邯邢铁矿田地下水系统排供结合优化配置

论文摘要

我国经济的快速发展以及人口的增长带来了需水量大幅度增加、用水浪费严重、开发利用不当等一系列问题。尤其在北方矿山地区,给本来就缺乏的水资源带来更大的压力,矿区能源开发与水资源紧张的矛盾已严重制约了我国矿业的发展,也制约了我国国民经济的总体发展。如何科学的规划,合理利用有限的地下水资源,协调人与自然的关系,建立和谐社会,实现可持续发展是我们肩负的重要任务。邯邢铁矿田是河北省主要矿区之一,铁矿资源丰富。但由于矿区地下水属于邢台百泉岩溶水系统,矿床大部分处在北沼河——百泉岩溶水强径流带上游,且在地下水位以下。随着近些年铁矿的开采,矿坑排水的增加,造成影响范围内地下水位较大幅度降低,原有的供水水源地水量均呈不断下降趋势,已愈来愈明显地影响矿区的可持续发展,特别是邢台市城市供水。本文以邯邢铁矿田为研究对象,首先概述了矿区的基本情况及多年来地下水位动态特征,在系统分析矿区水文地质特征的基础上,结合现代应用数学和计算机技术,应用Processing MODFLOW建立了地下水系统二维数值模型,并根据优化理论和运筹学原理,建立矿区地下水系统排供结合优化管理模型和水资源分配优化管理模型。论文主要包括以下几方面内容:(1)综述了当前矿坑涌水量及水资源优化管理的国内外研究现状,在借鉴国内外研究现状的基础上,针对矿区存在的问题,提出论文的研究内容。(2)在系统分析邯邢铁矿田地下水系统的补径排特征、含水层的空间分布特征等水文地质条件的基础上,建立地下水系统数值模型,预测王窑铁矿不同水文年的矿坑涌水量以及矿坑疏干排水对下游水源地的影响;结果表明矿坑疏干排水将对下游水源地供水环境产生严重影响。(3)根据优化理论和运筹学原理,以矿井排水量最小、水源地供水量最大为目标,建立矿区水资源排供结合优化管理模型,并根据管理模型得到的结果,利用模糊层次分析法,建立矿区水资源分配优化管理模型,优化水资源分配,充分利用水资源,缓解矿区水资源危机。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 矿坑涌水量的研究进展
• 1.2.2 地下水优化管理国内外研究现状
• 1.3 研究内容与技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第二章 邯邢铁矿田自然地理概况及区域地质条件
• 2.1 交通位置
• 2.2 气候与水文
• 2.2.1 气候
• 2.2.2 水文
• 2.3 研究区地质概况
• 2.3.1 区域地质
• 2.3.2 构造
• 2.3.3 岩浆岩
• 2.4 区域水文地质条件
• 2.4.1 地下水赋存特征与分布规律
• 2.4.2 含水岩组
• 2.4.3 水文地质分区
• 2.4.4 铁矿田水文地质条件
• 第三章 邯邢铁矿田岩溶地下水系统特征
• 3.1 概况
• 3.2 研究区灰岩裂隙岩溶地下水特征
• 3.2.1 灰岩岩溶含水层特征
• 3.2.2 岩溶地下水补给、径流和排泄特征
• 3.3 地下水动态特征
• 第四章 岩溶大水铁矿开采矿坑疏排水对下游水源地影响研究
• 4.1 邯邢铁矿田大水矿区之王窑铁矿矿区水文地质概况
• 4.2 王窑铁矿开采现况
• 4.3 王窑铁矿矿坑涌水量预测
• 4.3.1 水文地质模型
• 4.3.2 数学模型
• 4.3.3 求解方法的选择
• 4.3.4 模型区含水系统的离散化
• 4.3.5 数值模型的调试与识别
• 4.3.6 矿坑涌水量预测
• 4.4 地下水流场预报及对下游水源地供水环境影响分析
• 第五章 邯邢铁矿田排供结合优化管理模型
• 5.1 邯邢铁矿田排供结合优化管理模型的建立
• 5.1.1 目标函数
• 5.1.2 约束条件
• 5.1.3 排供结合优化管理模型
• 5.2.响应矩阵的确定
• 5.2.1 数学模型的分解
• 5.2.2 响应矩阵的生成
• 5.3 管理模型的求解
• 第六章 水资源分配优化管理模型
• 6.1 水资源分配优化管理的数学模型
• 6.2 水资源系统优化的模糊层次分析法
• 6.2.1 水资源模糊优化调度模型的建立
• 6.2.2 判断矩阵的构建
• 6.2.3 判断矩阵的一致性
• 6.3 判断矩阵的确定
• 6.3.1 判断矩阵的确定
• 6.3.2 求效益系数
• 6.4 优化模型的求解
• 6.5 矿坑水利用排供结合方案
• 6.5.1 矿坑疏干排水现状
• 6.5.2 引水方案初步设想
• 第七章 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 7.3 论文存在的不足
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介