煤礦地下水水位資料整編與預報方法

1煤礦地下水水位資料整編與預報方法本標準規(guī)定了煤礦地下水水位資料整編與水位預報的基本要求、地下水水位資料的整編的基本準則、地下水水位預報方法。適用于相關編制單位在進行煤礦地下水水位資料整編與水位預報時參考。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件?！睹旱V安全規(guī)程》（國家安監(jiān)總局令第87號）《煤礦地質工作規(guī)定》（安監(jiān)總煤調〔2013〕135號）《煤礦防治水細則》（煤安監(jiān)調查〔2018〕14號）DZ/T0215煤、泥炭地質勘查規(guī)范GB／T12719礦區(qū)水文地質工程地質勘探規(guī)范MTT633地下水動態(tài)長期觀測技術規(guī)A范3基本要求3.1在煤礦地質工作開展前或工作過程中，應掌握需要整編地下水水位資料相關的各種基礎資料：a)礦區(qū)水文地質圖；b)含水層和隔水層頂板埋深線及等厚線圖；c)含水層等水位線圖；d)煤層底板等高線圖；e)受水威脅煤層頂、底板等水壓線圖；f)地下水水文化學圖；g)水文地質剖面圖；h)鉆孔抽水試驗資料；i)以往地下水動態(tài)觀測資料；j)歷年氣象、水文資料。3.2各種原始記錄必須認真填寫，內容齊全、清晰，不得涂改。各項觀測成果，必須當日整理檢查，如有疑點或異常時，應在翌日復測糾正。原始記錄應及時整理裝訂成冊。4地下水水位資料的整編的基本準則4.1地下水水位資料的整編24.1.1地下水水位年報表的編制內容包括：基本情況、水位標高和水位埋深、每月及年(日歷年)內的水位特征值(最高、最低、平均)、水位變化過程曲線、影響因素分析等。其中水位月平均值和年平均值的計算規(guī)定如下：a)每月監(jiān)測6次者，月平均值采用算術平均法計算。b)每月監(jiān)測3次者，當水位變化較小時，月平均值采用算術平均法計算；當水位變化較大時，月平均值采用加權平均法計算，其公式為： 式中：hcp—水位月平均值(m)；h上3、h1、h2、h3—分別為上月末與本月各次水位值(m)；t1、t2、t3—分別為上述4次監(jiān)測日之間的日期間隔(d)。c)年平均水位的計算：當各月的觀測次數(shù)相等時，以全年水位合計數(shù)除以全年總觀測次數(shù)；當各月的觀測次數(shù)不相等時，則以各月水位平均值的平均值作為年平均水位。4.1.2對于偶然缺測，必須予以插補后方可進行特征值的統(tǒng)計。插補方法：a)內插法：根據(jù)相鄰監(jiān)測值，按直線比例原理進行內插。b)趨勢法：按以往水位變化規(guī)律，連接或外延水位變化曲線，求缺測日的縱座標值。c)相關分析或回歸方程推求法：利用同一水文地質單元內的相鄰監(jiān)測孔與擬插補監(jiān)測孔的同日水位資料，點繪相關曲線或推求回歸方程，求出其插補值。d)連續(xù)缺測兩次以上者，應視為缺測，不再允許插補。4.1.3自記水位儀或數(shù)字水位儀監(jiān)測資料，應每月逐日記載，單獨編制年報表。每日水位值的確定方法：將每日的水位變化劃分為若干時段，當水位變化很小時，用算術平均法求出各時段的平均值，作為當日的水位值：當各時段水位變化差別較大時，應分析是否有干擾，若消除干擾后變差仍然較大，則采用加權平均法求取每日水位值。4.2地下水水位資料的分析與整理4.2.1編制代表性觀測點的地下水水位動態(tài)及影響因素綜合圖表。4.2.2根據(jù)全年地下水水位觀測資料，劃分地下水水位動態(tài)類型和動態(tài)成因類型，并編制相應圖、表。4.2.3編制當年末與上年末同期水位變化差值分布圖。4.2.4編制歷年地下水水位下降演變剖面圖，并分析演變趨勢。5地下水水位預報方法5.1地下水水位預報，是在地下水位觀測、掌握地下水形成條件和動態(tài)規(guī)律的基礎上，運用確定性模型或數(shù)理統(tǒng)計方法，分析多年地下水水位動態(tài)類型、變化幅度、變化趨勢等，在置信區(qū)間內預報未來某時段出現(xiàn)的水位的變化量。5.2地下水水位預報方法選擇5.2.1目前地下水水位預報的方法主要是確定性模型和數(shù)理統(tǒng)計方法兩大類。各種方法都有優(yōu)點和局限性，實際應用時需要根據(jù)各個煤礦的地質條件，基礎資料情況，選用合適的預報方法。5.2.2確定性模型是由確定的數(shù)學函數(shù)關系(如地下水運動微分方程等)與各種邊界條件構成，該模型的解可以由解析式和數(shù)值法表達。5.2.2.1解析式是利用理想的介質條件、邊界條件及取水條件等，對水文地質模型進行概化，得到了地下水運動的數(shù)學模型，利用數(shù)學物理方法直接求解數(shù)學方程，得到一個能反映含水層中水位變化規(guī)律3的解析表達式。常用地下水滲流運動的數(shù)學方程為：地下水穩(wěn)定流和非穩(wěn)定流的Dupuit公式、Theis公式。5.2.2.2數(shù)值法是將數(shù)學模型所研究的區(qū)域劃分呈若干較小的子區(qū)域，根據(jù)求解條件對其進行求解，得到研究區(qū)域內各結點上函數(shù)的近似值，進而得到數(shù)學模型的近似值。當子區(qū)域劃分得當，計算的數(shù)值解就比較逼近實際情況，即可滿足計算精度的要求。有限單元法、有限差分法是地下水計算中常用的數(shù)值方法，可借助比較成熟的專業(yè)軟件(如VisualMODFLOW，GMS，F(xiàn)eflow等)完成。利用專業(yè)軟件建立地下水數(shù)值模型，對模擬區(qū)內的地下水水位進行預測。5.2.3數(shù)理統(tǒng)計方法又稱隨機性模型、非確定性模型，通過分析地下水動態(tài)中各種量的相互關系，選取影響地下水動態(tài)變化的主要因子，建立相關的模型。常用的模型有：時間序列分析模型、回歸模型、灰色GM(1，N)模型、人工神經網絡模型(ANN)、頻譜分析模型等。這些方法在實際工作中得到廣泛了應用，原理和算法在國內公開文獻都能查閱到，推薦使用SPSS軟件與其配合完成。6地下水水位預報成果應用6.1地下水水位預報成果需要以文字記載。預報成果主要包括：預報地點、預報的地下水類型和成因分析、預測方法、預報結論。6.2地下水水位預報成果經煤礦主管領導批準后，可以作為水害預警依據(jù)。6.3對于奧灰水帶壓區(qū)域，地下水水位預報的重點是水位升高易誘發(fā)突水的區(qū)域和預報期間的水位最高值及有關參數(shù)預判結果。6.4目前煤礦奧灰水位長期觀察孔非常少，帶壓評價要求的必備數(shù)據(jù)（突水系數(shù)計算中水位值取近3年含水