利用反向粒子示踪技术确定地下水的年龄

利用粒子示踪技术确定地下水径流途径和地下水年龄可以查明地下水的循环机理,介绍了基于新一代交互式语言IDL在粒子示踪研究中的应用。在剖面地下水流数值模拟的基础上,利用IDL语言开发了反向离子示踪程序,并结合鄂尔多斯白垩系盆地的水文地质剖面进行了实例研究。

基于水化学场与水动力场示踪模拟耦合的矿井涌(突)水水源判识

为了弥补现有方法判识结果缺少实际水循环的支撑与验证,以及对实际采矿过程中涌(突)水现象与矿井立体水文地质模型等结合不足的问题,提出一种基于水化学场机器学习分析与水动力场反向示踪模拟耦合的矿井涌(突)水水源综合判识技术。该技术首先利用水文地球化学的原理揭示矿井涌(突)水及其可能来源含水层(水体)的水化学特征,利用特征的相似性对涌(突)水来源进行定性分析;随后利用机器学习算法对涌(突)水来源进行定量判识;最后建立渗流场数值模型,实现涌(突)水来源的再验证与涌水路径的可视化输出。以曹家滩煤矿为工程实例,运用该方法对122108和122109两个工作面的涌水来源进行判识,研究结果表明:随着深度的增加,研究区地下水中阴离子始终以HCO_(3)^(-)为主导,而阳离子则呈现由Ca^(2+)为主导过渡到Na^(+)+K^(+)为主导的趋势;支持向量机(SVM)需要额外利用遗传算法(GA)等方法对惩罚系数c和核函数参数g进行优选,而随机森林(RF)无需复杂的参数设置和优化便能得到较为满意的性能,且具有更高的准确性;矿井涌(突)水渗流场可视化模型反向示踪显示122109工作面在红土隔水层“天窗”附近,存在第四系含水层地下水通过导水裂隙带涌入工作面的情况。该技术判识出122108工作面涌水来源于直罗组和延安组含水层地下水,122109工作面涌水来源于第四系含水层地下水,判识结果与工程实际情况相吻合。

基于Modpath的矿井突水应用

运用粒子反向示踪理论,根据安徽铜陵新桥硫铁矿各含水层的水文地质条件、工程地质条件,利用抽压水试验得出的渗流系数、给水度等岩性特征,针对突水水源识别问题,建立Modpath的矿井突水可视化模型,并以时步分段量化研究水源渗透规律,分析了矿井突水的水源来向、侵害范围、影响程度等特征元素。研究结果验证了突水点上层含水层的岩溶裂隙带和断裂带对突水点的重要补给关系,并且有较强的直观判别能力;模型可以清晰判别分析矿井突水现象。