基于GMS数值模拟的岩溶区矿坑涌水量预测研究--以湘西大脑坡铅锌矿区为例

矿坑涌水问题一直是制约矿产安全开采的重要因素,针对岩溶地区复杂水文地质条件下,准确预测岩溶矿床矿坑涌水量的难题,以大脑坡铅锌矿区为例,在分析矿区及其周边区域水文地质条件的基础上,充分结合岩溶发育特征,利用GMS数值模拟软件准确构建地下水三维非稳定流数值模型,模拟矿区首采区+360m开采水平以及深部+200m开采水平的矿坑涌水量。模拟分析结果表明:构建的数值模型能够较为真实地反映矿区地下水流场的实际情况,预测一年内首采区+360m开采水平下,正常稳定涌水量为2600m^(3)/d,暴雨条件下涌水量突增至9850m^(3)/d;深部+200m开采水平下,正常稳定涌水量为16414m^(3)/d,矿坑涌水形成的降落漏斗降深和范围较大,若采取大幅度疏干排水措施,易诱发岩溶塌陷灾害;暴雨条件下涌水量为19210m^(3)/d,但深部岩溶发育程度较低,低渗透性含水层削弱了暴雨效应,涌水量的增加幅度较低。

基于GMS的某钢铁厂地下水污染运移研究

钢铁冶炼工序复杂,冶炼过程产生的污染物质如未经处理直接泄露,通过包气带入渗至含水层对地下水质量造成威胁。为探究污染物在地下水中的运移情况,以某钢铁厂为研究区域,使用GMS软件构建相应的地下水数学模型。选取研究区域内超标较为严重或普遍的1,2-二氯乙烷、石油烃类、苯和萘为典型污染物,预测研究区域内的典型污染物在地下水中运移的过程。结果表明:在研究区域内典型污染物随着地下水的流向向下游运移,并且随着时间的推移其浓度不断降低。在模拟期末(30 a)研究区内1,2-二氯乙烷、石油烃类和苯的最高浓度分别为1.52 mg/L、11.16 mg/L和3.55 mg/L,研究区内萘浓度已低于一类修复目标值。其污染羽前锋尚未影响到作为研究区南部边界的南淝河。

基于GMS的地下水环境评价

地下水与人类生产生活密切相关,地下水环境评价是水电工程项目中十分重要的一环。以某抽水蓄能电站为例,通过GMS数值软件建立研究区水文地质模型,模拟该水电站天然情况下地下水渗流状态,并对该工程施工及运行期地下水系统进行预测。在此基础上,根据该工程施工及运营期特点,提出地下水环境保护措施与对策,从而对类似工程提供参考与建议。

基于GMS的石化园区地下水数值模拟研究

石油化工类项目在运行过程中产生的泄漏,会对周边的地下水造成污染。以湖南省丘陵地貌的某石化园区建设项目为例,利用GMS软件对园区苯罐区和有机物料罐区非正常工况和风险事故工况下污染物在地下水的运移情况进行模拟预测。结果表明,两种工况下均有部分污染物会移出厂界,风险事故工况下的污染物浓度明显高于非正常工况,导致泄漏点附近的地下水受到不同程度的影响。因此,必须采取严格的防渗措施,生产运行期也需定期监测并做好应急措施,最大程度地保护地下水。

Developing three-dimensional groundwater flow modeling for the Erbil Basin using Groundwater Modeling System (GMS)

This study presents the development of a comprehensive three-dimensional groundwater flow model for the Erbil Basin utilizing the Groundwater Modeling System(GMS).The Erbil Basin,situated in the Kurdistan Region of Iraq,is a vital water resource area facing increasing water demands and environ-mental challenges.The three-dimensional nature of the groundwater flow system is crucial for accurately understanding and managing water resources in the basin.The modeling process involved data collection,geological and hydrogeological characterization,conceptual model development,and numerical simulation using GMS software MODFLOW 2000 package.Various parameters such as hydraulic conductivity,recharge rates,and boundary conditions were integrated into the model to represent the complex hydrogeo-logical conditions of the basin.Model calibration was performed by comparing simulated groundwater levels with observed data from monitoring wells across the basin,using the automatic calibration method of automated Parameter Estimation(PEST).Pilot points were applied to adjust the hydraulic conductivity in the model area spatially.Sensitivity analysis was conducted to assess the influence of key parameters on model predictions and to identify areas of uncertainty.The developed three-dimensional groundwater flow model provides valuable insights into the dynamics of groundwater flow,recharge-discharge mechanisms,and potential impacts of future scenarios such as climate change and water resource management strategies.It serves as a useful tool for decision-makers,water resource managers,and researchers to evaluate differ-ent management scenarios and formulate sustainable groundwater management policies for the Erbil Basin.In conclusion,this study demonstrates the effectiveness of using GMS for developing three-dimensional groundwater flow models in complex hydrogeological settings like the Erbil Basin,contributing to improved understanding and management of groundwater resources in the region.

基于GMS数值模拟的某矿床涌水量预测研究

某矿床在开采过程中遇到一定程度的涌水。为解决涌水问题,并为防治水方案提供依据,以该矿床为研究对象,通过分析矿床水文地质条件、含水层类型及特征、地下水补给径流和排泄条件、地质构造特征、水文地质试验资料和矿床开采设计资料等,对矿床水文地质条件进行了概化,对研究区水文地质单元进行了划定,采用GMS软件建立了地下水流数值模型,预测得到了-200 m以下中段的矿坑涌水量。

基于GMS的某污染区地下水1,2-二氯乙烷的自然运移规律研究

以上海市普陀区某1,2-二氯乙烷地下水污染场地为研究对象开展地下水污染相关研究,通过数值模拟分析污染物在自然条件下及抽水条件下的污染扩散趋势。根据场地前期环境调查结果,收集分析污染点位、浓度、深度及场地水文地质信息,利用GMS地下水模型系统中的MODFLOW与MT3DMS模型分别模拟该区域的地下水流场及1,2-二氯乙烷在不同抽提条件下的运移情况,分析污染物的运移规律。研究表明,初始污染浓度为7.2 mg/L的1,2-二氯乙烷在自然流场作用下,污染扩散主要受地下水流方向影响,经10 a扩散,污染点位中心污染物的浓度仍能达到2.7 mg/L,污染物扩散范围不断增大。抽提井的抽水作用能显著影响污染物的自然扩散,随着抽提井数量的增多,经700 d的抽提,污染羽中心污染浓度可降低至0.03 mg/L以下,满足《地下水质量标准》的第Ⅳ类筛选值的要求。

基于GMS的矿井涌水量预测

矿井涌水是矿山安全开采中难以解决又必须面对的问题。GMS(groundwater modeling system)具有强大的前、后处理功能,实现了地质模型、水文地质参数等的可视化,提供的自检功能为调试模型提供了极大方便。以宁夏某矿为例,应用GMS对其水文地质条件进行概化,建立水文地质结构模型和水文地质概化模型,通过MODFLOW模块对其涌水量进行预测。结果表明:三维地质模型具有很好地可视性,研究区地层能够更加直观的得以展示,模拟所得水位与实测水位拟合效果在置信区间内,模拟区首采面的涌水量的预测值为1450 m~3/h。为矿山开采、工程建设中涌水量预测的研究提供了更为直观、更为便捷的方法。

基于GMS的湖口县工业园扩区B区地下水环境影响预测

基于研究区现有的水文地质条件,利用GMS软件构建了研究区水文地质模型和溶质运移模型,并利用此模型对湖口县化工企业的废水调节池在非正常状况下防渗系统发生破裂泄漏,模拟预测了CODcr和氟化物污染物的运移范围。预测结果显示:污染物短时泄露工况下危害风险较小;对于长时泄露工况,在十年以后污染超标范围较大。并根据模拟结果针对该工业园的地下水环境保护现状,提出了地下水污染防控措施与对策。

基于GMS的地面沉降模型的研究和实践应用

以南沙地面沉降区域为研究对象,运用GMS软件模拟分析压缩土层、建筑荷载、地下水位等要素对地面沉降的影响程度,采用试错法,建立有效的地面沉降模型,并结合现状及历史数据进行预测和推演,模拟多种工况下南沙区地下水水位变化和地面沉降的变化量,结果表明:南沙区地面沉降较为严重的区域主要集中在龙穴岛北部,其建筑荷载造成的沉降量最大可达到149 mm。该模型的构建及运用为南沙区在地面沉降管理决策方面起到良好的辅助作用,具有应用性和实践意义。

基于改进GMS算法的无人机室内定位研究

针对无人机室内无全球定位系统(GPS)信号、定位精度较低的问题,提出融合视觉和惯性数据来实现无人机室内定位。前端改进特征匹配算法,针对图像发生旋转运动提出了利用主成分分析法(PCA)计算旋转角度,改变特征点所在网格及其8邻域网格,并根据邻域特征点与匹配特征点欧氏距离设定高斯阈值,提出新的分数统计模型,使正确匹配对的数量增多,提高了特征匹配的快速性和视觉室内定位的准确性。针对图像局部相似产生误匹配问题,提出了利用特征点之间的几何关系确定数据集,通过Pearson相关系数分析数据的相似性,设定阈值剔除置信度较低的特征匹配对,优化视觉估计无人机的位姿信息、后端采用视觉惯性基于滑动窗口的紧耦合优化位姿信息。通过设计室内光线正常与室内光线较暗情况下的无人机悬停实验,分析其飞行日志可知,改进后网格运动统计(GMS)算法的特征匹配速度是原算法的3倍,并在局部相似区域剔除误匹配,特征匹配准确率能达到94%,无人机室内定位精度达到0.02 m,能在复杂军事环境中有更好的应用。

基于改进ORB-GMS-SPHP算法的快速图像拼接方法

针对传统图像拼接算法存在拼接速度慢、图像拼接有色差等问题,提出了一种基于ORB-GMS-SPHP算法的大视场多图像拼接方法。该方法首先利用高斯函数构建尺度空间,将高斯尺度空间划分为多个网格,在每个网格内借助FAST算法提取尺度空间特征点,使用BRIEF算法提取描述符并匹配,得到更加均匀分布的特征点;然后使用运动网格统计算法筛选匹配点;最后采用SPHP算法融合图像重叠区域,从而得到完整的拼接图像。将改进的ORB-GMS-SPHP算法与现有的传统特征点匹配算法在特征点匹配精度和特征点匹配速度进行对比与评价,验证了该方法特征点匹配速度快、精度高,并且可以保留更多的正确匹配点的特点。将该拼接方法与传统拼接方法在拼接速度、图像配准均方误差RMSE以及视觉主观判断拼接色差进行对比与评价,验证了该拼接方法具有较快的拼接速度、更高的拼接精度和无明显色差。该方法在2736像素×3648像素图像中,特征点匹配时间降低至6.463 s,图像配准精度RMSE降低至3.87。实验证明该方法特征点匹配速度快、精度高,且拼接精度高、无明显色差。

基于GMS的某遗留场地地下水氨氮污染修复模拟研究

以岳阳市某遗留场地为例,利用GMS(Groundwater Modeling System)模拟分析了该遗留场地污染物氨氮在地下水的迁移扩散规律,并在此基础上,利用地下水异位修复技术—抽出-处理技术对其进行修复模拟。模拟结果表明,污染物氨氮随着地下水的流动而运移,与地下水水流方向大致相同且向临近湖方向运移。因此,考虑总抽水量、抽水井个数以及修复时间三个关键因素,利用GMS软件进行重复验算,得出三种较为可靠的抽水方案,对比,筛选出最优二,修复时间最短(610 d),总抽水量最少(8.7×104 m^(3)),并且在抽水过程中通过实时监测污染物变化情况,及时优化抽水方案中的参数以达到节约成本、降低修复时间和提高修复率的效果。

基于GMS的山西辛安泉域地下含水层结构模型研究

辛安泉域岩溶地区存在较多岩溶管道、人工采煤巷道和复杂的地质构造等,水文地质条件十分复杂。为准确构建辛安泉域三维地表水-地下水数值模型,开展岩溶水资源承载力评价,需要精确建立辛安泉域三维地下含水层结构模型。采用GMS软件基于实际钻孔数据资料、虚拟钻孔数据和水文地质剖面资料精细建立长治市辛安泉域岩溶含水层三维含水层结构模型。结果表明,采用GMS模型,基于实际钻孔数据资料、虚拟钻孔数据和水文地质剖面资料建立的长治市辛安泉域三维含水层结构模型更接近实际,采用这种方法构建含水层结构模型能够为后期精确建立长治市辛安泉域三维地表水-地下水数值模型打下坚实的基础。

基于GMS数值模拟的地下水环境影响评价——以某产业园为例

在地下水环境影响评价中,数值模拟的方法是定量评价地下水中污染物运移扩散规律、污染范围及浓度分布的重要手段。本文以某规划产业园为例,运用GMS三维地下水数值模拟软件建立研究区水流和溶质运移数值模型,预测污水处理池非正常状况下污水持续渗漏,污染物COD、氨氮对地下水环境的影响。结果表明:污染物持续泄漏将造成下游局部范围地下水持续污染,至模拟期20年,COD、氨氮的最大运移距离分别为106 m、93 m,超标范围分别为9069 m^(2)、8721 m^(2),由于地下水径流缓慢,迁移距离及影响范围较小。预测结果可为地下水监测及保护提供科学依据,亦可为类似水文地质条件下的地下水环评工作提供参考。

融合RANSAC与GMS图像特征的匹配算法

图像匹配在物体识别、图像拼接领域一直是尤为重要的一部分。为解决传统图像匹配算法匹配率低的问题,本文提出了一种融合RANSAC与GMS图像特征的匹配算法(RGMS算法)。该算法在ORB的基础上提取图像特征点,利用RANSAC算法对特征点进行随机筛选,最后使用GMS算法对筛选后的特征点进行特征匹配。经采用TUM公开数据测试集与传统的暴力匹配、FLANN和GMS算法进行实证研究,实验结果表明,本文提出的匹配算法具有更好的匹配效果。尤其对于图像纹理较少的情况,本文算法的图像配准率和匹配时间较传统匹配算法具有更明显的优势。

基于GMS软件的某工业园区地下水水质影响的数值模拟预测

以安庆市高新技术产业开发区某厂区为例,基于GMS软件的MODFLOW和MT3DMS模块模拟分析污染物中模拟预测因子(COD、氨氮)在正常工况、非正常工况条件下在地下水中的运移路径、影响范围及浓度分布情况,评估其泄露可能引起的地下水污染风险。结果表明:正常工况下,20年后COD和氨氮在第一含水层最大迁移距离分别为122.6 m和71.3 m,在第一弱透水层最大迁移距离分别为100.1 m和54.3 m;正常工况下,20年后COD和氨氮在第一含水层最大迁移距离分别为194.3 m和159.8 m,在第一弱透水层最大迁移距离分别为179.7 m和146.1 m,均小于污染源与下游方向最敏感点石门湖之间最短距离。因此,在污染泄露得到及时的处理后,对敏感点处地下水环境污染风险低。

基于GMS的水库坝基渗漏三维数值模拟分析

以某水库为研究对象,借助现有勘探和观测数据,利用GMS地下水数值模拟软件,在拟合不同地下水含水介质及心墙的渗透系数基础上,模拟预测不同条件下坝基不同区域的渗漏量,分析水库坝基渗漏原因和渗漏部位,为水库防渗处理提供科学依据。

基于GMS的某高寒场区地下水环境影响研究

地下水数值模拟是进行地下水环境影响定量评价的重要手段,运用GMS三维数值模型手段,可高效评价地下水污染物的迁移规律。以西藏日喀则市某危废处理项目为研究对象,合理进行概化,建立地下水渗流模型和溶质运移数学模型,模拟场区污染物运移情况,对研究区污染泄露后特征污染因子的扩散进行预测,预测该危废处理项目运行后对地下水环境的影响。结果表明:研究区污染物迁移受地下水水流方向影响,方向为由近西向近东方向,污染物迁移距离较小,对场区下游地下水造成影响较小。COD污染物在水平方向上主要向地下水下游扩散,非正常状况下,洗车区废水收集池泄漏20年后COD的污染晕沿地下水流方向上的最远运移距离为500 m,最大影响范围62590 m^(2),最大超标范围25960 m^(2);污染物泄漏浓度随时间先增加后逐渐减小。模拟结果为场区地下水环境影响评价和污染应对提供科学依据。

基于GMS的某乡镇涤纶制造企业地下水污染的模拟研究

针对安徽省内某乡镇涤纶制造企业的地下水污染,通过GMS软件建立三维地质结构模型、地下水流模型、溶质运移模型,研究地下水污染物1,2-二氯丙烷在不同时间段的扩散情况。模拟结果表明研究区内地下水污染扩散方向为自西北向东南,自环境污染事故发生后1年内污染物已随地下水迁移至企业边界外,目前污染羽范围达到1136.1m^(2)。为防止污染进一步扩散,应尽快开展针对污染地下水的工程修复或风险管控。