大柳塔矿区分布式地下水库数值模拟及优化调度
本文关键词: 分布式地下水库 库容~水位关系曲线 涌水量 联合调度 优化调度 出处:《清华大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:晋陕蒙宁甘地区,富集了全国65%的煤炭;但是,该地区仅占有全国3.9%的水资源量。水资源匮乏,已经成为该地区可持续发展的主要限制因素。针对水资源不足与生产发展的矛盾,神东集团创新采用分布式地下水库工程,将采煤矿井涌水储存于彼此联通的采空巷道及上三带岩体中的空隙空间里,同时完成净化和循环使用。为实现地下水库水资源的合理高效利用,需建立地下水库数值模拟与优化调度方法,这是本文研究的核心。本文取得以下成果:(1)确定水库库容~水位关系曲线,这是地下水库水资源规划研究的基础。按照分层累积方法采用0V??V公式,并借助Excel软件中的查找函数,确定分布式地下水库的库容~水位关系曲线。蓄水位达7m时,对应的计算库容为235.18×104 m3,与实测数据约为230×104 m3基本吻合。(2)建立地下水库的地下水数值模拟模型,预测矿区的涌水量,为联合调度提供基础数据。借助GMS软件的MODFLOW模块工具,建立了分布式地下水库的数值模拟模型,先根据已有多年日均涌水量、多年日均降雨量反推水力传导系数,再进行多年各月份日均涌水量的预测。接着,根据2008~2012年的实测涌水量数据,构建GM(1,1)数学模型预测2013~2020年间的矿区涌水量以进行校对。对比两种模型的预测结果,结合实际数据进行修正,得出矿区多年各月的日均涌水量。(3)进行地下水库的联合调度调试,得出合理的水库日均可调水量,为矿区水量优化调度提供数据。根据矿区的涌水量,进行地下水库的联合调度调试,目标是“经过一个水文年水库水位又恢复到起调水位”,得出确保地下水库水位稳定条件下可以日均供应水量为11058 m3/d。分析调试结果,当矿区涌水高峰时,各水库的水位变化整体来看不剧烈,说明水库的蓄水能力较强。(4)根据矿区的用水需求,按照供水量最少、成本最低的原则,运用matlab中的linprog函数进行整个矿区范围内的优化调度。分析矿区水量供需关系,依据11058 m3/d调度安排地下水库的水资源,少量净化为生活用水,大部分处理后用于生产和工业方面,部分满足生态用水;生活不足部分的水量,则由联网自来水进行补充。2015年~2020年需要从联网自来水中调用的水量,分别为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.
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TD74
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