基于Matlab的潘三礦地下水水化學(xué)場分析及突水水源判別模型.pdf

1、煤礦突水水源的正確、快速識別是礦井水害有效防治的前提條件。Matlab是一種龐大的且極易使用的科學(xué)計(jì)算軟件，借助Matlab數(shù)值計(jì)算和仿真分析的強(qiáng)大功能，研究礦井突水水源判別的方法，建立科學(xué)有效的突水水源判別模型，對礦井及時(shí)有效的防治水害具有重要的意義。本文以淮南潘三礦直接充水含水層地下水系統(tǒng)為研究對象，收集礦井多年的水位和水質(zhì)資料，研究了井田內(nèi)不同含水層的水位變化動態(tài)、水化學(xué)類型、特征離子、水化學(xué)場分析以及礦井突水水源快速判別模型(包

2、括不同層位突水水源判別和煤系組內(nèi)突水水源判別)。研究結(jié)果如下：
　　 (1)潘三礦下含水為Cl-Na+K型水質(zhì)，煤系含水層水質(zhì)類型有Cl-Na+K、Cl-HCO3-Na+K和HCO3-Cl-Na+K型。通過各含水層離子濃度對比圖發(fā)現(xiàn)：下含水的Cl-和SO42-比煤系砂巖水高，而HCO3-情況相反，煤系砂巖水所含HCO3-高；從陽離子來看，下含水水樣的Ca2+、Mg2+成分與煤系砂巖水區(qū)別不大。通過箱型圖、分類主成分分析以及方差分

3、析發(fā)現(xiàn)，HCO3-和SO42-以及離子比SO42-/HCO3-在區(qū)別下含水和煤系水中有較大的作用。
　　 (2)通過對潘三礦直接充水含水層的特征離子(SO42-、HCO3-)和TDS的空間分布進(jìn)行可視化分析，發(fā)現(xiàn)：下含水隨著取樣點(diǎn)的水位標(biāo)高的減小，其特征離子濃度(SO42-、HCO3-濃度)和TDS濃度呈增長趨勢，且下含地下水有東南向西北的流向；煤系水的SO42-濃度變化較復(fù)雜，規(guī)律性不強(qiáng)，而HCO3-以及TDS濃度變化趨勢相似

4、：從潘三礦東北部向西南部遞增，隨著取樣點(diǎn)的水位標(biāo)高的減小，HCO3-濃度和TDS濃度逐漸增大，且煤系地下水有從東北向西南的流向。
　　 (3)建立了潘三礦下含和煤系兩個(gè)直接充水含水層水源快速判別的貝葉斯多類線性逐步判別、模糊綜合判別、灰色關(guān)聯(lián)度分析以及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，從判別準(zhǔn)確率上看，最高的為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(95.65％)，其次為模糊離差和灰色關(guān)聯(lián)度分析判別模型(82.61％)，最低的為模糊偏標(biāo)判別模型(65.22％)。