Visual MODFLOW對某磷礦開采礦坑涌水量的預(yù)測研究.pdf

1、中國在農(nóng)業(yè)方面一直對含磷復(fù)合肥的使用量較高，因此對磷礦石的需求量和磷礦山的開采度也較大。隨著磷礦山的深度開采，地下水不斷涌出，預(yù)測地下水流場變化及涌水量對礦山開采十分關(guān)鍵。
　　現(xiàn)用于地下水涌水量預(yù)測的方法較多，如水文地質(zhì)比擬法、穩(wěn)定井流解析法、非穩(wěn)定流解析法、涌水量曲線方程法、水均衡法、解析法等，以上方法對于礦區(qū)裂隙含水層涌水量的預(yù)測存在局限性。隨著計算機(jī)的應(yīng)用與進(jìn)步發(fā)展，地下水?dāng)?shù)值模擬軟件在國內(nèi)外得到大量運用。Visual M

2、ODFLOW具有可視化、適用性、仿真度高和方便靈活等優(yōu)點，本研究通過Visual MODFLOW對礦區(qū)補(bǔ)、徑、排條件，水文地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行刻畫，模擬磷礦開采過程對地下水環(huán)境的動態(tài)影響，預(yù)測礦山裂隙含水層地下水流場分布變化及地下水涌水量。
　　研究對象為雷波縣某磷礦區(qū)，其磷礦床呈層狀中等傾薄礦體，主要賦存于寒武系下統(tǒng)麥地坪組。礦區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，雨季、旱季分明，區(qū)內(nèi)山脈縱橫、河流深切，北、西分別有溜筒河、阿依戈河，河流最終匯入東北的

3、金沙江。研究區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂發(fā)育，F(xiàn)1、F2斷層對礦床充水有直接影響，地下水在溝谷排泄補(bǔ)給地表水，主要補(bǔ)給來源為大氣降水。
　　本研究根據(jù)磷礦的開采范圍、開采順序、中段標(biāo)高、服務(wù)年限要求及礦區(qū)水文地質(zhì)條件，在查明礦床充水因素的基礎(chǔ)上，概化模型范圍為9.50km×10.27km，模型邊界以河流及自然分水嶺為界，垂向劃分6層分別反映第四系孔隙透水層、龍王廟組巖溶裂隙中等含水層、滄浪鋪組上段巖溶裂隙中等含水層、筇竹寺組上段巖溶裂隙中等含水

4、層、麥地坪組和震旦系上統(tǒng)燈影組巖溶裂隙強(qiáng)含水層。模型校正中，首先對穩(wěn)態(tài)模型進(jìn)行校正，結(jié)合觀測井水位實測值，對模型參數(shù)取值、參數(shù)分區(qū)及邊界條件進(jìn)行敏感性分析及優(yōu)化。由穩(wěn)態(tài)模型敏感性分析可知，河流邊界入滲參數(shù)、降雨入滲補(bǔ)給量和滲透系數(shù)對模型地下水流場分布影響顯著，而初始水位值和儲水系數(shù)對地下水位影響較小。在穩(wěn)態(tài)模型校正基礎(chǔ)上，為了得到地下水涌水量動態(tài)變化，對非穩(wěn)態(tài)模型進(jìn)行校正。非穩(wěn)態(tài)條件下，利用觀測井動態(tài)實測數(shù)據(jù)和敏感性分析，進(jìn)一步優(yōu)化模型

5、參數(shù)。非穩(wěn)態(tài)模型敏感性分析知，降雨入滲、邊界條件、儲水系數(shù)和初始水位對動態(tài)地下水水位波動影響顯著。將校正后的非穩(wěn)態(tài)模型用于礦區(qū)開采不同階段，預(yù)測地下水流場分布及涌水量動態(tài)變化。
　　研究區(qū)以等效抽水井的形式對涌水量進(jìn)行預(yù)測，根據(jù)礦區(qū)位置、開采順序和最低坑道高程布置等效抽水井。通過不斷調(diào)整等效抽水井抽水量，使模型水位降至擬開采高程，由此確定該開采高程條件下的涌水量。模型預(yù)測結(jié)果顯示:開采至1650m和1540m標(biāo)高時，地下水總體流向

6、與現(xiàn)狀條件下的地下水總體流向基本一致，水流主要由地勢高的區(qū)域流向標(biāo)高低的河流地帶，但局部偏向抽水區(qū)。開采至1650m和1540m標(biāo)高條件下，最大涌水量分別為800m3/d和1920m3/d。進(jìn)一步對豐水期、平水期、枯水期條件下的涌水動態(tài)變化進(jìn)行預(yù)測，水位線降至1650m標(biāo)高條件的涌水量，平水期涌水量為9340m3/d，豐水期涌水量為37310m3/d，枯水期涌水量為3030m3/d。本研究通過Visual MODFLOW對開采條件下裂隙