论文题目: 厚风积砂覆盖区水资源预测与优化管理研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 采矿工程
作者: 桂祥友
导师: 马云东
关键词: 厚风积砂覆盖区,模糊优化,地下水系统,水资源预测,相对隶属度,水资源管理系统
文献来源: 辽宁工程技术大学
发表年度: 2005
论文摘要: 为了系统科学地管理和持续利用厚风积砂覆盖区的水资源,本文针对目前国内煤矿区的地下水预测和水资源的系统管理所存在的问题,运用现代管理方法来研究矿区水资源,采用定性与定量相结合的方法,建立合理的开发利用方案,从而科学地利用矿区水资源并有效地保护地下水环境。同时针对我国西部,特别是能源富集地区的水资源问题,进行了预测与持续利用方面的研究。本文在地下水系统流动理论基础上,着重研究了厚风积砂覆盖区地下水的赋存和流动规律理论,建立了厚风积砂覆盖区地下水系统及水资源预测模型。运用模糊优化理论,首次对厚风积砂覆盖区水资源的管理决策优化进行了详细的研究。系统地研究了神东矿区降水规律及动态分布、地表水分布情况、水资源总量以及矿区供水能力。本论文主要进行了以下几个方面的研究工作: (1) 厚风积砂覆盖区地下水赋存与流动规律研究主要研究了厚风积砂覆盖区地下水的赋存与流动模型。给出了厚风积砂覆盖区地下水运动数学模型,并举例分析神东矿区厚风积砂覆盖区地下水运动建模过程。详细分析研究了常用饱和流地下水运动的数学模型以及污染物迁移转化的水动力弥散方程。从而为干旱地区地下水的合理开采和持续利用提供了理论基础。(2) 厚风积砂覆盖区地下水系统预测研究结合厚风积砂覆盖区地下水实际情况,首次建立了基于有限元法的矿区地下水系统预测数学模型。采用加以改进的误差反向传播人工神经网络(BPN)算法对矿区地下水水位进行了建模和预测,同时以神东矿区为例对模型进行了应用验证。(3) 厚风积砂覆盖区地下水系统管理优化研究针对神东矿区的具体水文及水资源状况,将模糊优化理论应用到矿区地下水管理决策研究中。建立了时序多目标系统模糊优化决策模型,并运用多目标决策模糊线性加权平均综合评判公式进行评判,得到了神东矿区地下水开发效益最优方案。(4) 神东矿区水资源总量与水质评价研究系统地研究了神东矿区水资源总量以及矿区供水能力。对水源地的地下水进行了水质评价研究,并运用模糊理论建立了水质评价数学模型,对神东矿区的水
论文目录:
创造性成果声明
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 国内外水资源管理与利用概述
1.2 国内外相关领域研究评述
1.2.1 地下水系统数值模拟概况
1.2.2 地下水系统预测研究概述
1.3 问题的提出与本文的主要研究内容
1.3.1 问题的提出
1.3.2 本文的主要研究内容
2 厚风积砂覆盖区地下水赋存与流动规律研究
2.1 地下水运动的微分方程的建立
2.1.1 地下水运动渗流的连续性方程
2.1.2 地下水三维渗流微分方程
2.2 微分方程源和汇的表示形式
2.3 厚风积砂覆盖区地下水运动数学模型
2.3.1 定解条件
2.3.2 初始条件
2.3.3 厚风积砂地下水运动建模的例证
2.3.4 常用饱和流地下水运动数学模型
2.4 污染物迁移转化的水动力弥散方程
本章小结
3 厚风积砂覆盖区地下水系统预测研究
3.1 地下水系统的概念模型
3.1.1 地下水系统概念模型的定义
3.1.2 建立地下水系统概念模型应遵循的原则
3.2 地下水系统的预测数学模型
3.2.1 地下水系统预测的偏微分方程
3.2.2 预测偏微分方程中的参数、定解区域和定解条件
3.2.3 地下水系统预测数学模型的组成
3.3 基于有限元法的矿区地下水系统预测数学模型
3.4 基于神经网络的神东矿区水位预测
3.4.1 水资源预测评价模型的建立
3.4.2 水资源评价的神经网络
3.4.3 BP 网络学习算法
3.4.4 神经网络 BP 算法的改进
3.4.5 模型的建立与训练
3.5 地下水系统数学模型的解法
3.5.1 解析法
3.5.2 模拟法
3.5.3 数值法
本章小结
4 厚风积砂覆盖区地下水系统优化管理研究
4.1 神东矿区水文地质特点
4.2 多目标多层次系统模糊优化理论模型
4.3 时序多目标系统模糊优化决策模型
4.4 厚风积砂覆盖区地下水资源管理时序优化决策模型
4.5 时序多目标决策模糊线性加权平均综合评判公式
4.6 应用举例
本章小结
5 神东矿区水资源总量与水质评价研究
5.1 神东矿区区域概况
5.1.1 神东矿区地理情况
5.1.2 气象
5.1.2.1 矿区气象资料
5.1.2.2 永久水源地气象资料
5.1.3 降水规律及动态分布
5.1.4 地貌和环境
5.1.5 地表水分布情况
5.1.6 地层分布
5.2 地下水赋存状况
5.2.1 碎屑岩类裂隙水、孔隙水
5.2.2 松散岩类孔隙潜水
5.3 神东矿区水资源总量研究
5.3.1 矿区水资源情况分析
5.3.2 矿区供水能力分析
5.4 水源地地下水的水质评价研究
5.4.1 水质评价数学模型的建立
5.4.2 神东矿区水质评价应用
5.4.3 节水、分质供水及储水措施
5.5 矿井水处理及复用
5.5.1 矿井水来源及处理
5.5.2 神东矿区矿井水复用
本章小结
6 神东矿区水资源的调配优化研究
6.1 神东矿区水资源及需求分析
6.2 典型矿井的水文地质研究
6.2.1 大柳塔煤矿的含水层及机理
6.2.2 大柳塔矿活鸡兔井地下水分类及补给
6.2.3 上湾矿的水系及含水层
6.2.4 补连塔矿水资源及水力联系因素分析
6.3 水资源优化配置的研究及其发展
6.3.1 水资源优化配置概念和作用
6.3.2 水资源优化配置研究的特点及发展趋势
6.4 基于遗传算法的区域水资源优化配置模型研究
6.4.1 水资源优化配置模型
6.4.2 配置模型约束条件
6.4.3 遗传算法求解水资源多目标优化配置模型
6.4.4 第一级子系统优化与计算步骤
6.4.5 第二级系统协调及遗传算法
6.5 矿区水资源需求近期预测
6.5.1 浩勒报吉地下水的赋存和动态
6.5.2 浩勒报吉地下水的可采资源量
6.6 水源地供水的可靠性
本章小结
7 神东矿区水资源管理信息系统研究
7.1 水资源管理系统数据库的结构
7.2 数据准备
7.2.1 数据的整理
7.2.2 属性数据的输入
7.2.3 地图初始化及图形库的建立
7.3 系统主要功能
7.3.1 图形浏览
7.3.2 信息显示
7.3.3 空间查询
7.3.4 空间分析功能
7.3.5 图形编辑功能
7.3.6 制作专题地图
7.3.7 统计报表
7.3.8 制图输出
7.4 神东矿区水资源管理信息系统的应用
本章小结
8 结论与展望
8.1 结论
8.2 展 望
主要参考文献
致谢
攻读博士期间的主要成果
作者简介
科技查新报告
发布时间: 2005-08-30
参考文献
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