一种基于叠加放水试验获取含水层连续参数的方法技术

本发明专利技术涉及矿山水文地质监测技术领域，具体涉及一种基于叠加放水试验获取含水层连续参数的方法，步骤一：在研究区域实施叠加放水试验；步骤二：建立研究区域的数值模型并划分网格离散模型；步骤三：设定含水层参数的随机分布函数值；步骤四：选择适用的协方差函数描述含水层参数的变异程度；步骤五：利用放水层析法迭代计算含水层参数的连续分布。本发明专利技术的方法操作简单，适用性广，相对于传统分析方法，获取的水文地质参数更加详细具体，可准确刻画含水层的非均质性，精确定位富水异常区的位置及范围，有效降低矿井突水灾害风险，为矿区安全生产提供综合技术保障。

【技术实现步骤摘要】
一种基于叠加放水试验获取含水层连续参数的方法
本专利技术涉及矿山水文地质监测
，具体涉及一种基于叠加放水试验获取含水层连续参数的方法。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。含水层水文地质参数的空间分布特征对于采矿工作影响巨大，是分析矿区含水层富水性强弱的基础。富水异常区的位置及范围，直接制约着井巷系统的布局，影响矿井安全。查明含水层参数的详细信息，可为井巷系统的设计提供依据，提前采取有效防治措施并封堵导水通道，保证采矿安全。目前矿区水文地质调查的主要手段有抽水试验、放水试验、地球物理勘探等方法。大流量、大降深、大范围的放水试验是获取水文地质信息的重要手段，传统放水试验分析方法得到的含水层水文地质参数是含水层的分区等效参数，反映出的主要地质构造范围粗略，界限模糊。地球物理勘探获取的是地层的电导率、介电常数等物理信号，无法直接获得水文地质参数，数据解译时容易增加人为的不确定性。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是提供一种基于叠加放水试验获取含水层连续参数的方法，该方法操作简单，适用性广，获取的水文地质参数详细具体，可准确刻画含水层的非均质性，精确定位富水异常区的位置及范围，有效降低矿井突水灾害风险，为矿区安全生产提供综合技术保障。为了解决以上技术问题，本专利技术一个或多个实施例提供的技术方案为：一种基于叠加放水试验获取含水层连续参数的方法，包括如下步骤：在研究区域实施叠加放水试验；建立研究区域的数值模型并划分网格离散模型；设定含水层参数的随机分布函数值；选择适用的协方差函数描述含水层参数的变异程度；利用放水层析法迭代计算含水层参数的连续分布。本专利技术的以上一个或多个实施例的有益效果为：通过一系列分阶段分区域叠加放水试验，设定随机分布的含水层参数，分析试验的水压数据，以获取含水层水文地质参数的连续分布，为判断富水异常区提供详细的参数信息。该方法操作简单，适用性广，获取的水文地质参数详细具体，可准确刻画含水层的非均质性，精确定位富水异常区的位置及范围，有效降低矿井突水灾害风险，为矿区安全生产提供综合技术保障。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是本专利技术实施例的基于叠加放水试验获取含水层连续参数的方法流程图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。一种基于叠加放水试验获取含水层连续参数的方法，包括如下步骤：在研究区域实施叠加放水试验；建立研究区域的数值模型并划分网格离散模型；设定含水层参数的随机分布函数值；选择适用的协方差函数描述含水层参数的变异程度；利用放水层析法迭代计算含水层参数的连续分布。此处的叠加放水试验，涉及的是群孔放水试验，叠加的含义体现在时间和空间两方面。在某一段时间，某一区域的放水孔实施放水，再接着的另一段时间，另一区域的放水孔开启放水，与此同时，前一段时间开启的放水孔仍在放水。这种放水方案设计在煤矿是普遍的，在这里重点是强调对试验数据的分析，试验是分阶段分区域实施的，代入不同阶段的水压数据，逐步反演出参数的分布情况，体现水力“层析”的内涵。在一些实施例中，实施叠加放水试验时，潜在富水区的钻孔加倍布设。进一步的，在潜在富水区的钻孔密度加密2-3倍。保证钻孔在使用过程中不塌孔、不堵塞，保障试验的正常进行和数据测量的质量。依据现场实际情况确定放水的次数，每次放水运用到的一个或多个放水孔及放水持续时间。进一步的，在研究区域分阶段分区域依次实施放水，所有观测孔同步测量水压，每次试验的前期加密观测水压，中后期定时观测。进一步的，叠加放水试验的次数大于或等于3次。以作验证之用。在每个阶段放水试验的前期，水压响应强烈，需加密观测；在试验进行的中后期，水压变动缓慢并趋于稳定，定时观测即可。在一些实施例中，网格离散模型中的网格尺寸小于或等于相关长度(Correlationscale)的1/2。相关长度反映的是某一参数在空间上的连续性，相关长度大表征参数各个位置的值变化相对较小，连续性好。进一步的，设定研究区域为非均质饱和含水层，根据研究区域的规模及对反演精度的需求，确定离散网格的规格。在一些实施例中，设定含水层参数的随机分布函数值时，根据已知的地质信息预估水文地质参数的均值，将参数的初始估计值设定为均质分布；或，在均值基础上，为每个离散元的参数附加符合正态分布的扰动值，参数的初始估计值设定为非均质分布。进一步的，地质信息包括地质填图、钻孔岩芯取样及抽水试验结果。在一些实施例中，选择适用的协方差函数描述含水层参数的变异程度时，通过方差和相关长度描述含水层参数的变异程度。进一步的，研究区域在无经验协方差函数时，根据含水层类型，方差和相关长度的赋值如下：对于孔隙含水层，方差设为0.5-1，相关长度设为20-50m；对于裂隙含水层，方差设为1-2，相关长度设为50-200m；对于岩溶含水层，方差设为1-2，相关长度设为100-500m。在一些实施例中，利用放水层析法迭代计算含水层参数的连续分布的具体步骤如下：将水压数据整理为相等时间间隔的数据集，并进行平滑降噪，提取数据的明显变化规律；确定钻孔在反演区域中的相对位置，平滑处理过后的水压值按照时间顺序依次赋值于对应钻孔结点处，边界包括定水头边界和定流量边界，定水头边界保证含水层始终维持饱和；设定试验开始时间为反演计算的初始时间，初始时间区域内部结点的水头值与定水头边界的水头值数值相等；根据放水试验的顺序逐次反演并迭代计算，动态显示连续参数的刻画过程，迭代停止的条件包括两方面，一方面是限制迭代次数，另一方面是结果位于误差允许范围之内。如图1所示，本专利技术的基于叠加放水试验获取含水层连续参数的方法，包括下述步骤：步骤一：在研究区域实施叠加放水试验，潜在富水区钻孔加倍布设，试验次数不少于3次，在每次试验的前期加密观测水压，中后期定时观测。具体过程为：根据所研究含水层的空间位置及范围，均匀布设地面或地下钻孔，在潜在富水异常区钻孔密度加密2-3倍。保证钻孔在使用过程中不塌孔、不堵塞，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于叠加放水试验获取含水层连续参数的方法，其特征在于：包括如下步骤：/n在研究区域实施叠加放水试验；/n建立研究区域的数值模型并划分网格离散模型；/n设定含水层参数的随机分布函数值；/n选择适用的协方差函数描述含水层参数的变异程度；/n利用放水层析法迭代计算含水层参数的连续分布。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于叠加放水试验获取含水层连续参数的方法，其特征在于：包括如下步骤：
在研究区域实施叠加放水试验；
建立研究区域的数值模型并划分网格离散模型；
设定含水层参数的随机分布函数值；
选择适用的协方差函数描述含水层参数的变异程度；
利用放水层析法迭代计算含水层参数的连续分布。


2.根据权利要求1所述的基于叠加放水试验获取含水层连续参数的方法，其特征在于：实施叠加放水试验时，潜在富水区的钻孔加倍布设。


3.根据权利要求1所述的基于叠加放水试验获取含水层连续参数的方法，其特征在于：在潜在富水区的钻孔密度加密2-3倍。


4.根据权利要求2所述的基于叠加放水试验获取含水层连续参数的方法，其特征在于：在研究区域分阶段分区域依次实施放水，所有观测孔同步测量水压，每次试验的前期加密观测水压，中后期定时观测；
进一步的，叠加放水试验的次数大于或等于3次。


5.根据权利要求1所述的基于叠加放水试验获取含水层连续参数的方法，其特征在于：网格离散模型中的网格尺寸小于或等于相关长度的1/2；
进一步的，设定研究区域为非均质饱和含水层，根据研究区域的规模及对反演精度的需求，确定离散网格的规格。


6.根据权利要求1所述的基于叠加放水试验获取含水层连续参数的方法，其特征在于：设定含水层参数的随机分布函数值时，根据已知的地质信息预估水文地质参数的均值，将参数的初始估计值设定为均质分布；
或，在均值基础上，为每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛德强，赵瑞珏，董书宁，刘再斌，夏腾，宋瑞超，胡开友，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37