煤矿(区)地下水管理模型技术要求 KA T 10—2023 word版.docx

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1、IcST3.020CJeSDI4KA中华人民共和国矿山安全行业标准KA/T102023彳情MiTr7611997煤矿（区）地下水管理模型技术要求Technica1specificationsforgroundwatermanagementmode1ofcoa1minearea2023-10-26发布2024-01-31实方总国家矿山安全监察局发布目次前言I1范围12规范性引用文件13术语和定义14一般要求15资料收集和调查16地下水数值模拟模型的建2立7地下水管理模型的建3立8成果报告编制5附录A觑范性）煤矿区地下水管理模型成果报告编写6本文件按照（BtI助除准化工作导则第1部分标准化文件的结

2、构和起草规则讷规定起草。本文件代替A61国煤矿地下水管理模型技术要求与MP761一国相比，除结构调整和编辑性改动外主要技术变化如下：a）将章标题总则修改为K股要求;并增加了相关要求内容条款见始年版的3）；b）将章标题资料收集修改为资料收集和调查芹增加了相关需要收集的基础资料内容条款妞51,疑T年版的4；c）增加了章节标题地下水数值模拟模型的建立并增加了水文地质概念模型内容见由；（d）增加了数学模型及模拟方法见胡）增加了多目标规划问题的标准形式见或；）删除了资料收集基本原则”例。年版的4）；g）删除了地下水管理中需要查明的水文地质条件”如g年版的处h）将节标题地下水菅理优化方案的评价慵改为鼠优方

3、案选择调整了内容见期年版的55）i）删除了监测工作章节见g年版的6）;J）调整成果报告的编制簟节为附录A1附录Ag年版的7）；请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的贡任。本文件由中国煤炭工业协会提出。本文件由煤炭行业煤矿安全标准化技术委员会归口。本文件起草单位：中煤科工西安研究院黑团）有限公司中国矿业大学址京）晋能控股煤业集团有限公司。本文件主要起草人姬亚东董书宁穆鹏飞王德璋张清虎曾一凡。本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为:阪年首次发布为Nf1力761190F；F次为第一次修订。煤矿区地下水管理模型技术要求1范围本文件规定了煤矿6地下水管理模型技术中一般要求

4、费料收集和调查地下水数值模拟模型的建立地下水管理模型的建立监测工作和成果报告编制的基本要求。本文件适用于煤矿区地下水管理模型建立地下水资源管理等技术工作。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（括所有的修改单）适用于本文件。CRT1则地下水资源管理模型工作要求GWI-D1地下水流数值模拟技术要求U/KW1地下水资源数值法计算技术要求MT/T633地下水动态长期观测技术规范3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。4一般要求4 应做到边收集资料，边整理分析，边综合研究

5、，满足建模过程对资料的需求，必要时可适当补充勘探。出应综合分析煤矿区社会经济及发展规划地下水开发利用及供需状况生态环境现状及问题等，在地下水数值模拟模型建立的基础上,选择地下水资源管理目标和约束条件来建立地下水管理模型。ZB建立地下水数值模拟模型时水文地质条件的概化应符合实际的水文地质条件。5 模拟区宜以完整的水文地质单元作为计算区，宜以水流系统边界隼元边界作为为计算边界。如计算区仅为水文地质单元一部分，应注意处理好水文地质单元内水资源的分配以及计算区边界上的水量和溶质交换问题。名应采用系统工程方法寻求地下水开发利用的优化方案综合评价后给出最优推荐方案。韦应通过监测工作及时掌握新情况冰文动态变

6、化情况不断更新和完善煤矿地下水管理模型。5资料收集和调查6 收集下列基础资料：a）矿井勘探建井及生产地质报告；t）矿井水文地质勘探报告；c）区域矿井地形地质图和综合水文地质图；d）矿井水文地质剖面图；）矿井水文地质综合柱状图；）矿井充水性图；名）矿井涌水量与各种相关因素动态曲线图；K）矿井含水层等水位底残图和富水性分区图；i）煤层厚度含隔水层顶底板等高线图；J）矿井采掘工程平面图；k）防治水基础台账；1）矿井采掘接续规划资料；II】）气象与降雨量资料大气降水入渗资料。水资源开发利用状况调查：a）煤矿区火口数量工农业生产现状及其发展规划；t）水资源开发利用现状及规划包括供水水源类型、总量双用水量

7、,未来需水量及其供水规划；o）水资源管理现状及存在问题；d）煤矿区疏排水网孔的运转状况矿井疏排水量及其动态变化和利用情况。煤矿开采对水资源与生态环境影响调查：a）疏排水所形成的地下水降落漏斗的扩展范围及其发展趋势；b）疏排水对水井水位泉水流量地表河流以及地表水体等方面的影响；c）煤矿开采引发的地面沉降地面塌陷或地裂缝等情况；d）煤矿开采可能导致的地表生态水位变化及其他生态环境问题调查。地下水水质及其污染调查：a）矿井污水的处理利用与排放情况；b）地下水中主要含水层水化学类型及各化学组分的背景值；o）地下水污染源的组成污染途径排放方式以及可能的污染范围和程度；d）地下水污染防治的具体措施实施情况

8、和效果。由地下水开采经济指标的调查：a）疏排水量的单位能耗A地下水所消耗的能量和总的能耗量；b）地下水地表水及其他再生水源的单位成本和水价；c）矿井污水处理费用。6地下水数值模拟模型的建立d水文地质概念模型Q1模拟区边界可根据煤矿G）实际情况选定在河流分水岭断层隔水边界补给边界或排泄边界等位置，按实际条件概化为第一类第二类或第三类边界条件。垂向边界条件可概化为有水量交换的边界条件和无水量交换的边界条件。6。含水层系统结构应根据含水层的类型岩性厚度渗透系数导水系数及合水度鳏性给水度）等概化为均质非均质各向同性或各向异性的含水层，并进行水文地质参数分区。6B地下水流运动状态应根据实际情况概化为稳定

9、流或非稳定流，一维流二维平面流或剖面流三维流等。64源汇项应根据煤矿包）水源井开采的特点，将其概化为单井或群井；降雨蒸发各类地表水的入渗补给以及上下含水层的顶托或下渗补给等应根据分布特征，将其概化为单元人渗补给强度或单元蒸发强度。GB根据地下水流速大小将水中污染质的运移机制概化为分子扩散对流弥散。GB根据含水层内部结构特征水动力弥散实验结果以及污染质运移途径调查等，判定水头和浓度在含水层内部三维方向上的变化情况，将地下水中污染质运移状态概化为一维流二维流或三维流。0根据地下水中污染质的现状及其危害程度，选择合适的污染指标作为水质运移模型的特征因子。6B采用相应软件构建水文地质模型。国数学模型及

10、模拟方法田数学模型应包括描述地下水运动条件的偏微分方程和定解条件边界条件与初始条件）。密数值模拟方法可根据实际条件选用有限单元法有限差分法边界元法等；数值模拟计算应优先考虑使用地下水数值模拟专业软件等。模型的识别与检验电模型必须经过识别和检验后才可用于地下水管理模型的建立。通过模型识别逐步修正水文地质参数分区和边界条件，使模型识别期计算数据与实际观测数据达到最好的拟合，识别时须有水位和流量数据，避免模型参数多解。B模型检验应通过对已识别模型的运转,比较模型计算数据与实际观测数据的拟合效果，看模型是否正确地描述了地下水系统的动态特征。司对于降深小的地区凄求水位拟合绝对误差小于（5m的节点必须占已

11、知水位节点的70%以上对于降深大的地区欠于5m）要求水位拟合相对误差小于10%的节点必须占已知水位节点的70%以上。曲水质浓度的拟合精度应视进入模型的模拟因子的误差分析精度而定。一般情况下，拟合的绝对误差值应控制在分析误差精度以内，满足水质浓度误差精度要求的节点应占已知水质浓度节点的30%以上。也数值法地下水均衡的计算结果应与常规水均衡方法的计算结果进行对比相互验证。自建模要求例已知地下水位水质控制点的分布应满足对各参数分区主要边界面状入渗区以及污染区等煤矿区坏同水文地质条件地段的控制要求。62一般要求应有一个水文年以上的地下水动态观测系列资料用于模型的识别和验证,此外,根据建模的具体情况，也

12、可对资料的观测提出专门要求。&B煤矿区地下水集中开采量和疏排量的观测宜与地下水水位水质的观测同步进行。on地下水含水层系统的厕向或垂向边界存在较强的水量交换时，应尽可能开展水均衡论证或试验工作，求得水量的交换参数。B渗透系数水动力弥散系数等参数可根据野外或室内试验实际测定，并选取代表性参数赋值。06数值模型在进行网格剖分时，应根据不同地段地下水水力梯度水质浓度梯度以及精度要求等确定其网格剖分密度，特别是对于地下水溶质运移模型，网格剖分不宜过于稀疏。T地下水管理模型的建立71优化方法7地下水管理模型是将地下水数值模拟模型与最优化方法结合而形成的。最优化方法包括有线性规划非线性规划动态规划以及多目

13、标规划等。线性规划和多目标规划是管理模型常用的优化方法。70线性规划问题的标准形式，线性规划法要求目标函数为线性函数，约束条件可用一组线性等式或线性不等式来表达，见公式4)。MaxN=目标函数yaq=tii=12*m八满足于，耳XjOj=12G)J式中：Z标函数值；Cj价值系数3=)；Xj决策变量J书n);sij约束方程式系数=12hj=12-n；bi约束方程式右端项bX)=12m)。若目标函数为求最小值问题即nMi2=NcpJcyQ对于约束条件为不等式的情况，可在其左端加1减去一个非负的松弛变量，把它变为等式约束条件的标准形式。TB多目标规划问题的标准形式,见公式亲口公式配目标函数qQ1金)

14、,6)式中：fMQ,wQ目标,可以求最大,也可以求最小；GG)一约束函数；XT策变量；XF策变量集。74地下水管理中的线性规划问题可采用单纯形法求解，多目标规划问题可采用将多目标化为单目标法分层求解法混合优选法和目标规划法等求解。N管理模型N地下水管理模型由目标函数和约束条件两部分组成。目标函数用来表示地下水管理的目标，可以是单目标，也可以是多目标豹束条件用来表示在实现管理目标的过程中，所受到社会、技术条件的限制。E地下管理模型主要包括地下水水量管理模型和地下水水质管理模型。W地下水水量管理模型所要达到的目标一般有最佳水位降，最优开采量最优疏排水量等，应根据煤矿GM勺具体管理目标而定：a）当管理目标为满足煤矿G）供水要求的前提下，控制地下水位进一步下降时，目标函数可以求各节点水位总降深的最小值。此时，公式0）中的N表示节点水位的总降深值1j为某时段第J节点水位降深值1Xb）当管理目标为满足煤矿G）地下水位达到最佳状态的前提下，控制地下水开采量或矿井疏排水量时，模型的目标函数可以求煤矿G）总开采量或疏排水量的最大值。此时，公式G）中的N表示煤矿的总开采量或疏排水量也j为某时段第j节点的开采量。W上述各目标函数要求的约束条件可以归纳为：a）均衡约束以地下水流状态方程作为水均衡约束的等式约束条件。t）资源量约束煤矿区需水量之和不得大于当地可能的供水