基于GIS的淮南老矿区地下水环境特征及突水水源判别模型

摘要

煤矿突水水源的正确、快速识别是矿井水害有效防治的前提条件。地理信息系统(GIS)，是一个处理空间信息的高效的平台。建立基于GIS的突水水源判别模型，有助于煤矿突水水源的快速判别，具有重要的理论意义和现实意义。 本文在查阅分析国内外相关文献的基础之上，以淮南老矿区为研究对象，采用了理论分析和现场应用相结合的研究方法，系统收集并分析了老矿区多年的水文地质资料、地下水位资料和水化学资料。通过绘制主要含水层的水位变化曲线及等水位线图，分析矿区地下水的动态特征及各含水层之间的水力联系；在分析整个老矿区的水质特征基础上，以孔井为例，将SPSS软件Explore功能和GIS软件DTM分析功能结合起来，研究特征指标在各含水层之间及同一含水层内的分布规律，弄清研究区的地下水化学特征；考虑到水化学特征在不同块段上具有差异，以孔集井田为例，基于GIS建立分块段Bayes多类线性突水水源判别模型，并对模型进行回判检验和实例判别；基于GIS建立淮南老矿区地下水化学信息管理系统，便于整个老区突水相关信息的管理、使用，能够快速查询突水点相关的水化学信息、水文地质信息，为快速判别突水水源提供依据。研究表明： (1)矿区地下水位动态变化受大气降水的控制，亦受矿井排水的影响，局部亦受淮河水位的影响；本区灰岩水具有雨季集中补给，常年消耗的特点； (2)利用SPSS统计软件Explore功能从数值分布特征上筛选出主要突水含水层组间差异显著、判别能力强的4个水质指标，SO42-离子浓度、TDS、pH、总硬度；利用GIS中DTM功能绘制这4个特征指标的平面等值线，结果表明特征指标值在孔井东西部具有显著差异，结合水文地质条件、采矿活动等，平面特征进行了分析； (3)利用常规水化学指标，基于GIS建立的孔井分块段Bayes多类线性突水水源判别模型，综合反映了水文地质条件、人为采矿活动影响给水化学环境带来的影响，客观准确；经回判检验和实例判别证明该模型快速有效； (4)基于GIS建立淮南老矿区地下水化学信息管理系统，实现对水文地质资料、常规水化学资料及突水相关资料的管理，在该系统下能够快速提供突水水源判别所需要的各种信息。

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致谢

第一章绪论

1.1研究背景与研究意义

1.2国内外研究现状

1.3研究思路及研究内容

1.3.1研究思路

1.3.2研究内容

第二章研究区概况

2.1自然地理概况

2.1.1地理位置

2.1.2地貌、水系、气象

2.2地质与水文地质

2.2.1地质

2.2.2水文地质

第三章淮南老矿区地下水环境特征分析

3.1淮南老矿区地下水补、迳、排特征

3.1.1地下水的补给

3.1.2地下水的迳流

3.1.3地下水的排泄

3.2淮南老矿区灰岩富水性分区

3.2.1东部李二矿至毕家岗井田

3.2.2西部孔集井田

3.3淮南老矿区地下水化学特征

3.3.1老区主要突水含水层水化学特征

3.3.2孔井主要突水含水层常规水化学特征

3.4本章小结

第四章基于GIS的突水水源判别模型—以孔井为例

4.1井田概况

4.2井田地下水化学特征

4.3分块段Bayes多类线性突水水源判别模型

4.3.1 Bayes多类线性判别模型

4.3.2水质块段划分

4.3.3分块段Bayes多类线性突水水源判别模型

4.5本章小结4.4基于GIS的分块段突水水源判别系统

4.4.1建立原理

4.2.2操作过程演示

4.4.3系统应用

4.5本章小结

第五章基于GIS的淮南老矿区地下水化学信息管理系统

5.1 MAPGIS地理信息系统

5.1.1 MAPGIS简介

5.1.2 MAPGIS系统结构

5.2图形处理输入系统

5.2.1水文地质相关数据

5.2.2常规水化学相关数据

5.2.3突水资料相关数据

5.3属性数据库子系统

5.3.1系统界面

5.3.2系统功能

5.4空间分析子系统

5.4.1数据检索功能

5.4.2空间分析功能

5.5本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献