【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数值模拟，尤其涉及一种矿区煤层开采对地下水流场影响的评价方法及系统。
技术介绍
1、煤层开采对地下水流场的影响评价是矿区环境保护和可持续开发的重要内容之一。煤矿开采过程中，会涉及地下水的抽采、排放和工作面降水等操作，这些活动都会对地下水流场产生影响。评价煤层开采对地下水流场的影响可以帮助矿区管理者了解开采活动对地下水系统的影响程度，并制定相应的环境保护和水资源管理措施，以保护地下水资源的可持续利用。通过评价煤层开采对地下水流场的影响，可以预测地下水位、流向和水质等变化情况，从而及时采取措施，避免或减轻地下水资源受到煤矿开采活动的不利影响。但是，评价煤层开采对地下水流场的影响需要进行煤层开采对地下水流场影响的预测，得到准确的预测结果。但是，当前煤层开采对地下水流场影响的预测并不准确进而评价也不准确。
2、因此，当前亟须一种矿区煤层开采对地下水流场影响的评价方法及系统。
技术实现思路
1、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种矿区煤层开采对地下水流场影响的评价方法及系统。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
3、第一方面，本专利技术实施例提供一种矿区煤层开采对地下水流场影响的评价方法，包括：
4、s1、建立指定矿区的水文地质概念模型；
5、s2、利用visual modflow软件，根据预先建立的指定矿区的水文地质概念模型，建立数值模型；
6、s3、采用指定矿区的实际观
7、s4、利用已验证的数值模型，进行煤层开采对地下水流场影响的预测，得到预测结果；
8、s5、基于所述预测结果，对指定矿区煤层开采对地下水流场的影响进行评价。
9、优选地，所述s1具体包括：
10、s1-1、确定水文地质概念模型的边界范围；
11、s1-2、对指定矿区的边界条件进行概化处理，得到概化后的边界条件；其中，概化后的边界条件包括：流量边界条件、河流边界条件、零流量边界条件；
12、s1-3、对指定矿区中含水层进行概化处理，得到指定矿区的水文地质概念模型。
13、优选地，其中，对指定矿区中含水层进行概化处理，具体包括：在垂向上将指定矿区的地下水概化为7层，从上到下分别为：由全新统和上更新统萨拉乌苏组沙层构成的第四系孔隙潜水含水层、由第四系中更新统离石组黏土和新近系保德组粘土构成的隔水层、侏罗系中统风化层含水层、侏罗系中统安定—直罗组含水层、侏罗系中统2-2煤层以上延安组含水层；侏罗系中统延安组2-2煤层含水层；2-2煤层以下侏罗系延安组含水层。
14、优选地，所述s2具体包括：
15、s21、根据指定矿区的水文地质概念模型，将指定矿区地下水流确定为一个非均质、各向同性、空间三维结构、非稳定渗流区域；
16、其中，指定矿区地下水流的数学模型表达式为：
17、
18、其中，ω为渗流区域；h为含水层水位标高；z为潜水含水层底板标高；γ1为河流边界条件；γ2为渗流区域的流量边界条件；γ3为渗流区域零流量边界条件；q为流量边界上的单宽渗流量；h0(x，y，z)为含水层的初始水位；n为边界外法线方向；k为含水层渗透系数；w为潜水面上的垂向补给或者排泄强度；μ为潜水含水层的给水度；ss为承压含水层的单位释水率；
19、s22、针对指定矿区进行空间离散处理，得到数值模型；
20、其中，空间离散处理方式为采用等间距有效差分的离散方法对渗流区域含水介质自动剖分，坐标轴方向与地理坐标方向一致，x方向为正东，y方向为正北，z方向竖直向上。
21、优选地，所述s3具体包括：
22、确定指定矿区的指定的第一时间段内的实际观测数据，对数值模型进行识别验证，并在识别验证过程中，将指定矿区的指定的历史时间所对应的地下水位作为初始流场，并将源汇项中各流入流出边界以井的形式输入到相应的边界网格中，通过边界附近流场的拟合，调整边界流入流出量的分配；
23、其中，在数值模型中进行源汇项处理，包括：
24、数值模型中大气降水入渗补给量用公式(1)计算得到；
25、其中，所述公式(1)为：
26、
27、其中，ai为渗流区域中预先划分的第i个计算分区大气降水入渗补给系数；pi为渗流区域中预先划分的第i个计算分区降水量；ai为渗流区域中预先划分的第i个计算分区面积；
28、沙漠区凝结水补给量采用公式(2)计算得到；
29、其中，所述公式(2)为：
30、q凝＝m凝·f凝·t凝；
31、其中，m凝为凝结水补给模数；f凝为凝结水补给发生的面积；t凝为每年凝结水补给发生的时间；
32、农灌回归水补给量采用公式(3)计算得到；
33、所述公式(3)为：
34、
35、其中，βi为第i类农田农灌溉回归补给系数；gi为第i类农田的毛灌溉定额；fi为第i类农田的灌溉面积；
36、在数值模型中指定矿区极限蒸发深度设置第一预先设定值；
37、识别验证期的侧向流量依据流量边界处的流场水力坡度，含水层厚度以及边界处的渗透系数采用达西定律进行计算，利用井流子程序包将各边界流入流出量以点的形式输入到相应的边界网格中，通过边界附近流场的拟合，适当调整边界流入流出量的分配；
38、河水与地下水之间的交换量采用公式(4)计算得到；
39、其中，所述公式(4)为：
40、
41、其中，k'为河床的垂向渗透系数；m为河床沉积物的厚度；a为河道渗漏面积；hr为河流水位；hij为地下水位；cr为河流的渗漏强度；
42、将指定矿区的地下水开采量确定为第二预先设定值。
43、优选地，所述s4中的预测结果包括：第一指标、第二指标、第三指标、第四指标；
44、其中，第一指标为：地下水位变化值；第二指标为：地下水流速变化值；第三指标为：地下水流向变化值；第四指标为：地下水污染风险值。
45、优选地，其中，第一预先设定值为2.8m。
46、优选地，所述s5具体包括：
47、针对所述预测结果中的任一指标，若所述指标位于与该指标对应的正常范围(a，b)中，则确定该指标为正常。
48、优选地，所述s5具体包括：
49、若所述指标位于与该指标对应的正常范围(a，b)外，且所述指标不小于b，则确定所述指标的预警值为(所述指标-b)/(b-a)；
50、若所述指标位于与该指标对应的正常范围(a，b)外，且所述指标不大于a，则确定所述指标的预警值为(a-所述指标)/(b-a)；
51、基于所述预测结果中每一指标分别所对应的预警值，确定该预测结果所对应的总预警值，并在本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种矿区煤层开采对地下水流场影响的评价方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1具体包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，对指定矿区中含水层进行概化处理，具体包括：在垂向上将指定矿区的地下水概化为7层，从上到下分别为：由全新统和上更新统萨拉乌苏组沙层构成的第四系孔隙潜水含水层、由第四系中更新统离石组黏土和新近系保德组粘土构成的隔水层、侏罗系中统风化层含水层、侏罗系中统安定—直罗组含水层、侏罗系中统2-2煤层以上延安组含水层；侏罗系中统延安组2-2煤层含水层；2-2煤层以下侏罗系延安组含水层。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S2具体包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S3具体包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述S4中的预测结果包括：第一指标、第二指标、第三指标、第四指标；
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述S5具体包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述S5具体包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
10.一种矿区煤层开采对地下水流场影响的评价系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种矿区煤层开采对地下水流场影响的评价方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s1具体包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，对指定矿区中含水层进行概化处理，具体包括：在垂向上将指定矿区的地下水概化为7层，从上到下分别为：由全新统和上更新统萨拉乌苏组沙层构成的第四系孔隙潜水含水层、由第四系中更新统离石组黏土和新近系保德组粘土构成的隔水层、侏罗系中统风化层含水层、侏罗系中统安定—直罗组含水层、侏罗系中统2-2煤层以上延安组含水层；侏罗系中统延安组2-2煤层含水层；2-2煤层以下侏罗系延安...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾小凡，崔旭东，段瑞，王晓勇，杨炳超，侯荣哲，
申请(专利权)人：中国地质调查局西安地质调查中心西北地质科技创新中心，
类型：发明
国别省市：
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