干旱、半干旱復(fù)雜礦區(qū)水資源系統(tǒng)優(yōu)化配置及綜合利用.pdf

1、我國(guó)水資源匱乏,尤其是北方干旱、半干旱地區(qū)。神府東勝礦區(qū)(以下簡(jiǎn)稱神東礦區(qū))地處陜北黃土高原和毛烏素沙漠東南邊緣接壤地帶,是我國(guó)特大型煤炭生產(chǎn)基地,開(kāi)采條件優(yōu)良。隨著煤炭資源開(kāi)發(fā)規(guī)模逐漸增大,礦井排水、生產(chǎn)、生活、工業(yè)用水量逐年增加,煤炭工業(yè)發(fā)展與區(qū)域水資源供需、采煤活動(dòng)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)等矛盾日漸突出,嚴(yán)重制約本地區(qū)經(jīng)濟(jì)-社會(huì)-環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。為此,本研究以整理分析現(xiàn)有資料為基礎(chǔ),運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)水文地質(zhì)信息調(diào)查、室內(nèi)外試驗(yàn)以及補(bǔ)充勘探等技術(shù)手段,

2、通過(guò)理論分析、模擬預(yù)測(cè)等方法研究礦區(qū)水資源分布(包括地表水、地下水、礦井水狀況和礦區(qū)生活用水)農(nóng)業(yè)用水、生產(chǎn)用水、工業(yè)用水的現(xiàn)狀及其變化趨勢(shì),從系統(tǒng)論的角度評(píng)價(jià)礦區(qū)水資源及其開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀、演化趨勢(shì)開(kāi)采利用潛力等,并結(jié)合礦區(qū)開(kāi)發(fā)中長(zhǎng)期目標(biāo),規(guī)劃神東礦區(qū)未來(lái)不同水平年的水資源優(yōu)化配置方案；提出礦區(qū)未來(lái)水資源開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃模式和水資源綜合利用技術(shù)方案,為本區(qū)水資源的優(yōu)化配置、合理開(kāi)發(fā)、綜合利用和科學(xué)管理提供技術(shù)支持。
　　 首次提出水文

3、地質(zhì)試驗(yàn)參數(shù)初選、水位擬合調(diào)整參數(shù)、隨機(jī)階層式結(jié)構(gòu)評(píng)估沉積物空間變異性確定水文地質(zhì)參數(shù)一套全新參數(shù)反演方法,并成功應(yīng)用于大區(qū)域復(fù)雜礦井地下水系統(tǒng)數(shù)值模擬中。該參數(shù)反演方法的核心:首先根據(jù)多組抽水試驗(yàn)所取得的各井孔含水層的水文地質(zhì)參數(shù),作為各井孔所在參數(shù)分區(qū)含水層的代表性水文地質(zhì)參數(shù),并在此基礎(chǔ)上使用在模擬期末實(shí)測(cè)的地下水位資料進(jìn)行水文地質(zhì)參數(shù)調(diào)整；最后通過(guò)水文地質(zhì)參數(shù)空間變異性研究,利用階層式結(jié)構(gòu)來(lái)評(píng)估沉積物空間相關(guān)性結(jié)構(gòu)對(duì)滲透性的影響

4、,運(yùn)用隨機(jī)統(tǒng)計(jì)方法以及最優(yōu)化理論最終確定水文地質(zhì)參數(shù)。
　　 采用等維灰數(shù)遞補(bǔ)動(dòng)態(tài)GM(1,1)方法預(yù)測(cè)區(qū)域需水量,應(yīng)用包氣帶水分運(yùn)移數(shù)值模型確定降雨入滲系數(shù),提高了礦區(qū)水資源供需平衡分析和水資源量評(píng)價(jià)的工作精度。
　　 構(gòu)建了礦區(qū)水資源多目標(biāo)規(guī)劃模型實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜水資源系統(tǒng)優(yōu)化配置。按照神東礦區(qū)規(guī)劃目標(biāo),制定了模型建立準(zhǔn)則,構(gòu)建了多目標(biāo)、多水源、多用戶、不同水質(zhì)規(guī)劃模型目標(biāo)函數(shù)、決策變量、目標(biāo)約束以及約束條件；利用MATL

5、AB優(yōu)化工具箱(OptimizationToolbox)中多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)fgoalattain建立了本模型的優(yōu)化算法；以不同規(guī)劃水平年為基準(zhǔn)進(jìn)行了水資源優(yōu)化調(diào)配,提出了不同水源不同用戶之間水資源綜合利用調(diào)配的最優(yōu)技術(shù)方案,達(dá)到了水資源供給保證率最大、用水費(fèi)用最低的目的。
　　 最后,形成以神東礦區(qū)為典型代表的大區(qū)域復(fù)雜水資源系統(tǒng)優(yōu)化配置以及綜合利用的系統(tǒng)理論與方法,即:區(qū)域供需水量評(píng)價(jià)→地下水模擬與管理→采礦影響評(píng)價(jià)→大區(qū)域水資