废弃矿井地下水回灌模拟建模研究

"废弃矿井地下水回灌模拟分析研究 (2008年)" 这篇2008年的研究论文聚焦于废弃矿井地下水回灌的模拟分析，主要涉及自然科学领域，特别是地质学和水文学的交叉部分。研究的核心是探讨如何理解和模拟废弃矿井中的地下水动态，以便更好地管理和预防水文地质灾害。 作者首先分析了废弃矿井地下含水介质的空间特性，这些特性由于采矿活动而发生了显著变化。矿井开拓和回采导致煤层上下地层结构的破碎和变形，形成了所谓的“上下三带”结构。含水介质包括天然的构造裂隙、次生裂隙、岩块孔隙，以及人为巷道和采动破坏裂隙带。这些结构对地下水的流动和存储有着复杂的影响。 研究中，作者建立了一个离散裂隙网络与等效连续介质耦合的数学模型。离散裂隙网络模型用于描述主干型裂隙，如人为巷道和断层带，这些裂隙主要影响地下水的径流；而等效连续介质模型则用来模拟分支型裂隙和岩块孔隙，它们不仅参与径流，还起到存储地下水的作用。这种耦合模型能够更准确地反映废弃矿井地下水系统的复杂动态。 地下水回灌过程中可能引发地质和水文地质灾害，因此，通过数值计算方法分析地下水回灌过程和预测水位变化显得尤为重要。论文指出，虽然国外在此领域的研究较为成熟，建立了多种模型并进行了实证验证，但国内的研究仍相对初级。因此，该研究试图根据废弃矿井的具体条件构建地下水回灌模拟模型，为未来的研究提供基础。 对于地下水流运动的模拟，论文提到了四种模型：等效连续介质模型、离散裂隙网络模型、多重介质模型和离散-连续介质耦合模型。这些模型各有优缺点，选择合适的模型取决于研究对象的具体特征和研究目的。 这篇论文的工作为理解和管理废弃矿井的地下水回灌问题提供了科学依据，对预防和应对可能的水文地质灾害有重要意义。通过建立耦合模型，可以更深入地分析地下水的流动规律，为矿井废弃后的地下水管理提供理论支持和实践指导。