本文關(guān)鍵詞： 分布式地下水庫 庫容~水位關(guān)系曲線 涌水量 聯(lián)合調(diào)度 優(yōu)化調(diào)度　出處：《清華大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：晉陜蒙寧甘地區(qū),富集了全國65%的煤炭;但是,該地區(qū)僅占有全國3.9%的水資源量。水資源匱乏,已經(jīng)成為該地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的主要限制因素。針對水資源不足與生產(chǎn)發(fā)展的矛盾,神東集團(tuán)創(chuàng)新采用分布式地下水庫工程,將采煤礦井涌水儲(chǔ)存于彼此聯(lián)通的采空巷道及上三帶巖體中的空隙空間里,同時(shí)完成凈化和循環(huán)使用。為實(shí)現(xiàn)地下水庫水資源的合理高效利用,需建立地下水庫數(shù)值模擬與優(yōu)化調(diào)度方法,這是本文研究的核心。本文取得以下成果:(1)確定水庫庫容~水位關(guān)系曲線,這是地下水庫水資源規(guī)劃研究的基礎(chǔ)。按照分層累積方法采用0V??V公式,并借助Excel軟件中的查找函數(shù),確定分布式地下水庫的庫容~水位關(guān)系曲線。蓄水位達(dá)7m時(shí),對應(yīng)的計(jì)算庫容為235.18×104 m3,與實(shí)測數(shù)據(jù)約為230×104 m3基本吻合。(2)建立地下水庫的地下水?dāng)?shù)值模擬模型,預(yù)測礦區(qū)的涌水量,為聯(lián)合調(diào)度提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。借助GMS軟件的MODFLOW模塊工具,建立了分布式地下水庫的數(shù)值模擬模型,先根據(jù)已有多年日均涌水量、多年日均降雨量反推水力傳導(dǎo)系數(shù),再進(jìn)行多年各月份日均涌水量的預(yù)測。接著,根據(jù)2008~2012年的實(shí)測涌水量數(shù)據(jù),構(gòu)建GM(1,1)數(shù)學(xué)模型預(yù)測2013~2020年間的礦區(qū)涌水量以進(jìn)行校對。對比兩種模型的預(yù)測結(jié)果,結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行修正,得出礦區(qū)多年各月的日均涌水量。(3)進(jìn)行地下水庫的聯(lián)合調(diào)度調(diào)試,得出合理的水庫日均可調(diào)水量,為礦區(qū)水量優(yōu)化調(diào)度提供數(shù)據(jù)。根據(jù)礦區(qū)的涌水量,進(jìn)行地下水庫的聯(lián)合調(diào)度調(diào)試,目標(biāo)是“經(jīng)過一個(gè)水文年水庫水位又恢復(fù)到起調(diào)水位”,得出確保地下水庫水位穩(wěn)定條件下可以日均供應(yīng)水量為11058 m3/d。分析調(diào)試結(jié)果,當(dāng)?shù)V區(qū)涌水高峰時(shí),各水庫的水位變化整體來看不劇烈,說明水庫的蓄水能力較強(qiáng)。(4)根據(jù)礦區(qū)的用水需求,按照供水量最少、成本最低的原則,運(yùn)用matlab中的linprog函數(shù)進(jìn)行整個(gè)礦區(qū)范圍內(nèi)的優(yōu)化調(diào)度。分析礦區(qū)水量供需關(guān)系,依據(jù)11058 m3/d調(diào)度安排地下水庫的水資源,少量凈化為生活用水,大部分處理后用于生產(chǎn)和工業(yè)方面,部分滿足生態(tài)用水;生活不足部分的水量,則由聯(lián)網(wǎng)自來水進(jìn)行補(bǔ)充。2015年~2020年需要從聯(lián)網(wǎng)自來水中調(diào)用的水量,分別為640 m3、929 m3、1191 m3、1574 m3、1796 m3、2039 m3。
[Abstract]:The Shanxi, Shaanxi, Mengning, Gansu and Gansu regions are rich in 65% of the country's coal; however, the region accounts for only 3.9% of the country's water resources. It has become the main limiting factor of sustainable development in this area. In view of the contradiction between water shortage and production development, Shendong Group innovates in adopting distributed underground reservoir project. In order to realize the rational and efficient utilization of groundwater resources of underground reservoir, coal mine gushing water is stored in the interlinked mined-out roadway and the void space in the rock mass of the upper third belt. It is necessary to establish numerical simulation and optimal operation method of underground reservoir, which is the core of this paper. In this paper, the following results are obtained: 1) the relation curve between reservoir capacity and water level is determined. This is the foundation of groundwater resources planning and research. ? V formula, and with the help of the search function in Excel software, the relation curve between storage capacity and water level of distributed underground reservoir is determined. The corresponding calculated reservoir capacity is 235.18 脳 104m3, which is basically consistent with the measured data of 230 脳 104m3.) the numerical simulation model of underground reservoir is established to predict the inflow of water in the mining area and to provide basic data for joint operation. With the help of the MODFLOW module tool of GMS software, the numerical simulation model of underground water is established. A numerical simulation model of distributed underground reservoir is established. First, according to the annual average daily water inflow and the average daily rainfall, the hydraulic conductivity coefficient is inversely pushed, and then the daily average water inflow is forecasted for many years and months. Based on the measured water discharge data from 2008 to 2012, a mathematical model is constructed to predict the water inflow in mining area from 2013 to 2020 for proofreading. The results of the two models are compared and corrected with the actual data. It is concluded that the daily average water inflow of each month for many years in the mining area is adjusted jointly with the underground reservoir, and the reasonable daily water quantity of the reservoir can be adjusted, which provides the data for the optimal regulation of the water quantity in the mining area, according to the water discharge of the mining area, The goal of joint operation and adjustment of underground reservoir is to "restore the water level to the starting and adjusting water level after a hydrological year", and get the average daily water supply of 11058 m3 / d under the condition that the groundwater level is stable. When the water gushing peak in mining area, the change of water level of each reservoir is not sharp on the whole, which shows that the water storage capacity of the reservoir is strong. (4) according to the water demand of mining area, according to the principle of minimum water supply and lowest cost, The linprog function in matlab is used to optimize the operation of the whole mining area. The relationship between supply and demand of water in mining area is analyzed. According to the 11058 m3 / d regulation, the water resources of underground reservoir are arranged, a small amount of water is purified into domestic water, and most of the treatment is used in production and industry. The amount of water needed to be transferred from the connected tap water from 2015 to 2020 is 640m ~ (3n) 929 m ~ (3) ~ 1191 m ~ (3) N ~ (1 191) m ~ (374) ~ 1 796 m ~ (3) C ~ (3) ~ (3) ~ 2 039 m ~ (3), respectively.
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD74

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本文編號：1504007