长沟峪煤矿急倾斜煤层群裂隙演化及渗流规律

以北京长沟峪矿区急倾斜煤层群为工程背景,利用离散元方法分析计算煤采动影响下覆岩裂隙场演化以及降雨入渗规律;随着急倾斜煤层群分部开采,采动裂隙场存在顺序叠加现象,采动影响下覆岩裂隙分布复杂性呈现非线性递增趋势,并逐步形成裂隙演化阻水机制。利用分形理论计算张开裂隙与闭合裂隙的分布维数,得出裂隙闭合率与采空区入渗量之间存在非对称曲线关系,并且入渗量变化滞后于阻水结构的形成。     

采空区位置对高陡硬质岩斜坡变形影响研究

地下采矿是影响斜坡变形的因素之一,采空区的位置影响斜坡变形程度。通过对3个采动斜坡坡体结构和采空区位置进行总结分析,并以永晟煤矿为研究对象,采用颗粒流软件(PFC^2D)模拟2次开采形成采空区的过程,研究了采空区右侧边界距坡肩不同距离D（向坡内为负）对高陡硬质岩斜坡变形的影响。研究结果表明：采空区覆岩沉降曲线近似“U”型,随着D的增大,沉降范围先不变后扩大,覆岩面向临空面的横向变形更明显,且覆岩受扰动范围逐渐增大;随着第二次开采的进行,陡崖部位岩体迅速变形,D>-50 m时陡崖部位岩体产生的变形远远大于D≤-50 m时产生的变形。研究提出永晟煤矿后续开采应满足D<-50 m,同时为此类高陡硬质岩斜坡下的开采区间提供参考依据。     

唐山丰南区地下水丰枯季埋深空间变异性分析

探究丰南区丰枯季地下水埋深空间变异规律,为地下水资源管理和调度提供指导。本文基于2001年和2014年丰枯季地下水埋深实测数据,运用地统计学方法,结合GS+和GIS软件,分析了淡水区潜水和咸水区承压水丰枯季地下水埋深的空间变异规律。结果表明：淡水区和咸水区丰枯季地下水埋深空间变化范围较大,丰枯季最大埋深差距明显,最小埋深差异不大,14年间埋深呈增加趋势,其中淡水区和咸水区枯季的最大埋深分别增加23.82 m和36.82 m。不同时期地下水埋深具有中等空间变异强度,空间变异结构可用球状模型进行描述,空间相关距离随年份呈减小趋势;空间分布趋势呈现出南深北浅,带状分布规律;随着人类活动增加,地下水开采量增大引起的采补失衡愈发明显,造成地下水埋深不断增大,补给修复效应减弱,人类可利用地下水的埋深段持续下移。通过研究探明丰南区地下水埋深丰枯季变化规律,可在压采稳产目标下,为地下水开采利用上的优化调控和作物种植结构的优化调整提供理论依据。     

基于GMS的北京市朝阳区地下水环境数值模拟与预测分析

为研究北京市朝阳区地下水压采过程中硝酸盐污染发展趋势,基于近年来地下水观测资料及钻孔资料,利用地下水数值模拟软件GMS,建立地下水水流和溶质运移耦合模型,对研究区地下水硝酸盐的迁移扩散进行了数值模拟,并分别预测了5 a后在丰水年、平水年和枯水年三种情景下硝酸盐的分布状况和浓度变化趋势.研究表明:地下水压采过程中,研究区...     

深埋高地应力引水隧洞节理围岩稳定性研究

在深埋隧洞开挖过程中,高地应力和结构面发育是控制洞室围岩稳定的关键问题。针对深埋高地应力引水隧洞节理围岩稳定问题,以新疆某深埋高地应力引水隧洞为工程依托,利用水压致裂法和三维水压致裂法对地应力进行现场监测与分析,采用离散元软件3DEC模拟围岩应力场、塑性区以及位移场的变化情况,研究了深埋高地应力下引水隧洞节理围岩的稳定性问题。结果表明:实测得最大主应力在12.4~12.9 MPa范围内,模拟得洞室附近出现0~2.1 m的塑性区,最大位移值为25.1 mm,最大压应力为13.2 MPa,最大拉应力为1.32 MPa,洞室的侧墙和拱底部位的塑性区、位移值较大且出现局部小范围拉应力。结合本文具体工况和实测地应力资料,通过强度理论的方法进行岩爆分析研究,由Russenes岩爆判别式得无岩爆发生,节理岩体处于稳定状态,但随节理裂隙发育,侧墙和拱底易出现破坏,建议采用2.5 m锚杆进行加固。模拟结果与实测结果较为一致,研究成果为工程施工提供参考。     

济南市区地下水埋深动态变化及其成因

应用统计学和水均衡原理对济南市区1997—2016年地下水水位实测数据进行分析,研究济南市区地下水埋深动态演变特征及其成因。结果表明：近20年来市区地下水埋深增大趋势得到明显遏制,目前地下水埋深呈稳健减小趋势,市区平均埋深减小2.527 m,多年平均减小速率为0.133 m/a,地下水埋深减小率空间变化特征表现为由东北向西南衰减,其中,历下区党家庄镇区域地下水埋深减小率最高达到0.667 m/a,长清区张夏镇区域地下水埋深增大率最低为0.115 m/a;地下水埋深与降水补给和人工开采直接相关,地下水埋深年内变化呈季节性波动,历下区位于地下水补给区,对补给或开采的响应程度表现最为敏感,而位于地下水排泄区的天桥区响应程度最为缓慢;在2003年采取大规模节水保泉措施后,地下水开采量减少约3亿m3/a,市区地下水蓄变量由2003年以前的负均衡(-2.7亿m3/a)转变至2003年以后的正均衡状态(0.8亿m3/a),行政干预措施效果明显。研究成果可为制定节水保泉方案措施提供科学依据和技术支撑。     

GMS在矿坑涌水对区域地下水环境影响分析中的应用

GMS软件是一套专门用于模拟孔隙介质中地下水流动的三维有限差分数值模拟软件。根据研究区水文地质条件,通过GMS地下水数值模拟软件,搭建矿区地下水数值模型。应用模型,预测在矿区正常生产条件下,矿坑排水造成矿区及周边地下水水位的变化,分析水位下降周边地下水环境影响。并预测矿停采后地下水水位恢复到初始状态所需时间,为环保措施的制定提供依据。     

滇中引水工程香炉山深埋长隧洞主要工程地质问题

香炉山深埋长隧洞是滇中引水工程总工期控制性工程,隧洞总长62.596 km,最大埋深1 450 m,具有线路长、埋深大、勘察研究范围广、地质构造背景与岩溶水文地质条件复杂、地下水环境影响敏感等工程特点。勘察期通过大范围线路比选和综合勘察测试研究,逐步选定了隧洞线路并基本查明其工程地质与水文地质条件,对隧洞高地震烈度区抗震与穿越活动性断裂抗断问题、涌突水(泥)与地下水环境影响问题、高地应力与硬岩岩爆及软岩大变形问题、高外水压力问题及穿越煤层、膨胀土特殊岩土工程地质问题等进行了深入分析,为隧洞工程设计、施工提供了可靠的技术支撑,为类似深埋长隧洞的相关研究提供参考。     

地下水活动对采空区覆岩移动影响机理分析

目前在采煤覆岩移动研究方面较少考虑地下水活动的影响,但地下水流失也能引发显著的覆岩移动,且两者在某些区域可共同存在。通过分析采空区覆岩移动的基本形式及含水覆岩层内水通过裂隙时对覆岩的作用等,阐述了地下水活动对采空区覆岩移动的影响机理,认为一定条件下含水覆岩层内的水活动对采空区覆岩移动具有"帮助"作用,在其长时间作用下可引发更大范围、更大程度的覆岩移动变形或局部突发性塌陷。     

南水北调中线工程通水后郑州市地下水埋深变化研究

为了评价南水北调中线工程通水对郑州市地下水埋深的影响，采用地统计学方法和主成分分析法，分析南水北调中线工程通水后郑州市5个城区浅层和中深层地下水埋深时空变化及影响因素。结果表明：南水北调中线工程通水后，浅层地下水埋深空间相关性随时间呈减弱趋势，空间变异性主要受结构因素的影响；中深层地下水埋深的空间相关性随时间明显减弱，由强烈相关减弱为中等相关，且随时间推移，小尺度随机因素发挥的作用越来越大；2015—2019年，研究区地下水位有不同程度的回升，枯水期浅层地下水平均埋深减小0.63 m、丰水期减小2.37 m,地下水埋深为10～20 m的分区面积明显增大，地下水埋深大于40 m的分区面积明显减小；枯水期深层地下水平均埋深减小5.15 m、丰水期减小21.04 m,地下水埋深小于40 m的分区面积明显增大，地下水埋深为40～60 m的分区面积明显减小；影响浅层和中深层地下水埋深变化的因素为调水量、开采量、用水量和降水量，南水北调替代水源对研究区地下水位稳定恢复起到主导性作用。     

煤矿开采导水裂隙带发育对潜水水位影响研究

为定量阐述采煤导水裂隙带发育对潜水含水层的影响,在分析采煤导水裂隙带发育形成机理的基础上,依据采煤导水裂隙带发育对潜水含水层的影响进行分类研究,按照对潜水水位影响的程度分为两类模式。基于这两种分类模式,以锦界矿区为研究对象,建立考虑导水裂隙带发育的地下水数值模拟模型,利用大量实测水位反演出导水裂隙带影响下各分区垂向渗透系数值变化序列,以此反映导水裂隙带发育对潜水含水层的影响。通过构建的地下水数值模型计算表明,在分类模式二条件下,由于导水裂隙带导通潜水关键隔水层构成垂向渗漏通道,隔水层垂向渗透系数显著增大,潜水水位形成大范围地下水降落漏斗。开采前10年最大降深值28 m,降深大于20 m的影响严重区域面积约为2.56 km~2,开采后20年,潜水位最大降深达到32 m。     

长治市地下水资源存在的问题及保护对策

通过对长治市地下水资源成因和开发利用现状的分析，认为该市的上党盆地地下水资源处于超量开采状态，并就该市地下水资源开发利用中存在的水位下降、污染严重和采煤对地下水的影响问题进行了分析，提出了合理开发利用对策。     

采煤对地下水资源与环境的影响分析——以山西太原西山煤矿开采区为例

以太原西山煤矿集中开采区为例,从水量水质两方面分析煤矿开采对地下水资源与环境的影响。结果表明,随着西山矿区浅层煤炭资源开采的逐步枯竭和开采技术水平的完善,煤炭开采在向下煤组延深的同时,强度也不断增大。浅中层地下水逐渐被疏干,深层岩溶水因采煤排水转化为矿坑水,岩溶大泉的补给量随之减少,而矿坑突水又增大了岩溶泉域的排泄量,造成岩溶泉水位的降低甚至泉水的断流。在采空区,地表径流通过因采煤而造成的裂缝与塌陷地带,大量渗漏入矿井中,从而使地表径流量减少,改变了地下水系统与地表水系统的补排关系。采煤产生的酸性矿坑水及固体废弃物随着地下水而迁移,造成了地下水环境的污染,治理难度加大。老窑水的存在对水资源的开发利用造成了一定的风险。     

原阳县地下水开采及保护对策

原阳县地下水分为浅层水、中深层水和深层水,分析了三种地下水的分布情况、水质状况和存在的问题,尤其是浅层水总硬度含量超标的问题。经过计算,适合开采利用的中深层地下水允许开采量约为3万m3/d。提出了原阳县水源地开采和水资源保护的对策:建立健全水源地的保护机制,建立卫生防护带,制定水源地生产井的施工工艺,做好水源地开采监测工作等。     

小岭村改造项目对济南泉域小岭强渗漏带的影响

为了解小岭强渗漏带特征及小岭城中村改造项目对强渗漏带的影响,采用野外试验、遥感解译及电法勘探等方法,分析了小岭强渗漏带地形地质、植被覆盖度等,并计算了项目建设前后的地下水入渗量,结果表明:小岭强渗漏带东部地势高于西部地势;第四系覆盖层厚度较薄,在0~2.5 m,下部为基岩界面,地下水补给能力较强;植被覆盖情况较好,以中覆盖度和中低覆盖度植被覆盖为主,占整个流域面积的65.82%;按照多年平均降雨量计算,完全自然条件下,小流域地下水入渗量为95.13万m³/a,现状开发利用条件下地下水入渗量为85.92万m³/a,现状条件下地下水入渗量减少9.21 万m³/a,减少量占自然条件下地下水入渗量的9.68%;小岭村改造项目建设前后硬化面积减少0.026 km²,地下水入渗量增加0.62万m³/a,表明该项目有利于泉域补给区地下水入渗量的增加。研究结果对济南泉域保护和实现济南地下水资源保护与可持续利用具有重要的实际价值和意义。     

基于水资源优化配置的地下水可开采量研究

摘要：水资源开发利用格局改变将会导致地下水补排关系发生变化，针对此问题，本文通过系统分析水资源优化配置模型和地下水数值模拟模型的数据交互关系，将二者进行耦合迭代计算规划年地下水可开采量，并将其应用于新疆鄯善县。计算结果显示，随着规划年水资源优化配置及开发利用格局改变，当地地下水可开采量和超采量分别由现状年的23469万m³和18592万m³衰减到2030年的13730万m³和0万m³，较好地解决了规划年地下水可开采量的准确量化难题，可作为地下水资源开发利用和保护的依据。此方法可供其他类似地区参考和借鉴。     

黑龙江杜尔伯特县节水增粮行动项目地下水资源分析与预测

在对节水增粮行动项目区的地质、水文地质条件进行研究的基础上,进一步分析了杜尔伯特蒙古族自治县节水增粮行动项目区地下水的补给条件和动态特征,对潜水和承压水资源量分别进行计算,对2015年进行供需平衡分析,采用开采强度法对地下水开采进行预测分析计算,采用水位恢复法预测地下水状况。计算结果表明:论证单元区地下水补给资源量为12 320.25万m3/a,可开采资源量为10 472.26万m3,总需水量为8 719.4万m3,需水量小于可开采量,各论证区可开采量均有剩余。采用开采强度法对水源地进行水位降深预测,在无补给且连续24天开采情况下,最大水位降深为1.82m,平均水位降深1.37m。从停止开采的24小时内动水位恢复迅速,从第10天以后水位回升缓慢,到第120天基本回复至初始状态。     

淮北采煤塌陷蓄水区地下水流场分布特征分析

为了解淮北采煤塌陷蓄水区地下水分布规律,在充分收集研究区已有相关成果资料的基础上,从研究采煤塌陷区域含水层结构变异入手,运用Visual Modflow软件对研究区地下水流场变化特征进行模拟、分析。结果表明：1）煤层完全开采情况下矿坑不再排水,因采煤矿坑排水而下降的松散层孔隙水水位在降雨补给和河流补给的作用下将逐渐回升,但基本无法恢复至采前水平;2）裂隙岩溶水接受塌陷区湖泊地表水和松散层孔隙水通过垂向网络型导水裂隙带不断入渗补给,导致研究区域裂隙岩溶水水位上升和溢出而形成多个局部水丘。闭坑后采煤塌陷蓄水区地下水流场分布规律研究成果可以为类似采煤塌陷蓄水区地下水资源综合利用提供参考。     

新疆玛纳斯河流域典型剖面地下水位动态分析

新疆玛纳斯河流域是水资源开发力度较大、经济发展水平较高的地区。对玛纳斯河流域13眼监测井组成典型剖面的2010年-2014年监测数据进行趋势性分析得出,整个监测剖面地下水位呈持续下降趋势,上部冲洪积平原单一潜水区地下水位下降速率为0.65~0.83m/a(平均0.74m/a);中部潜水溢出带地下水位下降速率为1.12m/a;冲积细土平原区上部、下部地下水位下降速率分别为0.59~3.07m/a(平均1.77m/a)和0.35~3.98m/a(平均2.41m/a);地下水位年下降速率由上游至下游呈增大趋势。在年内变化上,冲洪积平原单一潜水区埋深变化为"降-升-降";潜水溢出带及以北区域为"升-降-升"。地下水动态类型除上部冲洪积平原单一潜水区为入渗-径流型外,潜水溢出带至冲积细土平原区均为开采型。区域地下水位持续下降使现状地下水埋深(5.89~67.46m)远大于6.0m荒漠化临界埋深,生态环境面临恶化。通过对石河子市、玛纳斯县水资源利用分析得出,地下水位持续下降的因素是地下水超采、区域水资源高效利用使地下水补给量减小双重作用下形成的。提出必须科学规划用水,缩减灌溉面积和地下水开采量,开展生态补偿机制,使流域经济社会可持续发展。     

基于数值模拟及可开采系数法的广花盆地地下水可开采量研究

使用数值模拟法(GMS模拟软件)及开采系数法计算广花盆地的可开采量,以合理地评价广花盆地地下水资源及可开采潜力,防止地下水过度开采及由此引发的地质灾害。结果表明:构建的地下水水流三维数值模型可为研究区提供合理的地下水水流模拟结果,在整个模拟期共730 d中,第60、180、540和730 d的标准化残差均方根分别为4. 996%、4. 043%、6. 517%、6. 787%。以可开采水位最大降深5 m作为岩溶含水层抽取水量的约束条件,数值模型计算得到的地下水可开采量为12 997. 78×104m3。采用可开采系数法计算得到的地下水可开采量为14 015. 10×104m3。两种方法的计算结果相对误差为7. 3%,两种方法相互验证,结果较为可靠,最后提出广花盆地应急备用水源地地下水管理目标及措施。