三維數(shù)值建模在地質(zhì)工程綜合設(shè)計中的應(yīng)用

孫文潔，楊文凱，王子超，楊 蕾

(1.中國礦業(yè)大學(北京)地球科學與測繪工程學院，北京 100083；2.核資源與環(huán)境國家重點實驗室(東華理工大學)，江西 南昌 330013)

三維數(shù)值建模是地質(zhì)工程綜合設(shè)計的主要方法之一[1，2]。煤炭地下水流場模擬評價包括模擬煤炭開采引發(fā)地下水流場演變和預測礦井涌水量。本文優(yōu)選幾個典型煤礦和地層資料，尤其是華北石炭-二疊紀含煤地層，將相關(guān)的地質(zhì)和水文地質(zhì)數(shù)據(jù)進行提取。主要采用數(shù)值模擬方法，利用國際先進的Visual Modflow專業(yè)軟件進行三維數(shù)值建模，經(jīng)過模型識別和驗證，最終完成煤礦地下水流場模擬評價。因此，能否建立滿足真實地層結(jié)構(gòu)的水文地質(zhì)物理概念模型是綜合設(shè)計能否順利完成的關(guān)鍵，三維數(shù)值建模將成為完成地質(zhì)工程綜合設(shè)計的重要手段。

1 三維數(shù)值建模介紹

三維數(shù)值建模就是采用數(shù)值模擬法來建立三維的可視化立體模型，其實質(zhì)是在計算機上利用離散化的方法來求解所建立數(shù)學模型的近似解。該方法能夠較好地模擬天然狀態(tài)下地下水流動系統(tǒng)，具有高效、方便和穩(wěn)定等優(yōu)點。近年來隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，以Feflow、Visual Modflow和GMS為代表的數(shù)值模擬軟件在水文地質(zhì)領(lǐng)域上的應(yīng)用越來越廣泛，數(shù)值模擬法已經(jīng)成為解決水文地質(zhì)問題的重要方法[3-5]。

VisualModflow是由加拿大Waterloo水文地質(zhì)公司研發(fā)的三維可視化系統(tǒng)，在水源保護區(qū)圈定、地下水動態(tài)預測、礦井涌水量預測和地下水污染物運移等方面應(yīng)用十分廣泛[6，7]。……