根据国际学术界的主流观点,以下类型的重复发表

目前国外水文地质研究和防治水方法主要采用钻探、物探结合及主动防护法，即采用地面垂直钻孔，用潜水泵专门疏干含水层。为了适应预先疏干方法，国外生产了高扬程(达1000m)、大排水量(达5000m3/h)、大功率(2000kW)的潜水泵，其疏干工程已逐渐采用电脑自动控制。国外堵水截流的方法也有很大发展，建造地下帷幕的方法愈来愈受到重视。为充分利用隔水层厚度，减少排水量，国外正在对隔水层的隔水机理、突水量与构造裂隙的关系、高水压作业下的突水机理、隔水层稳定性与临界水力阻力的综合作用等进行研究。纵观几十年来我国矿井水文地质的发展概况，在当时开采规模和勘探条件下，用各种数学模型所预测的矿井涌水量对矿山开采起到了某种积极的指导作用。但随着煤田开采深度的加大和水文地质勘探所提供的不同性质的信息资料，一些用以预测涌水量的数学模型难以全面描述有关地质体的水文地质特征，因此必须从解析模型向数值模型发展。总的来说，华北型煤田矿井涌水量预测的数学模型经历了以下几个发展阶段:稳定流阶段在20世纪50～60年代，我国煤矿矿井涌水量预测的数学模型基本以稳定流理论为基础，主要包括统计模型、经验比拟模型以及稳定井流解析法模型。(1)统计模型。建立统计模型的基本思路就是根据矿井已知的某开采水平的矿井涌水量资料，推算下一个开采水平或与其条件相类似的另外矿山的未来矿井涌水量。统计模型的使用条件是已知模型与预测模型的条件大致相同，而且往往需要较多的已知观测资料才能得出比较正确的预测结果。所以又可分为:①水文地质比拟法模型。此模型是在水文地质条件相近和开采方法相同的条件下，利用原有的矿井涌水量和其他资料，采用经验比拟公式，预测未来的矿井涌水量。②相关分析法模型。利用同一体中的各种变量之间的相互关系，如抽水或放水试验中的降深与抽水或放水量的关系。在矿井涌水量预测的研究领域，相关分析法通过建立矿井排水量与对应的疏降水位的相关关系的数学模型，预测不同开采水平的对应矿井排水量。此类模型虽然计算方法简单，容易被人接受，但是它有比较严格的条件限制，不能随意无限制的推断预测未知。(2)稳定井流解析法模型。在矿井疏降排水过程中，形成疏干(降压)漏斗，当漏斗扩展到补给边界，将出现矿井涌水量呈相对稳定且地下水水位不随时间变化的动平衡状态。这种状态可以用稳定流解析法预测矿井涌水量。在自然界，稳定是相对的，绝对稳定的地下水流运动极为少见，满足稳定流解析法模型的实际水文地质条件几乎不存在。因而，稳定流理论的进一步应用和发展受到了限制。非稳定流解析法阶段地下水非稳定流理论于20世纪70年代初，开始在我国矿床水文地质领域得到初步地普及和推广。因为它能比较符合实际地反映自然界中地下水的不稳定运动特征，能够比较全面地描述地下水疏降漏斗随时间不断扩展的全过程。所以，该理论发展很快，取得了一些较为满意的科研结果。但是自然界中的地下水流运动十分复杂，矿井水文地质条件千变万化，且实际地质条件与解析解假设条件相差甚远，这些都给它的发展带来了难以克服的困难。单层数值解阶段自20世纪70年代中后期，随着电子计算机的发展和离散数学的引用，数值解被广泛应用于矿坑涌水量预测中。由于它适应边界条件能力强，善于描述含水介质的非均质和各向异性特征，容易处理控制性方程中的源、汇项，并且考虑了矿井在大的降深疏降过程中所出现的承压转无压的非线性问题，所以能够较好的解决复杂条件下的各种地下水流状态，因此在理论和实际应用方面都发展较快。在矿井涌水量预测的单层数值解方法中，值得提到的是“地下水不稳定流有限单元计算法———BT法”。该方法首先应用解析解来确定渗流计算区第一类边界上个别节点的变水头值(BT值)，根据这些信息再用有限单元数值法计算内节点及渗流计算区第二类边界的变水头值。但在绝大部分矿区，由于含水层往往是非均质且各向异性，水文地质边界的性质和形状复杂多变，各种线状、面状的源、汇项随处可见。所以，利用解析法求解如此复杂的水文地质模型第一类边界的变水头值是不可能的。即使简化模型求得了结果，其仿真度也是可以想象的。既然所求的BT值可信度差，那么根据BT值再计算得到的数值解，在实际应用中误差很大，结果就更难令人信服。多层数值解阶段分析四十多年来矿坑涌水量预测数学模型的各个发展阶段，具有一个共同特点，即考虑范围均局限于某个直接充水的单层充水含水层。显然所用的数学模型不能真实地反映华北型煤田客观存在的多层充水含水层的立体充水地质模型，未能用数学语言翔实地描述出主要水文地质概念模型，这可能是造成以往矿坑涌水量预测失真的主要原因之一。多层数值解模型从立体空间的尺度刻画了地质实体，既注意了浅部条带状隐伏露头内边界所引起的多层充水含水层之间的水力联系，又考虑了深部点、线状导水内边界的水力交换，同时还叠加了呈整体面状展布的裂隙网格型内边界的越流，从而彻底结束了传统的仅考虑单层充水含水层预测该类型煤田矿井涌水量的历史，克服了前人在这个问题研究上的缺陷，更确切地反映了客观实际，减小了由于数学模型假设条件与地质模型客观条件相差太大而引起的计算误差，圆满地解决了多年来一直未能妥善处理的数学模型与地质模型的脱节问题，使矿井涌水量预测研究工作进入了一个新的发展阶段。1997年，周如禄、戴振学等在分析集贤煤矿水文地质条件和地下水动态的基础上，建立了矿区地下水运动的概念模型和拟三维的有限元数值模型，推导出了矿井涌水量预测表达式。由于研究问题的目的和要求各不相同，研究区的矿床水文地质条件复杂多样，研究程度也各有差异。因此，建立模型要依据具体条件，用真实、客观的水文地质概念模型和数学模型进行客观描述。只有这样，才能为矿井水的涌水量预报和水位预测奠定可靠基础。总之，其今后的主要发展趋势可以概括为以下5个方面:(1)更加实时的模拟过程的信息需求分析，强调信息查询与模型仿真相结合，尤其注重复杂庞大的仿真模型的开发。(2)日益重视图形、图像技术及多媒体技术的应用开发。主要包括图形用户界面、多窗口技术、信息的图形图像表示和快速查询，以及GIS结合的地理空间数据处理技术、配合模型的信息处理及反馈信息的图形图像表达等。(3)采用先进的信息集成处理技术。将信息的收集、传送、处理、结果表达等集成在统一的计算机网络环境中，以加快信息运用的速度，满足实时模拟快速响应的要求。(4)在库管理技术方面，通过方案管理技术来改善模型管理系统的功能，采用面向对象的数据库管理技术及SQL查询方式，增加数据更新的灵活性，提高信息查询速度，减少数据冗余，提高数据的安全性。(5)应用范围将更为广泛。尤其在煤矿的矿井水水量预报与防治方面将发挥重要作用。综上所述，矿井水文地质工作和防治水工作已经从定性逐渐向定量过渡。但从上述研究来看，其所见模型基本上以一维流、平面二维流、拟三维流为主，未能完全真实地对含水层进行刻画，尤其是在高水压、构造复杂的矿区，更难以真实地刻画其含水层。本次研究将针对在大采深、高水压、构造复杂的矿区，利用目前流行的Feflow和Modf-low的地下水模拟软件，对地下水运动和地下水污染进行研究。参考文献程胜高，张聪辰环境影响评价与环境规划北京:中国环境科学出版社董兆祥，王彦祺，张明义矿区环境地质问题的预测与防治北京:地质出版社郭向东应用模糊数学法进行辽河下游段水质综合评价水文科技信息，2(10):23～26国家环保局监督管理司环境影响评价技术原则和方法北京:北京大学出版社刘国昌中国工程地质发展的回顾、反思与展望河北地质学院学报，(3):32～36马倩如，程声通环境质量评价北京:中国环境科学出版社毛文永生态环境影响评价概论北京:中国环境科学出版社武强，董东林，傅耀军等煤矿开采诱发的水环境问题研究中国矿业大学学报，31(1):19～22武强，金玉洁华北型煤田矿井防治水决策系统北京:煤炭工业出版社张忆晋环境影响评价实用方法太原:山西科学教育出版社中国环境科学学会中国环境科学合订本北京:中国环境科学出版社中国科学院黄土高原综合科学考察队黄土高原地区水资源问题及其对策北京:中国科学技术出版社

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