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一種快速判別礦井充水水源的礦井水源指紋圖法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種快速判別礦井充水水源的礦井水源指紋圖法。利用礦井現(xiàn)場(chǎng)所取水樣進(jìn)行水質(zhì)化驗(yàn)及物理特征參數(shù)測(cè)試，取得水化學(xué)指標(biāo)、物理指標(biāo)及水物理化學(xué)指標(biāo)參數(shù)，亦可利用礦用水文參數(shù)儀到礦井出水現(xiàn)場(chǎng)直接測(cè)定所需參數(shù)；將上述水樣各項(xiàng)測(cè)試參數(shù)數(shù)值標(biāo)記在水源指紋圖底圖上，把各個(gè)標(biāo)記點(diǎn)連接形成圖形，再把圖形進(jìn)行填充就形成了某一類(lèi)型水源的水源指紋圖；在區(qū)域內(nèi)建立各種水源的水源指紋圖樣本，把需要判別的水源水源指紋圖按照樣本進(jìn)行對(duì)比就能快速地判定水源類(lèi)型。本發(fā)明為解決尋找突水水源問(wèn)題開(kāi)辟了一條全新的途徑。
【專利說(shuō)明】一種快速判別礦井充水水源的礦井水源指紋圖法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水質(zhì)分析與水源鑒別方法領(lǐng)域，特別是一種快速可靠判別礦井充水水源的礦井水源指紋圖法。
【背景技術(shù)】
[0002]礦井水害是影響礦井安全生產(chǎn)的重大隱患，在我國(guó)，幾乎所有礦井都面臨不同程度的水患困擾。而對(duì)于水患防治最重要的基礎(chǔ)就是要確定出水的水源，從而采取合理的防治措施及對(duì)策。對(duì)于水源的判別，目前主要的方法有二種:其一為水質(zhì)分析法，采集水樣進(jìn)行水質(zhì)化驗(yàn)，按照水化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比來(lái)判定水源；其二是現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)法，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的出水顏色、濁度、嗅覺(jué)、味覺(jué)、水溫、水壓等特征，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)判別水源。
[0003]常規(guī)水源判定需要把現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和水質(zhì)分析報(bào)告綜合研究，由于地下水動(dòng)力的復(fù)雜性、含水層的相互滲透作用，常存在論證周期長(zhǎng)、效率低等問(wèn)題。通常要求有豐富經(jīng)驗(yàn)的礦井水文地質(zhì)工程師才能勝任，且易受到人為因素干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決上述礦井充水水源快速判別難、依據(jù)不充分的實(shí)際問(wèn)題，提出一種以水源化學(xué)成分及物理特征為依據(jù)、兼具現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)法和水質(zhì)分析法的功能快速、準(zhǔn)確判斷水源的方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種快速判別礦井充水水源的礦井水源指紋圖法，通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn):
(1)獲取判斷水源的指標(biāo)參數(shù)，對(duì)礦井相關(guān)區(qū)域水質(zhì)取樣并進(jìn)行水質(zhì)化驗(yàn)及物理特征參數(shù)測(cè)試，取得所需測(cè)試參數(shù)，或采用礦用水文參數(shù)儀直接測(cè)量獲取測(cè)試參數(shù)；
(2)將測(cè)試參數(shù)作為坐標(biāo)維數(shù)，從同一個(gè)原點(diǎn)發(fā)出放射狀坐標(biāo)軸，每一坐標(biāo)軸刻度代表其指標(biāo)值大小，各坐標(biāo)軸間隔等弧度或不等弧度布置，形成特定的指紋圖坐標(biāo)系；
(3)將礦井相關(guān)區(qū)域水樣各項(xiàng)測(cè)試參數(shù)數(shù)值標(biāo)定在指紋圖對(duì)應(yīng)坐標(biāo)軸上，把各個(gè)標(biāo)定點(diǎn)直線連接形成圖形，再把圖形進(jìn)行顏色填充形成該水樣的水源指紋圖；并按上述步驟在礦井區(qū)域內(nèi)建立各種已知水源的水源指紋圖樣本；
(4)把需要判別的相關(guān)區(qū)域或相鄰區(qū)域內(nèi)有出水的水源指紋圖按照樣本進(jìn)行對(duì)比，經(jīng)分析標(biāo)定后與此水源指紋圖樣本相似，即可快速地判定水源類(lèi)型。
[0006]所述步驟(3 )中，水源指紋圖還包括交叉水源指紋圖，所述交叉水源指紋圖通過(guò)若干種水源的水質(zhì)配比進(jìn)行測(cè)試后，形成水源交叉的水源指紋圖庫(kù)，用于混合水源的動(dòng)態(tài)判別。
[0007]所述測(cè)試參數(shù)包括水化學(xué)指標(biāo)參數(shù)、物理指標(biāo)參數(shù)和水物理化學(xué)指標(biāo)參數(shù)。
[0008]所述水化學(xué)指標(biāo)參數(shù)包括Na+、K+、Ca2+、Mg2+、CL—、S042—、N03_、HC03_、pH值；物理指標(biāo)參數(shù)包括壓力和溫度；水物理化學(xué)指標(biāo)參數(shù)包括氧化還原電位及電導(dǎo)率。
[0009]所述步驟(I)中，判斷水源的指標(biāo)參數(shù)還包括經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)，所述經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)包括現(xiàn)場(chǎng)出水的顏色、濁度、嗅覺(jué)、味覺(jué)及透明度。
[0010]所述步驟(3)中，測(cè)試參數(shù)數(shù)值標(biāo)定采用直測(cè)量值標(biāo)定法、百分比標(biāo)定法或綜合標(biāo)定法。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
第一，把現(xiàn)場(chǎng)出水特征用多種參數(shù)進(jìn)行量化集成，包括水化學(xué)指標(biāo)參數(shù)、物理指標(biāo)參數(shù)、水物理化學(xué)指標(biāo)參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，不遺漏水源本身的可測(cè)信息，有效保障水源類(lèi)型的多維性和特殊性；第二，將物理、化學(xué)等參數(shù)在同一個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)展現(xiàn)，具有準(zhǔn)確性高、形象生動(dòng)、簡(jiǎn)單直觀等直讀特點(diǎn)；第三，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)水文參數(shù)儀，采用不出礦門(mén)的及時(shí)、有效的水質(zhì)、水理參數(shù)，使得水源判別具有及時(shí)性；第四，為礦井水源判別提供了精細(xì)的指紋數(shù)字程序分析基礎(chǔ)，可使礦井水源進(jìn)行數(shù)字化判別?？傊景l(fā)明主要是開(kāi)拓了一種新的礦井充水水源判別方法，通過(guò)水化學(xué)指標(biāo)(Na+、K+、Ca2+、Mg2+、CL_、SO廣、N03_、HC03_、pH值等)、物理指標(biāo)(壓力、溫度)及水物理化學(xué)指標(biāo)(氧化還原電位、電導(dǎo)率)相結(jié)合來(lái)鑒別礦井中不同類(lèi)型的水源。通過(guò)把水源的各種化學(xué)指標(biāo)、物理指標(biāo)及物理化學(xué)指標(biāo)在同一個(gè)坐標(biāo)系下以數(shù)值和圖形同時(shí)表示出來(lái)，形成直讀式的水源指紋圖。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明原理框圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的直測(cè)量值水源指紋圖底圖。
[0014]圖3是本發(fā)明實(shí)施例一的水源指紋示意圖。
[0015]圖4是本發(fā)明實(shí)施例二的水源指紋示意圖。
[0016]圖5是本發(fā)明實(shí)施例三的水源指紋示意圖。
[0017]圖6是本發(fā)明實(shí)施例四的水源指紋示意圖。
[0018]
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明利用礦井現(xiàn)場(chǎng)所取水樣進(jìn)行水質(zhì)化驗(yàn)及物理特征參數(shù)測(cè)試，取得水化學(xué)指標(biāo)、物理指標(biāo)和水物理化學(xué)指標(biāo)參數(shù)，亦可利用相關(guān)的礦用水文參數(shù)儀等專用儀器到礦井出水現(xiàn)場(chǎng)直接測(cè)定所需參數(shù)。
[0020]將測(cè)試參數(shù)(包括經(jīng)驗(yàn)參數(shù))做為坐標(biāo)維數(shù)，從同一個(gè)原點(diǎn)發(fā)出放射狀坐標(biāo)軸，每一坐標(biāo)軸刻度代表其指標(biāo)值大小，各坐標(biāo)軸間隔可以等弧度或不等弧度布置，形成特定的指紋圖坐標(biāo)系。將水樣各項(xiàng)測(cè)試參數(shù)數(shù)值標(biāo)記在水源指紋圖對(duì)應(yīng)坐標(biāo)軸上，把各個(gè)標(biāo)記點(diǎn)直線連接形成圖形，再把圖形進(jìn)行填充就形成了該水樣的水源指紋圖。
[0021]在礦井區(qū)域內(nèi)建立各種已知水源的水源指紋圖樣本，把需要判別的水源指紋圖按照樣本進(jìn)行對(duì)比，就能快速地判定水源類(lèi)型。交叉水源指紋圖可以通過(guò)多種水源的水質(zhì)配比進(jìn)行測(cè)試后，形成水源交叉的水源指紋圖庫(kù)，用于混合水源的動(dòng)態(tài)判別。
[0022]如圖1、圖2所示，本發(fā)明的原理為:從某一礦井區(qū)域進(jìn)行水質(zhì)取樣；將取得的樣品進(jìn)行水質(zhì)分析，獲取水化學(xué)指標(biāo)(Na+、K+、Ca2+、Mg2+、CL—、SO42' N03_、HC03_、pH值)、物理指標(biāo)(壓力、溫度)及水物理化學(xué)指標(biāo)(氧化還原電位、電導(dǎo)率)；將分析出的指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行量化處理，并在本發(fā)明自主設(shè)計(jì)的水源指紋圖底圖(即圖2)中對(duì)各量化參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定的方法有直測(cè)量值標(biāo)定法、百分比標(biāo)定法及綜合標(biāo)定法；將各標(biāo)定點(diǎn)進(jìn)行直線連接，形成多邊形，并對(duì)多邊形進(jìn)行顏色填充，此多邊形即為某一礦區(qū)某一特定水源的水源指紋圖樣本；相應(yīng)地，對(duì)各特定水源進(jìn)行分析、標(biāo)定及連接后即可形成各特定水源的水源指紋圖樣本。
[0023]其中，直測(cè)量值標(biāo)定法用于將分析出的指標(biāo)參數(shù)直接標(biāo)定于放射狀坐標(biāo)軸相對(duì)應(yīng)的刻度上；百分比標(biāo)定法，如圖6所示的離子百分比標(biāo)定法，以IL水中陰、陽(yáng)離子的毫克當(dāng)量總數(shù)各作為100%，按下式分別計(jì)算:某陰(或陽(yáng))離子毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)(％)=(該離子毫克當(dāng)量數(shù)/陰或陽(yáng)離子毫克當(dāng)量總數(shù))*100% ;綜合標(biāo)定法用于將直測(cè)量值及百分比值指標(biāo)參數(shù)在水源指紋圖底圖上進(jìn)行組合標(biāo)定，以便靈活運(yùn)用水源指紋圖進(jìn)行水源判別。
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]實(shí)施例一:如圖3所不，為某一礦區(qū)砂巖含水層水源指紋不意圖,其中A為該礦區(qū)的砂巖含水層水源指紋圖黑色區(qū)域。在圖中，各指標(biāo)參數(shù)經(jīng)分析后，得到相應(yīng)的數(shù)值，如PH值為7。采用直測(cè)量值標(biāo)定法對(duì)分析的水化學(xué)、物理及水物理化學(xué)指標(biāo)參數(shù)各數(shù)值進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定點(diǎn)分別為a、b、c……m，將各標(biāo)定點(diǎn)進(jìn)行連接，形成黑色區(qū)域A，即為此礦區(qū)砂巖含水層水源指紋圖樣本。若在此區(qū)域或相鄰區(qū)域內(nèi)有出水現(xiàn)象，經(jīng)分析標(biāo)定后與此水源指紋圖樣本相似即可定性水源為砂巖含水層。
[0026]實(shí)施例二:如圖4所不,與實(shí)施例一的不同之處在于,其為某一礦區(qū)灰?guī)r含水層水源指紋示意圖樣本圖，其形成的黑色區(qū)域?yàn)锽。
[0027]實(shí)施例三:如圖5所示，與實(shí)施例一的不同之處在于，其為某地地表水水源指紋示意圖樣本圖，其形成的黑色區(qū)域?yàn)镃。
[0028]實(shí)施例四:如圖6所示，與實(shí)施例一的不同之處在于，其為采用離子百分比標(biāo)定法對(duì)圖3中水化學(xué)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行量化標(biāo)定，并采用直測(cè)量值標(biāo)定法對(duì)圖3中物理指標(biāo)、水物理化學(xué)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行量化標(biāo)定的水源指紋示意圖。
[0029]本發(fā)明主要是參考已有方法，通過(guò)一種簡(jiǎn)易的圖解方式，直觀、形象地把水質(zhì)參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)同時(shí)顯現(xiàn)。在礦井出水現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)儀器或經(jīng)驗(yàn)量化水體、水樣的各項(xiàng)化學(xué)及物理參數(shù)指標(biāo)，形成一種依據(jù)這些參數(shù)數(shù)值大小變化的圖案，此圖案代表了出水水源的特征暨水源指紋。首先對(duì)礦井已知各種水源建立標(biāo)準(zhǔn)水源指紋圖；在出水點(diǎn)進(jìn)行參數(shù)檢測(cè)后，形成現(xiàn)場(chǎng)水源指紋圖，通過(guò)人工肉眼直讀性對(duì)比或者由指紋程序數(shù)字對(duì)比，就可以快速準(zhǔn)確判斷出水水源的歸屬，確定出水水源及其交叉類(lèi)型。在現(xiàn)場(chǎng)便可提交水源判定信息，從而有效指導(dǎo)礦井防治水工作。本發(fā)明對(duì)某一礦區(qū)的水質(zhì)分析可采用礦用水文參數(shù)儀進(jìn)行直接測(cè)量，從而得到相應(yīng)的參數(shù)。判斷水源的指標(biāo)參數(shù)除了水化學(xué)指標(biāo)、物理指標(biāo)、水物理化學(xué)指標(biāo)外，可加入經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)，如現(xiàn)場(chǎng)出水的顏色、濁度、嗅覺(jué)、味覺(jué)及透明度等。各特定水源的水源指紋圖樣本形成后，可依據(jù)指紋分析方法技術(shù)對(duì)礦井充水水源判別提供精細(xì)可靠的指紋程序分析。
[0030]上述僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明有多種更改和變化。凡在本發(fā)明的發(fā)明思想和原則之內(nèi)，作出任何修改，等同替換，改進(jìn)等，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種快速判別礦井充水水源的礦井水源指紋圖法，其特征在于:通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn): (1)獲取判斷水源的指標(biāo)參數(shù)，對(duì)礦井相關(guān)區(qū)域水質(zhì)取樣并進(jìn)行水質(zhì)化驗(yàn)及物理特征參數(shù)測(cè)試，取得所需測(cè)試參數(shù)，或采用礦用水文參數(shù)儀直接測(cè)量獲取測(cè)試參數(shù)； (2)將測(cè)試參數(shù)作為坐標(biāo)維數(shù)，從同一個(gè)原點(diǎn)發(fā)出放射狀坐標(biāo)軸，每一坐標(biāo)軸刻度代表其指標(biāo)值大小，各坐標(biāo)軸間隔等弧度或不等弧度布置，形成特定的指紋圖坐標(biāo)系； (3)將礦井相關(guān)區(qū)域水樣各項(xiàng)測(cè)試參數(shù)數(shù)值標(biāo)定在指紋圖對(duì)應(yīng)坐標(biāo)軸上，把各個(gè)標(biāo)定點(diǎn)直線連接形成圖形，再把圖形進(jìn)行顏色填充形成該水樣的水源指紋圖；并按上述步驟在礦井區(qū)域內(nèi)建立各種已知水源的水源指紋圖樣本； (4)把需要判別的相關(guān)區(qū)域或相鄰區(qū)域內(nèi)有出水的水源指紋圖按照樣本進(jìn)行對(duì)比，經(jīng)分析標(biāo)定后與此水源指紋圖樣本相似，即可快速地判定水源類(lèi)型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速判別礦井充水水源的礦井水源指紋圖法，其特征在于:所述步驟(3 )中，水源指紋圖還包括交叉水源指紋圖，所述交叉水源指紋圖通過(guò)若干種水源的水質(zhì)配比進(jìn)行測(cè)試后，形成水源交叉的水源指紋圖庫(kù)，用于混合水源的動(dòng)態(tài)判別。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速判別礦井充水水源的礦井水源指紋圖法，其特征在于:所述測(cè)試參數(shù)包括水化學(xué)指標(biāo)參數(shù)、物理指標(biāo)參數(shù)和水物理化學(xué)指標(biāo)參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的快速判別礦井充水水源的礦井水源指紋圖法，其特征在于:所述水化學(xué)指標(biāo)參數(shù)包括Na+、K+、Ca2+、Mg2+、CL—、S042—、N03_、HC03_、pH值；物理指標(biāo)參數(shù)包括壓力和溫度；水物理化學(xué)指標(biāo)參數(shù)包括氧化還原電位及電導(dǎo)率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速判別礦井充水水源的礦井水源指紋圖法，其特征在于:所述步驟(I)中，判斷水源的指標(biāo)參數(shù)還包括經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)，所述經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)包括現(xiàn)場(chǎng)出水的顏色、濁度、嗅覺(jué)、味覺(jué)及透明度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速判別礦井充水水源的礦井水源指紋圖法，其特征在于:所述步驟(3)中，測(cè)試參數(shù)數(shù)值標(biāo)定采用直測(cè)量值標(biāo)定法、百分比標(biāo)定法或綜合標(biāo)定法。
【文檔編號(hào)】G01N33/18GK103592422SQ201310606523
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】唐潤(rùn)秋, 曹煜, 李準(zhǔn), 陳敏, 李純陽(yáng), 郝志超, 王宗濤, 陳德祥 申請(qǐng)人:安徽惠洲地下災(zāi)害研究設(shè)計(jì)院