开封市深层地热水回灌试验分析与研究

针对开封市中心城区深层地下热水水位下降,出现降落漏斗,亟需人工补充地下水源的现状.依据该区水文地质特征,采用自然回灌方式,对地下1 200~1 400 m热储层进行人工回灌试验,监测回灌前后水位、水温及水质的变化,分析回灌对热储层的影响,计算注水渗透系数.研究结果表明,该区深层含水层回灌通畅,使用自来水回灌,对热储层水温、水质影响不明显.说明该区的深层地下水资源具有良好的回灌条件,建设回灌工程可以补充热储开采量,恢复或抬升地下水位,保持地下热水资源的可持续利用.     

李庄试验区水文地质参数的识别

本文根据李庄试验区地下水长期动态观测资料,建立了识別水文地质参数的数学模型。求解模型时应用了非线性规划方法,并对所求水文地质参数进行了验证,通过验征说明所建模型是合理的.利用非线性规划识别水文地质参数是可行的,其结果是可信的。     

基于熵权-模糊可变集理论的煤矿井突水水源识别

在阐述熵权法和模糊可变集理论的基础上,针对平顶山煤田首山一矿和十三矿4个充水水源中所提取的23个水样,构建了识别矿井突水水源的数学模型,并利用该模型对8个水样进行了来源识别。结果表明:各类充水水源中Ka~++Na~+,Ca~(2+),Mg~(2+),Cl~-,SO_4~(2-)和HCO_3~-等6项化学指标值在区间特定值附近出现的概率比较高,可用模糊可变集理论识别突水水源;熵权法计算的Ka~++Na~+和Ca~(2+)权重值分别为0.270 8和0.371 3,远高于其他指标的权重值,且其权重值之和占64.21%,说明两项指标在矿井突水水源识别中起主要作用;8组水样识别时,除水样8识别结果不符合实际外,其余均与实际类型相符,其准确率为87.5%;对于平顶山煤田来说,识别模型中的优化准则参数a选取2时,熵权-模糊可变集模型识别突水水源的准确性更高;应依据丰富的时空水质检测数据来建立模型并及时应用新的资料予以修正,以保证所建识别模型符合实际并与时俱进。     

煤矸石山对土壤污染的贴近度法评价

以焦作矿务局演马矿煤矸石山为对象,采集该处煤矸石及其周围的表层土壤,进行了重金属和pH值检测,并采用Euclid贴近度评价法,综合分析研究土壤的重金属（Pb、Zn、Cu、Cr、Cd）的污染,结果表明在距离矸石山一定范围内的土壤存在重金属超标现象,并且,土壤中重金属污染与距煤矸石山的距离成负相关。     

基于井下示踪试验的旧采空区水运移路径识别

为探明旧采空区水运移路径,避免矿井发生水灾事故,针对多煤层开采旧采空区垂向叠覆、平面交错等展布特征,以平顶山市香安煤业有限公司香安矿为研究对象,基于旧采空区压密程度和示踪试验探查其水力连通性,判识地下水的运移路径。结果表明：香安矿副井至井下涌水点间旧采空区水流速度为211.26～1 425.64 m/d,渗透系数为509.06～5 964.29 m/d,较高的旧采空区水流速度和极大的渗透系数证明了井下强径流通道的存在;旧采空区水运移路径由采空区渗流路径和巷道径流路径共同组成,旧采空区至22091风巷和九矿42机巷2个出水点以巷道径流路径为主,至-593 m泄水巷出水点以采空区渗流路径为主,至16150机巷外口出水点由巷道径流路径和采空区渗流路径共同组成,且前者占比大。研究结果可为类似矿井旧采空区水运移路径精准识别提供理论参考。     

基于PHREEQC反向模拟-聚类分析方法的矿井突水水源判别

采动条件下煤层底板复合岩层微观缝隙结构影响着下伏高水压含水层地下水的导升和渗流,其复杂程度对于煤层底板水害预测预警具有重要意义。以平顶山煤田东部3个相邻矿井提取的57组岩样为对象,基于SEM图像采集和N₂吸附试验的综合信息,选取岩层面积缝隙率、等效缝隙直径、缝隙面积分维值、比表面积、缝隙体积及其分维值为主控因子,利用熵权-TOPSIS数学模型定量评价了己_16-17煤层至寒武灰岩顶界面之间复合岩层微观缝隙结构的复杂程度。结果表明：己_16～17煤层底板复合岩层微观缝隙结构极简单、简单、中等、复杂、极复杂等级占比分别为25.00%、21.43%、39.29%、7.14%、7.14%,研究地段复合岩层的微观缝隙结构相对不复杂;4个岩段相比,岩层微观缝隙结构复杂程度量化均值排序为L₁～L₂灰岩段>L₅～L₇灰岩段>砂岩段>铝土质泥岩段,岩层微观缝隙结构复杂程度较好地反映了岩层缝隙发育程度。研究考虑了多因素对复合岩层的耦合影响,实现了复合岩层垂直段微观缝隙结构的定量分级分区判别,对精准刻画煤层底板复合岩层的含隔水层性能和科学指导煤层底板水害防治具有重要的意义。

     

基于遗传算法的水源热泵系统抽灌量优化配置

抽灌井设计是水源热泵系统设计中的关键环节之一,但目前对抽水量和回灌量的配置仍依据经验而行,导致运行成本较高。针对该问题,本文利用抽水和回灌现场试验资料,根据抽水井和回灌井的实际布局情况,建立了不同抽灌模式下水源热泵系统运行能耗最小的数学模型,利用遗传算法求解数学模型以实现抽灌量的优化配置。研究表明:水源热泵系统抽灌井施工完毕后,可根据水文地质条件及管道布局情况来优化配置其抽灌量,以实现低能耗运行;遗传算法具有适应性强、全局优化能力高和参数拾取方便的优点,可用于水源热泵系统抽灌量的合理调配;优化确定的以井5为抽水井、井1和井2及井4为日常回灌井、井3为备用回灌井,井5抽水量为90 m~3/h,井1、井2、井4回灌量分别为42.5 m~3/h、33.4 m~3/h、14.1 m~3/h,为生产中科学快速调度抽灌模式提供了依据。     

扩张岩溶裂隙的注盐酸试验研究

针对岩溶裂隙微小时含水层注浆困难的现状,开展了室内和现场的酸溶试验研究,以扩张岩溶裂隙宽度。研究表明,注盐酸的前10 min,盐酸与灰岩的反应最为剧烈且变化很快,到40 min以后反应基本稳定;盐酸浓度在20%左右与石灰岩岩芯反应效果最好;现场钻孔注酸后,钻孔涌水量显著增加,相对增加值在26.4%~133.3%之间。有关研究成果为提高岩溶微裂隙注浆量提供了理论保证。     

用耦合模型预测水文系列

本文分析了在预测水文系列时使用的互相关模型、自相关一维AR(P)及多维AR(P)模型的优缺点为克服这些模型之不足,文章提出了用既考虑变量互相关又考虑变量自相关及其随机性的耦合模型进行水文系列预测的方法。文章给出了耦合模型的一般形式,并用一实例说明了建立耦合模型的程序,希望对于生产有指导意义。     

沉积岩相地热水中亚硝酸盐增高机理探析

为探析开封沉积岩相地热田地热水中亚硝酸盐增高机理,根据29眼地热井的水质动态检测资料,分析了亚硝酸盐在平面及垂向上的增高趋势及超标情况．利用现场实测的31组“三氮”数据,研究了温度及混入空气时间对地热水中“三氮”质量浓度变化规律的影响．在上述研究的基础上。指出亚硝酸盐增高的机理为：由于地热水的大量开采,导致地热水赋存环境显著改变,或发生硝化作用或发生反硝化作用,致使亚硝酸盐增高。