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大型矿区地表水-地下水耦合模拟及水资源预测


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大型矿区地表水-地下水耦合模拟及水资源预测
  • 书号：9787030858252
    作者：段利民等
  • 外文书名：
  • 装帧：平装
    开本：16
  • 页数：168
    字数：261000
    语种：zh-Hans
  • 出版社：科学出版社
    出版时间：2026-06-01
  • 所属分类：
  • 定价： ￥128.00元
    售价： ￥101.12元
  • 图书介质:
    纸质书

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本书以我国北方大型煤炭基地采煤活动引发的矿区水环境问题为对象，构建“原型观测—机理解析—耦合模拟—趋势预测”的研究体系。围绕采动采空条件下围岩应力场、裂隙场与渗流场的协同演化，系统揭示应力-裂隙-渗流三场耦合机理，并建立渗透系数-应力-渗流场三维耦合模型与配套监测技术；进一步从地下水循环与水化学响应出发，阐明采煤驱动下含水层水环境演变过程。构建可动态刻画露天矿影响区的地表水模型，提出与实际生产相结合的变边界、变结构地表水-地下水动态耦合模拟框架，开发精准模拟采动采空条件下矿区岩溶含水层地下水位变化的数据驱动模型，并对未来地表径流量与地下水位变化趋势进行模拟预测，为矿区水资源保护、水害防控与煤-水协调开发提供理论依据与技术路径。本书部分插图附彩图二维码，扫码可见。
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    第1章 绪论 1
    1.1 研究背景及意义 3
    1.2 研究区概况 3
    1.2.1 平朔矿区 3
    1.2.2 神府榆矿区 6
    1.3 本书的主要内容 9
    第2章 采煤驱动下围岩应力-裂隙-渗流三场耦合作用机制 11
    2.1 概述 13
    2.2 煤层覆岩三场的演变规律 13
    2.2.1 地质模型建立 13
    2.2.2 水文地质参数 15
    2.2.3 采煤过程数值模拟 17
    2.2.4 模拟结果 18
    2.3 煤层覆岩水力及岩石力学监测技术 35
    2.3.1 监测技术路线 36
    2.3.2 研究方法 36
    2.3.3 研究结果和监测结果 38
    2.3.4 监测技术合理性验证 44
    2.4 本章小结 46
    第3章 采煤驱动下流域不同水体水化学变化规律 49
    3.1 概述 51
    3.2 数据来源 51
    3.3 不同水体水化学变化规律及其控制因素 52
    3.3.1 水化学综合性指标分析 52
    3.3.2 水化学类型判别 55
    3.3.3 吉布斯模型分析 58
    3.3.4 离子组合比例分析 59
    3.3.5 主成分分析 65
    3.4 氢氧同位素变化特征及其指示意义 68
    3.4.1 氢氧同位素变化特征 68
    3.4.2 氢氧同位素关系及其指示意义 69
    3.5 本章小结 70
    第4章 采煤驱动下流域地表径流模拟 73
    4.1 概述 75
    4.2 SWAT模型概述 75
    4.2.1 SWAT模型结构 75
    4.2.2 SWAT模型原理 76
    4.3 构建采煤驱动下流域SWAT模型 80
    4.3.1 输入数据库的构建 81
    4.3.2 流域空间离散化 84
    4.3.3 参数率定与验证 86
    4.3.4 流域边界动态缩减策略下的径流模拟 90
    4.4 量化气候变化和人类活动对径流的影响 93
    4.4.1 分离气候变化和人类活动对径流影响的方法 94
    4.4.2 量化气候变化和采煤活动对径流的影响 95
    4.5 本章小结 96
    第5章 采煤驱动下流域地表水-地下水动态耦合模拟 99
    5.1 概述 101
    5.2 地下水数值模拟模型概述 101
    5.2.1 MODFLOW介绍 101
    5.2.2 MODFLOW计算流程 102
    5.3 变结构、变边界的地下水数值模拟框架设计 104
    5.3.1 不同采煤模式在模型中的概化 104
    5.3.2 地下水动态模拟框架的设计 106
    5.3.3 地下水动态模拟框架的实现方法 107
    5.4 模型耦合原理及实现方法 108
    5.4.1 模型耦合原理 108
    5.4.2 模型耦合过程及实现方法 109
    5.5 模型基础与概念概化 110
    5.5.1 经验公式的确定 111
    5.5.2 4#煤顶板垮裂带发育高度的分布特征 111
    5.5.3 9#煤顶板垮裂带发育高度的分布特征 112
    5.5.4 模型动态边界范围的确定 113
    5.5.5 含水层结构概化 115
    5.6 数学模型与数值实现 116
    5.6.1 初始时刻地质模型建立及网格剖分 116
    5.6.2 模型识别期、验证期的确定 117
    5.6.3 边界条件 118
    5.6.4 初始流场 118
    5.6.5 水文地质参数确定 119
    5.6.6 模型源、汇项设置 121
    5.6.7 模型参数识别与优化 122
    5.6.8 模型验证 124
    5.7 本章小结 126
    第6章 基于数据驱动模型模拟岩溶含水层地下水位 127
    6.1 概述 129
    6.2 数据和方法 129
    6.2.1 数据 129
    6.2.2 方法 131
    6.3 模拟结果 135
    6.3.1 仅使用气象因子模拟岩溶地下水位 135
    6.3.2 仅使用人类扰动因子模拟岩溶地下水位 140
    6.3.3 联合使用气象因子和人类扰动因子模拟岩溶地下水位 141
    6.3.4 三种情景下模型性能对比 142
    6.4 归因分析 143
    6.4.1 模型模拟性能的空间差异分析 143
    6.4.2 输入变量选择的析因分析 144
    6.5 本章小结 145
    第7章 未来流域水资源预测 147
    7.1 概述 149
    7.2 CMIP6气候模式 149
    7.2.1 不同未来情景下气温的变化 150
    7.2.2 不同未来情景下降水量的变化 150
    7.3 开采情景的预先假设和设计原则 151
    7.3.1 开采情景的预先假设 151
    7.3.2 开采情景的设计原则 152
    7.4 未来不同情景方案的构建 152
    7.5 不同情景方案的地表水-地下水预测 154
    7.5.1 未来地表径流量的预测 154
    7.5.2 未来地下水位的预测 156
    7.6 本章小结 162
    参考文献 164
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