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文档简介
Optimumcombinationofwaterdrainage,watersupplyandeco-environmentprotectionincoal-accumulatedbasinofNorthChina中国北方煤炭聚区的佳组合排水,供水生态环境保护资料来源
中国知网设计题目天一高办公楼街区管网水排水工设计学生姓名学院名称专业名称班级名称学
号:指导教师教师职称学
历:2013年03月26日
Optimumwaterdrainage,watereco-environmentcoal-accumulatedofNorthWUQiang(武),DonglinSHIWUXiong(武雄Guijun(&LIUJintao(1.ofofMiningandTechnology,Beijing100083,China:2.NanjingMiningMeishan210045,China:3.CollegeofShijiazhuang,Shijiazhuang050031,China:4.BureauofCoalCorrespondenceshouldbetoWuQiang(email:wuq@)12,1999Abstract
Theconflictwatersupplyismoreserioustoirrationalexploitationofwaterincoal-accumulatedofNorthChina.Efficienttheconflictlong-termdynamicbalancebetweenoutputofthegroundwaterbasins,andtotrytoimproveresourcificationthewater.Allsolutionsguaranteeeco-environmentpaperpresentsnewofoptimumofwaterdrainageeco-environmentastosolvetheproblemofsupply,whichbythewaterforthewholecombinationoftechniquesconstraintsineconomy,society,ecology,environment,insustuialsustainablehavebeentakenintoaccount.Sincethe1
managementofofwatersupplyeco-environmentupthesedepartmentsworktorepeatedgeologicalsurveyspecificcalculationsthatamountofnationalcanbeprecisecalculationforthewholecanbeobtained.Inthelightoftheofwatereco-environmentintypicalsectorcoalmine,acasestudyputsforwardanoptimumscheme,inmaximumobjectiveisconstrainedbyfactors.TheschemeveryscientificforsustainabledevelopmentKeywords
ofwatersupplyandprotection,optimalofmineAnalysesofnecessitytheThereareproblemsinthebasin.Itiswellknownthemine-hydrogeologicalcharacteristicsofaccumulatedinNorthChinadisplayastereowater-fillingstructure,whichisformedbymulti-layeraquifersconnectedhydraulicallytogetherwithvariousoforwaterhazardsrestrictedhealthyofcoalinwater-fillingandstrongerwater-fillinginofreservesinthethreatenedbythehazards.InandHuainanminedistricts,forexample,itcoalthreatenedbythewaterup%,71.%%%,4890ofreservesobviousthatun-miningbyhazardsishaveinfluencedproduction.Somedatashowthatthere17water-burstingaccidentswith11985.Waterdrainageburdenonthreatenedofwaterdrainagecoalpricesprofitsofenterprise.Onotherhand,itmoreandtomeetwaterincoalmineinbasin.Thereasonsnot2
onlyconditions,butaofwaterdrainagewithdeepincoalminesirrationalThedeteriorationofisanotherproblem.Phenomenaoflandsurfacecollapsebefound.Manyfamousdischargepointsforthegroundwatersyatem,stopflowingdischargeratesonlargeinlargeinoffallinggroundwaterthreearerelatedordersolveproblemswhilemining,meetingdemandsslowingdownpaceofnecessaryoptimumcombinationofwaterdrainage,waterinThestateofartofandtheproblemscombinationofwaterdrainageandwatersupplyinconceptionissimpleshortcomingsinstudyonthepatternofcombination.China’sresearchhistorythecombinationcanbedividedstages.Thefirststagewater.Atobewatersupplyformines.Butscaleandefficiencylimitedtime.Thestageaone:minewaterusedbothintheorycombination.Forwaterdrainagewateronlymeanstheofmeansitisaofpreventingwaterhazards.Itthecombinationresearchthisstageofcombinationmanagementofwaterdrainage,waterandprotectionthethirdstage.Maininthistotoeconomic-hydraulicmanagementwhichprotectionandsustainabledemands,etc.aresimultaneouslyconstraintconditions.TrinityThecombineswaterdrainage,waterquality3
water-collectingstructuresofsystemoflandsurfacepumpinginthemines,shallowlandsurfacewellgroundwaterrechargeandartificialreliefwellsundermines.BothintegrationandforthedistinguishedaccordingtheTheintegrationfortheutilizedrainagewaterunderthelandaswaterfordifferentwithoutharmingthecoalminesarenotonlydrainagesources.TheofdrillingpumpingwellsthesurfacetospecialonareterminatingundertheaccidentsinThecoordinationforthemeansbulidwatersupplysourcesfordifferentconsumersensuringeco-environmentalingroundwaterpumpinggroundwatergroundwaterheadsintheinrecharginggroundwaterflowtowardsthemines,whichnotconsumerswithgoodqualitygroundwater,achievedroppingdownheadsinalsoeffectivelyreducehighcostsdrainageandaremeasureswithlargemines.Thecoordinationtheofpreventingandcontrollinghazardsintothatactiveinterception.Bothverybeltsaccumulatedgroundwaterrechargeonesthegroundarerelatively4
coordinationinForreliefunderminesandthelandpumpingwellsmainlyintobeddedwithlayers,whilefortheofsystem,thelandwellsmainlypenetrateintoverythickaquifer.Therefore,hydrogeologicalmodelforinvolvesthemulti-layeraquifershydraulicallyinnerboundaries.Settingupstereoandprerequisiteforsolvingmanagementalforthesystem.Managementofthesystemnotonlyconsiderseffectsofsafeoperationforalsoforwatersupplyandforprotectionplaytheinthecombinationsystem.Ittheineachaquifertosatisfyconditionsofminingwithwaterpressuresthemines,andguaranteeaamountofforthenearareas,butthemaximumgroundwaternotceded,whichresultinEconomic-hydraulicInthesystemresourcesintheareonofeco-environmentqualitiessafeoperationinasprices,drainagepipelinepurchasingthelandcosts)andgroundwatertreatmentforthewaterautomaticallytoaamountresourceswatersupplyscenariobasedcomparisonseachconsumer’seconomiccontributiontothewholinthemanagementstudiescombinationamongwaterdrainage,waterinvolveboththegroundwaterandtheeconomicprotectionandindustrialstructureadditiontorealizinganeconomicguaranteesafewhich5
22pointforcombinationofwholeforthesystemreachwatersupplygoalswithdrainagetheandsurfaceontheensuringquality.Anditmakeofonedownoptimummanagementforsubsystemmeansofselectingproperandmaximumbenefitobjectiveproducedbymultipleconsumers.Theraisetheandreliabilityforthewholethewatercanbeforecastforminesmanagementofwaterandqualitybeatsamestopseparateclosedofdrainagewater,waterandeco-environmentprotectionfromgeologicaltomanagementevaluation.This,innotonlyavoidandwhichoftenrepeatedbythreesavealotofalsotechnicalaspect,makeofinterferenceinfluenceforgroundwaterseepageprecisionofthemanagementtheevaluationeconomic-hydrauliccanbeexpressedasAcaseAtypicalchosen.ItisineastofProvince,China.ItofthreeMine,YanmazhuangMineJiulishanMine.ThesurfacethekmShanmenflowsthroughthesectornorthprecipitationinsectorabout662.3mm.TheprecipitationmainlyinJune,July,AugustandSeptemberinthesectorofthickinMiddleOrdovician,coal-bearingrockseriesindepositsinQuaternary.Theregroupsoffirstisinnortheast-southwestdirectionFF.Theinthenorthwest-southeastdirectionfault.Thethirdin1.theeast-westFenghuanglingfault.Theisalmostinfaultsareallfoundfaultswithhighdegreeofangle.6
3
majoraquifersbeenfoundthesector.Theisasemi-confinedporousaquifer.Thenextoneisverythinbeddedaquifer.Theisathinbeddedlimestoneaquifer.Thelastoneatathickaquifer.Objectivefunctionofthemanagementbemaximumeconomicbenefitproduceddomestic,industrialandagriculturalwatersupply.Policyofmodelarethedomestic,industrialagriculturalgroundwatersupplyratesineverymanagementtimesuppliedbyartificialreliefwellsunderthepumpingwellsinthesurfacewellsthegroundwaterthepolicymakinginforwellstheinaquifer,27thesurfacepumpingintheminedistrictsinaquifer7
3333inaquiferinaquiferO27thesurfaceinaquiferO22ontheproblems,thefollowingconstraintconditionsbeconsidered:(1)SafeminingconstraintwithinaquiferL.Therearealtogetherthreecoal8minesinthesector,i.e.Hanwangandminingforminesaredifferentit88-150minthemininglevelforMine,and-200minmininglevelforMine,and-225minfirstminingforJiulishanminingheightsforinminingabout100-130m.Therefore,thegroundwaterleveldrawdownsinthethreemanagementtimestepsforaquiferLthreebeequivalenttodrawdown8atinperverttheir(2)Geologicaleco-environmentordergroundwaterleakagefromporousintoandthentoseepagefurtherdownthethinaquiferinofgroundwaterthebottomaquiferkeepaheight,i.e.thegroundwaterinitaremaximumvalues.(3)constraintatshallowlandsurfacewellsinaquiferOshallow2wellsshouldpenetrateininordertoenvironment2hazards,suchaskarstdeepdrawdownsinaquiferforshallowlandsurfacewellsnotallowedcritical2values.(4)IndustrialwaterconstraintforthegroundwaterinO.Theof2industrialsupplyneededbytheplannedthermalpowerplantnorthofsectorisdesignedbe1.5m/sthecomprehensiveoftheinsector.Intotheofwater,theindustrialwatersupplyforthegroundwaterinOstepmustbeequivalentat2m8
(5)Maximumconstraintofgroundwaterresourceavailableforbalanceofgroundwaterinthesectorforlongavoidharmfulcausedbycontinuousfallingofgroundwatersumofabstractionineachmanagementtimenotallowedthemaximumgroundwaterresourceforabstraction.SincethereisnotonlywaterdrainageinthealsowaterinperiodformodelisselectedMaywhichannualrateofprecipitation50.Managementtimefortheperiodaredividedintothree.ThefirstsecondfromOctobertonextonetoMay.Accordingeconomicprogramandindustrialstructureadjustmentintheinneardifferentofwaterstructuresamonglandwells,thelandartificialflowunderthepapermanagementscenarious,allofwhichoperationinsystemcondition.Aftermakingcomparisonsofoptimumcalculationresultsforthetoaidealandapplicablefortypicalsector.Thisscenarioonlyconsiderstheeffectiveadvantageoftheartificialreliefundertheminesofthesurfacewells,butalsopaysattentionthedisadvantageoflowguarantyrateforthereliefwellsminesforsupplylargeinsurfacewells.Meanwhile,ehshallowsurfaceinaquiferOinscenariowouldwaterforplantasplanned,butalsoroleinbottomaquifer,whichmajorrechargeofforthethedrainagesubsystemthenormally,thisscenariofullyofferthefunctionsartificialreliefflowwellsmines,andmakessystemnormally.Butifstopofunexpectedscenariofullyutilizelandsurfacepumpingwellsthesurfacetheirpumpinginmakefortemporaryshortage9
ofwaterforthetomakeitstoaminimumextent.Increasingabstractionrateforlandwellsandtheshallowwells,infact,isveryforharnessingthewater-accidentsundertheforrecoveryproductionmines.scenarioanewpatternforthecombinationofwaterdrainage,watereco-environmentprotection.Itsolvesquitewellthebetweenthelowrateandtheforartificialreliefflowmines.Itfulluseofbeneficialofconflicts,andmeanwhilecompensatesforonebylandpumpingwellsincoalminescenarioshouldbecomprehensivefeasible.InMine,YanmazhuangMineandJiulishanMineoptimallyfor10
certainamountofdomesticsupply,butnotagriculturalwaterlandpumpingwellsaredistributedfordifferentpurposesofwatersupplyforthem/s)bythelandsurfacewells.Comprehensivebytheofwatercollectingsatisfyalloftheconditionsthemanagementmodel,andachieveextremelygoodeconomic16.520551millionRMBtheofscenariosallwithsensitiveConclusionresearchamongandeco-environmentprotectionisofgreatapplicationvalueinbasinofNorthforrelationsupplydemands,binationconcernednotwithhydraulicalsowithofminingsustainabledevelopmentinthecombinationmodel,forfirsttime,breaksclosedsituationforalongtime,underwhichthegovernmentofdrainagewater,waterandfromgeologicalstagetomanagementevaluationcansparetherepeatedworkdonebythethreedepartmentssavealotofmodelismadeoftocovertheinfluenceotherfordifferentgroundwaterseepagefieldsasahighprecisionoftheforecast,themanagementwork.scenarioincasestudyistheidealandapplicablefortypicalscenarioonlyfulluseofadvantagesoftheartificialreliefflowwellsunderandsafesupplyoflandpumpingwells,buttotheoflowsafeforreliefflowwellsundertheforwatersupplyandoflargedrillinginvestment11
forthesurfacepumpingwells.Investigationonmine-hydrogeologygeologyintheMinistryofandKarst-water-fillingMines(inChinese).Beijing:GeologicalPublishingHouse,1996LiuQiren,Linmine-hydrogeologicalconditionsfornationalkarst-water-fillingofandGeology(inChinese),1979Wangonpreventingcuringmineincoalminesinforeigncountries,ScienceandinChinese),1983Coldewey,W.GwaterintheofGermany),inof5thInternationalMineSelectiveLimited,1994historyofwaterof5thInternationalMineSelectiveLimited,1994YeofKarst-water-fillingandwatersupplyinChina,JournalofandEngineeringGeology(inTanAijun,ProspectanalyseswaterinkarstwaterinnorthernChina,JounnalofCollegeofGeology(inXinKuide,YuPei,Combinationforseriouskarst-water-fillinginnorthernChina,JournalofHydrogeologyGeology(inWuWeijiangetal.ResourcificationofenvironmentComments(in10.GaoHonglian,Linmine-hydrogeologicalconditions12
ofdepositsinChina,JournalofEngineeringGeology(in11.planandcuringonwaterincoalinnorthernandforCoaofield(in13
中国北方煤炭聚区的佳组合排水,供水生态环境保护石占华
刘金韬地京南210045,石庄050031,中国;中州:于1999年月12日摘
要
为了开采中国北方煤炭资源丰富的区域,不合理的排水使排水、供水和保护生态环境之间的冲突日趋严重效的解决冲突的方法是保持地下水丰富的盆地的输入和输出之间长期的动态的平衡并努力提高煤矿水的资源化所有解决方案必须保证环境质量本文提出了一种有关于优化排水供水和环境保护之间的组合以解决不稳定水流的问题从而引起引流水变化的整个组合系统的新的理念管理液压技术和限制经济,社会,生态,环境,工业结构调整与可持续发展已被考虑到。这个系统可以通过不同部门的共同努力打破不同部门之间独立管理排水水和保护环境的传统避免了重复的地质调查和具体的评价计算使国家可以节省大量的投资和精确计算。鉴于排水,供水和保护生态环境之间的冲突的一个典型的部门在焦作煤矿,一案例研究提出了一种优化组合方案,目的是最大经济效益能够受到多种因素的制约。该方案奠定了一个寻找可持续发展战略非常重要的科学基础关键词
组合系统的排水,供水和保护生态环境,优化组合,矿井水资源化
分析相合的必要性在盆地中有三个相关的问题众所周知在中国北方流域积累的煤矿的主要的水14
文地质是立体充水结构由于液压与各类内边界的连结液相连的多层含水层。在中国煤炭储量丰富矿井数目多的盆地由于注水和更强的注水能力得到应用矿井水严重制约了煤炭工业的健康发展估计总矿储量分别是52%60%,和90%峰峰、邢台、焦作、淄博、淮北和淮南的盆地煤矿区遭受到了破坏。很明显不能挖掘的现象所造成的危害是严重的透水事故严重影响安全生产一些统计数据表明从1927到年有个超过立方米/流速的透水事故发生排水对煤矿水灾害的威胁是一个日益沉重的负担水成本提高引起了煤炭价格的上升和企业利润的减少盆地的煤矿区的供水需求越来越难以得到满足其原因一方面是干旱和半干旱的气候条件,另一方面是大量煤矿排水的不合理开发。另一个问题是环境恶化。地表上喀斯特地貌崩溃的现象可以被发现。许多著名的对整个卡斯特地下水系统非常重要的卡斯特泉水经停止了流动或者出流速度大规模的降低中国西部占有者很大面积的克拉玛依沙漠由于地下水位的下降正在走向死亡。这三个问题既是相关的又是矛盾的为了解决盆地中的这一问题同时确保安全开采满足对水资源的需求和减缓环境的恶化去研究排水供水和环境保护之间的最佳组合是非常重要的。2究行的现状问题虽然一些国家对于排水和给水的组合的研究比较早其概念简单在他们的理论与组合模式仍然有着很多缺点。中国对于组合排水研究的历史可以分为三个阶段第一阶段是利用矿井水一个世纪前的矿井水开始被用来作为矿井供水。但在那个时候利用规模和效率都非常有限第二个阶段是全面的矿井水被用来水灾害治理在理论和实际上都取得了非常大的进步例如排水和给水的组合不仅意味着矿井水能够得到利用也意味着防止水害成为了一种科技而不幸的是在这一阶段的组合研究对环境保护投入了太少的关注优化管理排水供水和保护生态环境的组合是第三阶段在这个阶段的主要特点是拓宽传统的研究并建立一个经济水压管理模式同时把安全开采生态环境保护与可持续发展和发展需求等作为约束条件。3位一系统15
三位一体系统结合了排水供水和生态环境保护集水系统的结构由矿井地表水的抽吸地下浅地表水的在灌注和矿井下的人工救援水组成根据这种组合三位一体系统中的整合和协调显得非常重要。一体化的系统意味着利用矿井下的排水然后用水泵把水抽到地表作为不同目的的供水同时不会损害生态环境质量煤矿不仅是排水源同时也是供水源从地表抽水的目的是消除为了防止矿井下的意外事故发生而引起的排水终止的事情对不同的人造成的特别的影响。当抽取地下水作为一种非常有效地矿区降低地下水水头措施时统的协调意味着对于不同的消费者去建立一些供水源头时确保地下水灌注时生态环境质量的状态流向矿山的灌注水的增长截距,不仅能够提供给消费者高品质的地下水,实现降低矿山地下水水头的目的能够有效地降低在矿山下提供大流速的传统的排水措施的高成本种协调的方式改变了传统的被动的预防模式和限制了矿山下地下水的危害迅速的向地表扩散系统中非常发达的卡斯特流域和地下积累了大量水的区域是
相
对
理
想
的
协
调
位
置。对于这个三位一体系统的整体来说下的人工救援水和表层抽取的水主要是直接的渗透进地下薄弱的卡斯特层状蓄水层和煤矿层同时为了协调这个系统煤矿的浅层必须穿透比较厚的卡斯特地下蓄水层因此水温地质概念模型的系统包括由液压连接的不同的内外边界的多层含水层立立体水文地质概念模型和相应的数学模型的先决条件是解决系统的管理问题。16
三位一体系统的管理不仅需要考虑到降低地下水水头的效果和排水系统的安全运行同时要考虑到排水和供水系统对生态环境保护系统的影响他们在整个组合系统中发挥了同样重要的作用控制了在满足安全开采条件的具有一定水头压力的矿井的各含水层的水头并在矿井及其附近区域有一定量的供水但是必须不能超过可能导致生态环境质量降低的地下水的最大水位降低量。4经济水管理模在三位一体管理系统中态环境质量和安全运行评估的前提是矿山及其周边的地下水资源可提供水供应价格,排水费用,运输费用(包括管道和购买土地的费用)和地下水质量检测的费用的三种不同的消费者优化管理模式动的分配给每一个消费者一定数量的地下水资源和水供应的情况下进行每一个消费者的目标函数对整个系统的经济贡献因此管理和研究排水供水和环境保护之间的最佳组合涉及地下水液压管理技术和经济评价态环境质量保护与产业结构程序了实现经济运营,他们同时也保证了一个安全的操作,这对整个组合系统而言非常重要的关键点。三位一体系统的管理模式可以达到供水水和地表水时确保生态环境质量安全的目标可以通过选择适当的限制和通过多种水资源消费者产生的最大经济效益为每个子系统制定一个最适宜的全面的优化管理模式种模式可以提高三位一体系统运行的安全和可靠性预测矿井的排水量管理供水资源和评价生态环境质量的可以同时执行以终止管理排水供水和保护生态环境地质调查评估的各个不同部门之间的独立的和封闭的状态这样不仅可以避免三个部门之间许多往往是重复了的地质调查和评估工作在经济方面节约了大量的资金而且可以在技术方面利用一个同时考虑不同区域的之间干扰和相互影响的模型保证地下水渗流计算的精度预测管理和评价工作。这种经济水压管理模式可以表示如下:17
5案例研一个典型的部门被挑选了出来它位于中国河南省焦作市东部的一个煤矿它由三个煤矿组成:汉王矿,演马庄矿和九里山矿。土地表面平整,整体面积约平方公里。一个叫做山门的断断续续的河流从北流向南。年平均降水量大约为降水主要集中在每年的六月,七月,八月和九月。该区域的岩层中包括中层中非常厚的陶系石灰岩煤石岩和第四纪的松散沉积物。有四组断裂构造。首先是在东北和西南方向如和第二是在西北-东南方向例如方庄的故障。第三是在东西方向的凤凰岭等故障。最后几乎是在南-北方向。这些故障都发现了具有高倾斜度角的正断层。该部门已经发现了四个主要的含水层第一个是一个半封闭的孔隙第二个是薄层灰含水层第三是一个薄层灰岩含水层最后一个是一个很厚的在底部的灰岩含水18
层。目标函数管理模式是为国内经济效益最大化的工业和农业用水供应而设计的策变量模型被认为是每时每刻同步管理的家庭业和农业地下水供给速率和他们所提供的地下矿井人工救援地表矿山抽水和矿山浅表层区域的地下水该模型涵盖了135个决策变量,地下矿井含水层有个,矿井地表抽水区域有个,个L,272个,矿上浅表层O有27。2针对这些问题,应考虑以下约束条件:(安全开采时地下水含水层压力为L。在该部门共有三个典型的煤矿,8汉王矿,演马庄矿和九里山矿。由于汉王矿为88-150米的二类开采水平,演马庄矿为-200米的二类开采水平,九里山矿为225米一类开采水平,所以这些矿山的水平是不同的据开采经验家规定的安全开采压力加载地下水头高度为100-130米。因此为了阻止矿山下地下水的危害和保证其安全运行矿山地下水位在三个时间管理阶段可以被认为是正常的降落值。(2)地质环境质量约束。为了防止底部多空含水层进一步向地下水渗漏,污染薄层灰岩含水层中的地下水多空层的顶部必须保持一定的高度不允许超过地下水亏
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