徐州东部废弃矿井地下水流场演化模拟初探

以徐州东部废弃矿井为例,太原组灰岩含水层为研究对象,通过建立废弃矿井地区地下水流系统模型,运用数值模拟技术对区域地下水流场演变过程进行研究,揭示矿井废弃地区地下水流场演化的一般规律为:煤矿关闭前,为满足生产生活需要,矿井进行大量排水、抽水工作,矿区形成若干降落漏斗,如位于矿区西部的青山泉煤矿和北部的韩桥煤矿内均存在大面积降落漏斗,中心水位低于-25 m。受水力梯度影响,地下水向低洼的矿坑处汇集,原生地下水流系统遭到破坏。矿井闭坑后,原有排水系统全部停止工作,地下水位缓慢回升,降落漏斗逐渐减小,根据模型模拟结果,发现水位回升速度随矿井关闭时间的增加而减慢:在矿井关闭第1年内,水位回升速度较大,为1.14 m/a;关闭第3年时,水位回升速度减少至0.165 m/a;矿井关闭10年时,地下水最高水位为-16.55 m,从关闭第3年至第10年的7年时间内,水位回升速度仅0.039 m/a,矿区地下水流系统得到恢复,模拟区最终形成自北向南的近似稳定的地下水径流场。     

纳林河矿区某大型矿井地下水环境影响数值模拟研究

矿井采煤对地下水环境的影响主要为对具有供水意义的含水层水位及水量产生影响,确定采煤引起地下水水位降及漏失量是煤矿地下水环境影响评价的关键。以纳林河矿区某大型矿井为例,运用Visual MODFLOW建立模拟区地下水流数值模型,利用实测流场和长观孔的动态观测资料识别和验证数值模型,利用模型来预测采煤对第四系-白垩系含水层水位及水量的影响。模拟结果显示:前25年采煤引起地下水最大水位降为3.6 m,引起地下水的漏失量最大为141.87万m^3/a,占矿井涌水量的29.88%;利用矿化度法确定的越流量占矿井涌水量的6.39%~34.89%,模拟结果基本合理,可作为矿井采煤对地下水环境影响的研究依据。     

湛江市地下水流场演变特征

文章研究了湛江市50年来的地下水流场变化特征，得出以下结论：市区中、深层承压水经过近50年的集中开采．已形成了以人工开采区为中心的区域水位降落漏斗；浅层水一直未作为集中供水水源，未形成区域水位降落漏斗。影响地下水流场变化的因素主要为开采量，其次为地下水的开采方式及水文地质条件。     

宁河南部地区地下水流场特征研究

宁河南部地区地下水资源较丰富,过去无规划开采地下水造成该地区地下水位下降,引发了诸如地面沉降、降落漏斗形成和扩展、水质恶化等一系列的环境地质问题。加强区域地下水管理,抑制地下水无序开采,合理开发利用地下水势在必行。通过区域地下水位测量,结合水文地质条件绘制各组地下水流场图,对区域地下水流场特征进行研究。结果可知:第Ⅰ含水岩组潜水、微承压水受地表水体控制比较明显,整体水位差距不大;深层含水层流场受区域地下水开采量的控制,Ⅱ、Ⅲ含水岩组在区域东北部存在水位降落漏斗,整体流场南西—北东;Ⅳ含水岩组在区域东北部和东南部为低水位区,整体流场由西向东南、东北一带径流。Ⅴ含水岩组在中部为水位低值区,北部、南部为水位高值区,整体流场由南部、北部水位高值区流向中部低值区。     

黄河三角洲地下水动态变化及其与地面沉降的关系

为了分析黄河三角洲地下水动态及其与地面沉降的关系, 利用多年地下水和地面沉降监测数据, 发现黄河三角洲广饶县和东营区的地下水动态变化剧烈且地面沉降严重, 含水层多处于超采状态, 浅、深层地下水降落漏斗先后出现.深层地下水降落漏斗中心水位下降速度达2~3m/a.近年来, 东营和广饶地面沉降漏斗中心沉降量和速率分别为155.1mm、28.2mm/a和356.0mm、64.7mm/a.借助GIS技术及数理统计法, 发现深层地下水降落漏斗与沉降漏斗空间耦合良好, 深层地下水位与地面高程呈线性正相关, 相关系数为0.92, 深层地下水过度开采已成为影响沉降的最根本因素.井灌区第三粘性压缩层成为地面沉降主要贡献层, 且深层地下水降落漏斗中心的地下水位已低于第三承压含水层临界水位, 沉降趋于严重.      

南梁煤矿多煤层开采地下水系统演化规律

煤层开采对所在矿区地下水系统有着重要影响.以往研究单煤层开采对地下水系统的影响较多,而对多煤层的影响研究甚少,特别对于我国西部缺水矿区.以南梁煤矿为例,运用地下水系统演化理论和岩石力学模拟等,对该矿井水文地质结构、矿井涌水变化规律、矿井地下水流场演变、矿井地下水化学成分变化等方面进行了综合分析研究,重构了多煤层开采条件...     

岩溶区线性工程影响下的地下水监测及数值模拟研究——以广州市金沙洲为例

以广州市金沙洲地区的水文地质条件及地下水位监测结果为基础,应用地下水数值模拟FEFLOW 软件建立了金沙洲地区的地下水系统的数值计算模拟模型。模拟结果表明:（1） 高铁金沙洲隧道施工降水是引起金沙洲地下水流场变化的主要原因,高铁隧道施工大量抽排地下水时,地下水位变化形成以抽水点为中心的降落漏斗;（2） 随着抽水量的加大,形成水位下降漏斗及地下水强径流排泄带,加速地下水对泥沙的搬运动力,增大对岩土体结构的冲刷作用,使与岩溶管道连通的土洞及覆盖层稳定性受到破坏,从而导致地面塌陷的发生;（3） 随着地下水水位的下降,金沙洲一带的软弱淤泥土容易出现排水固结沉降和失托沉降,从而产生地面沉降灾害。      

基于Visual Modflow方法的某矿井涌水量预测研究

矿井涌水量一直是制约矿井安全生产的重要因素,目前矿井涌水量的预测方法多种多样。本文在分析某铁矿区地质构造、岩性特征以及水文地质条件的基础上,利用可视化软件Visual Modflow对研究区地下水进行数值模拟。重点分析了模型边界条件、含水层水文地质参数。通过多次调整模型参数,实现模拟计算结果与观测值较好地拟合,模拟结果表明:5 a和10 a后随着随开采面积的增大,模型水位降落漏斗明显扩大,矿井涌水量也明显增大,当地天然渗流场被破坏,影响矿区周围居民生活用水,应采取必要的防渗措施,减小周边水位的下降幅度,为矿区地质环境保护提供科学依据和理论指导。     

下辽河平原新近系地下水开采的动态变化特征

新近系地下淡水是下辽河三角洲地区的盘锦市和辽河油田主要供水水源。地下水处于封闭到半封闭环境，包括明化镇组(Nm)和馆陶组(Ng)两个含水岩组。天然状态下，地下水位接近或高于地表；开采条件下，地下水位逐年下降，形成区域性降落漏斗，地下水流场均发生显著变化，形成汇向开采区的向心流场。开采明化镇组地下水为主的盘东水源地，开采初期水位下降速率为1.61～5．19m／a，至1996年降至0．63～1．03m／a；馆陶组地下水为主的各水源地，开采初期水位下降速率为2．10～4．21m／a，至1996年减至1．49～2．05m／a。这是由于地下水流场变化，导致明化镇成水体内侵和下移所致，该地地下水中Cl^-的不断增高也证明了这一点。至1998年。平面上，成水体每年增加3．18km^2，盘东水源南部，成水体内侵速率已达每年220m。垂向上成水体年下移速率一般每年0．5～1．67m。进行新近系地下水动态特征和演化趋势研究，将为合理开发利用宝贵的淡水资源提供科学依据。     

基于MODFLOW的闭坑矿井水位回升预测

随着浅部煤炭资源枯竭及国家供给侧结构调整,我国闭坑矿井数量呈逐年增加趋势。矿井闭坑后停止抽排地下水,地下水位不断回升直至与区域地下水位平衡,会对邻近生产矿井产生威胁。以淮北闸河矿区岱河煤矿为研究对象,利用Visual MODFLOW软件对矿井闭坑后水位动态回升过程进行了预测分析。研究结果表明:矿井闭坑后,随着时间延长地下水位逐步回升,回升速度前期较快,后期减慢,揭示出区域地下水径流场对矿井水位回升具有明显的影响,得出了水位随时间动态变化过程,地下水回灌时间约2 000 d,研究结果为邻近生产矿井防治老空水提供了依据和参考。     

大庆西部地下水位降落漏斗区水资源人工调蓄方案

对地下水资源的长期大量集中开采形成了区域性地下水位降落漏斗,地下水的超采引发了一系列环境地质问题。利用降落漏斗区腾空的地下储水空间进行水资源的人工调蓄可使地下水位得到恢复。以地下水为主要供水水源的大庆市目前已形成了东西两个大的区域性地下水位降落漏斗,必须进行地下水人工调蓄。设计并模拟了现状开采、逐年压缩分别在现采和压采基础之上进行人工回灌等4种人工调蓄方案,对大庆西部地下水位降落漏斗区进行水资源人工调蓄。结果表明,压缩开采和人工回灌均可加速降落漏斗区地下水位的恢复,在逐年压缩地下水开采量5%的情况下实施人工回灌（0.45×10⁸m³/a）,地下水位恢复效果最明显,到2010年末,漏斗中心地下水位可回升7.7~10.3 m。     

广西平南某矿区岩溶地下水连通试验研究

广西平南某矿区在人工疏水过程中地下水位持续下降,形成以采区为降落漏斗、周边地下水向采区径流排泄的地下水流场。位于矿区东侧的秦川河成为危及矿区施工安全的最大隐患。为了查明矿区岩溶地下水径流途径、径流特征,进而了解矿区采矿排水的主要来源及周边地表河的影响,在矿区周围进行了地下水连通试验。试验结果表明:矿区岩溶含水介质渗透性差异较大,含水层各向异性明显;矿区北部、东南部存在连通性较好的地下水径流带,北部流速为0.3 ~ 20 m/h,东南部流速为3.72 ~ 98 m/h;矿区南部、西南部与周边地下水连通性较差,与矿区以南的浔江存在地下分水岭;矿区东部一采区矿坑排水主要来自东侧秦川河渗漏补给及北部地下水侧向径流补给,矿区西部二采区矿坑排水补给来源为北部地下水侧向径流及大气降水。因此,采矿疏水过程中应及时掌握秦川河水位变化情况,采取帷幕等有效手段对水害进行治理,以确保生产安全。      

Modflow在新疆博州地下水资源评价中的应用研究

地下水过量开采已经引起新疆博州平原区地下水位持续下降,降落漏斗逐年扩大,艾比湖湿地萎缩以及一系列环境问题。在分析平原区水文地质条件的基础上,建立了博州平原区水文地质概念模型和地下水流数学模型。进一步利用Processing Modflow建立了平原区地下水数值模拟模型,并利用地下水位长期监测资料对模型参数进行了识别验证,使模型具有较好的模拟仿真度。利用识别后的模型预测了在两种开采方案下,研究区地下水位变化情况,结果可知:在地下水均衡分析的基础上, 2014年博州平原区地下水补给资源量为58 775×10~4 m~3/a,若维持现状开采,地下水水位将持续下降,形成更大的降落漏斗;提出将地下水开采量减少到40 000×10~4 m~3/a,可作为博州平原区适宜的地下水开采量,有助于区域地下水位得到逐渐恢复。     

变异条件下内蒙古呼包平原地下水演化趋势

重点探讨气候变异对内蒙古呼包平原地下水资源、地下水流场和动态的影响。在介绍呼包平原水文地质条件的基础上,运用地下水模型软件PMWIN 5.1建立了研究区双层地下水流模型,并根据1998年地下水动态观测和统测资料对模型进行识别。通过对近51 a降水量的分析,确定将连续出现的2个特枯年作为地下水的变异条件,运用地下水模型对变异条件下地下水状态进行模拟,结果表明：2年间对地下水的严重超采,使地下水亏空量达75 296.34 万m³,潜水和承压含水层的地下水位大幅度下降,潜水位最大下降4 m左右,承压水位最大下降17 m左右;漏斗中心主要集中在开采量大的呼和浩特和包头市区。     

靖安水源地地下水流模拟与预测

地下水数值模拟是地下水资源评价的重要方法之一。应用GMS软件建立靖安水源地的地下水流数值模型,利用该模型对设计的不同开采方案进行模拟,预测降水保证率95%条件下各方案开采20年后的地下水流场变化及水位变化情况。结果表明,当水源地总开采量为10万m3/d时,地下水流场能够达到稳定状态,中心水位降深较小,不会对生态环境造成明显影响。     

论沧州市自备井关闭对城市地质环境的影响

沧州市位于华北平原东部,属严重资源型缺水地区。自20世纪70年代大量开采深层淡水,地下水水位持续下降,地下水降落漏斗不断扩展,并引发了地面沉降等一系列城市环境地质问题。本文对比分析了关闭自备井和城市集中供水水源地前后地下水漏斗扩展方向和-50 m漏斗封闭面积的变化,以及地面沉降年沉降速率的变化,论述了自备井关闭对城市地质环境的影响。     

某应急水源地地下水资源评价

采用地下水模拟系统软件GMS6.0,建立评价区地下水数值模拟模型。通过地下水流模拟,直观地反映并预测出开采条件下地下水降落漏斗的形态。     

降水和开采变化对石家庄地下水流场影响强度

为能精确识别降水和开采对石家庄地下水流场影响强度,应用小波变换和相关分析等研究方法,对区域平均地下水位、地下水降落漏斗面积及中心水位与降水和开采变化之间的互动特征进行了研究。结果表明:① 1961—1973年期间,平均地下水位随降水量增大呈幂函数递减趋势;1974—2010年期间,降水量每减小100 mm,漏斗中心水位下降速率增大7.35 m,平均地下水位下降速率增大2.15 m;② 1961—1973年期间,开采量每增加1亿m3,平均地下水位下降0.28 m,漏斗面积扩大11.74 km2,中心水位下降0.52 m,1974年以来累计超采量每增加1亿m3,漏斗面积增幅1.52 km2,中心水位降幅0.18 m;③ 降水量每减小100 mm,降水贡献度减弱3.0%,人类开采影响强度增大2.76%。     

山东省广饶县地下水位多年动态及其地质环境效应分析

山东省广饶县地下淡水资源丰富,是本区工农业生产和生活用水的重要水源,长期大量开采地下水引发了地下水降落漏斗、咸水入侵、地面沉降等地质环境问题。通过对广饶县地下水多年监测资料的整理和分析,揭示了本区地下水水位的变化规律,预测了地下水水位的变化趋势。分析表明: 在现状开采条件下,浅层地下水降落漏斗已基本稳定,无加重趋势。考虑地面沉降和咸水入侵的发展趋势,提出深层地下水的约束埋深不应大于80 m,甄庙地区咸水入侵临界水位为10 m,这为当地地下水的合理开采与环境地质问题的防治提供了依据。     

Visual MODFLOW在煤矿建设地下水环境影响评价中的应用 ——以甘肃省灵台县安家庄煤矿为例

结合甘肃省灵台县安家庄煤矿地下水环境影响评价实例,建立了评价区水文地质概念模型,并基于Visual MODFLOW对评价区地下水进行了数值模拟计算和验证;预报了设计开采条件下研究区不同含水层的地下水水位。预报结果表明:矿坑排水使得煤层所在含水层出现疏干现象,并且疏干范围随着开采范围的增加而不断扩大;在煤矿开采作用下,随着模拟时间的延续,煤系层上覆白垩系洛河组—宜君组含水层地下水位降落漏斗的范围及地下水位下降幅度不断增大,但降落漏斗的范围基本上不超过采空区范围;煤矿开采对白垩系环河组含水层无影响,至矿区开采期结束,未引起含水层水位下降;对上部孔隙、裂隙潜水含水层也无影响,至矿区开采期结束未引起含水层水位下降。