调查和分析资料的基础上，概括总结和阐述二亩沟煤矿井田和洪山泉域研究区的自然地理、地质和水文地质条件等。概化研究区水文地质特点，提出研究区水文地质概念模型。建立研究区非均质三维非稳定流数学模型，利用有限差分法进行数值求解。
　　第三根据实际水文地质特征离散研究区域，对目标含水层的渗透系数、弹性释水系数等水文地质参数进行分区，利用背景项目调查和实测资料进行模型识别和校验，经过识别与检验的地下水数值模型可直接用于研究区地下水的动态预测。
　　第四利用以上的水流模型，预测了当二亩沟煤矿开采11号煤层采取了对带压区疏排奥陶系岩溶水措施时研究区域岩溶地下水动态变化的影响:即在二亩沟煤矿井田中东部突水系数0.06-0.07MPa/m之间的地段布设1口疏水井进行降压，100d后形成以疏水井为中心的降水漏斗，漏斗中心的水位降深约为32m，影响面积约为5.34km2;150d后漏斗中心的水位降深约为54m，影响面积约为13.29km2。并做出相关预测结果分析、提出建议和岩溶水保护措施。

目录

声明

摘要

英文摘要

第一章 绪论

1．1 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容及技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线框图

第二章 项目概况与地质概况

2．1 地理位置与交通

2．2 项目概况

2．3 气象与水文

2．3．1 气象

2．3．2 水文

2．4 地形地貌条件

2．5 井田地质条件

2．5．1 地层

2．5．2 含煤地层

2．5．3 构造

2．6 井田水文地质条件

2．6．1 主要含水层

2．6．2 主要隔水层

第三章 研究区地质及水文地质条件

3．1 洪山泉域概况

3．2 研究区地质条件

3．3 研究区水文地质条件

3．3．1 区域主要含水层

3．3．2 区域主要隔水层

3．3．3 区域地下水补径排条件

3．4 岩溶水系统

3．4．1 补给条件

3．4．2 径流条件

3．4．3 排泄条件

3．4．4 洪山泉域岩溶水资源量

3．4．5 洪山泉域岩溶水开发利用现状

3．5 本项目与洪山泉域关系

3．6 井田范围内奥陶系岩溶水带压现状分析

第四章 煤层开采对岩溶水流场的数值模拟计算

4．1 Visual Modflow软件简介及其数值计算原理

4．1．1 Visual Modflow软件介绍

4．1．2 Visual Modflow数值计算原理

4．2 水文地质概念模型的建立

4．2．1 目标含水层结构特征

4．2．2 含水层结构及水力特征概化

4．2．3 模型边界特性

4．3 数学模型的建立

4．4 模型空间与时间离散

4．4．1 模型网格离散

4．4．2 时间离散

4．5 模型资料整理及参数确定

4．5．1 边界条件和初始条件处理

4．5．2 源汇项处理

4．5．3 水文地质参数的确定及其分区

4．6 初始流场确定

4．7 模型识别验证

4．7．1 模型识别

4．7．2 模型验证

4．8 模型预报与预测

4．8．1 疏放水假设

4．8．2 预测结果

第五章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

致谢

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