[发明专利]一种针对地浸采铀流场的量化分析方法

说明书

本发明涉及一种针对地浸采铀流场的量化分析方法，所述的量化分析方法通过三维质点示踪技术对地下水数值模型模拟结果进行分析，确定针对地浸采铀工艺技术特点的地下水流场特征区域；具体包括以下步骤：A.抽注液影响范围圈定；B.特征对流区域划分；C.垂向水力作用高度差。通过针对地浸采铀工艺技术特点的地下水流场特征区域的确定，更准确的确定铀矿地浸开采过程溶浸液的时空分布及特定抽注水力联系条件下溶浸液的有效作用范围，能够更加合理的确定实际试验与生产的钻孔布置与抽注液量设计。

技术领域

本发明属于地浸采铀数值模拟计算领域，具体涉及一种针对地浸采铀流场的量化分析方法。

背景技术

地浸采铀井场内含矿层中溶质的运移受制于三个“场”——抽注液水力梯度作用下形成的水动力渗流场，浸出剂在浓度梯度作用下形成的溶质弥散场，以及浸出剂与矿石化学反应形成的物理化学反应浸出场。渗流场、弥散场和浸出场相互作用，推动了溶液的运移扩散，三者一起构成了地浸采铀流场。

在地浸采铀井场流场中，钻孔抽注液作业形成的水动力渗流场是基础，只有溶液渗流到的部位才有可能发生弥散与浸出。目前对地浸采铀过程中抽注液水动力渗流场的研究大多只停留在对地下水水位的宏观描述上。沈红伟、徐强、李德等在涉及地浸采铀流场的相关计算时，均采用等水位线图对水动力渗流场进行描述。

发明内容

本发明的目的在于：水动力渗流场反映溶液的流速矢量场，研究渗流场就是研究溶液的流速矢量分布；而水位只能反应地下水的宏观流向，不能说明流体的实际流动过程和渗流场的形态。本发明的主要目的是提出一套方法，以此对地浸采铀水动力渗流场速度适量场及几何形态进行量化描述。

本发明的技术方案如下：一种针对地浸采铀流场的量化分析方法，所述的量化分析方法通过三维质点示踪技术对地下水数值模型模拟结果进行分析，确定针对地浸采铀工艺技术特点的地下水流场特征区域；具体包括以下步骤：

A.抽注液影响范围圈定

地浸采铀流场中，含矿含水层中的溶液在抽注液水动力作用下流动；

铀矿地浸开采中，通过工艺技术分析认为，在某一时刻某一地层区域同时受到抽液流场与注液流场影响的范围即为有效的铀矿开采浸出范围；

在地浸流场数值模拟模型的各抽注液孔中分别投入一定数量粒子，所述粒子的运行轨迹代表了地下水流的流线和速度；

注液孔和抽液孔分别对应向前和向后两种粒子，向前粒子显示时间段t内粒子随水流的运动轨迹，向后粒子显示时间段t内粒子的来源轨迹；

在注液孔中投入向前粒子，在抽液孔中投入向后粒子，向前粒子流经区域的合集称为粒子注流场，向后粒子流经区域的合集称为粒子抽流场；

B.特征对流区域划分

地浸流场数值模拟模型中粒子注流场与抽流场共同构成了抽注液水动力作用下粒子的渗流场；

时间段t内粒子抽流场与粒子注流场组成的区域并集称为第t时刻的粒子渗流域；与粒子渗流域相对应，时间段t内粒子抽流场及注流场均未作用到的区域，称为粒子渗流空白域；

通过对粒子渗流域进一步分析，认为以下部分渗流场无效：部分尤其是边缘注液孔的部分流线在时间段t内不能返回至抽液孔，该部分区域虽然属于渗流场但不能起到浸出的作用；

定义时间段t内，在粒子渗流域内粒子抽流场作用的区域为粒子有效渗流域，在粒子渗流域内粒子注流场未作用于抽流场区域为粒子无效渗流域；

当粒子有效渗流域中的粒子处于抽流场和注流场共同作用的水力区域时，时间段t内处于粒子抽流场与注流场共同作用下能被抽液孔抽出的粒子所在的区域为粒子强渗流域；