[发明专利]一种基于数值模拟的岩溶塌陷预警分区方法

权利要求书

1.一种基于数值模拟的岩溶塌陷预警分区方法，其特征在于：包括以下步骤；

步骤(1)、将含水层系统概化为三个含水层组；

步骤(2)、建立地下水流动数学模型；

根据Darcy定律和水均衡原理，忽略密度变化对地下水的影响，建立三维流动数学模型；

式中：h(x,y,z,t)为某点t时刻地下水水位[L]；K_xx、K_yy和K_zz分别为沿x、y和z方向的渗透系数[L/T]；w为单位体积单位时间内注入或抽出的水量[1/T]；μ_s为单位储水系数[1/L]；t为时间[T]；h₀(x，y，z)为流场初始水位[L]；B₁为一类边界条件；B₂为二类边界条件；q(x,y,z,t)为二类边界上单位面积已知流量(L/T)；

步骤(3)、评价指标选取及赋值；

引入层次模糊数学方法，对岩溶塌陷进行综合分析，通过对区内岩溶塌陷影响因素进行分析研究，认为其主要受到覆盖层条件、地下水条件以及岩溶条件的影响，将以上条件作为层次模糊评判预测因子，建立综合评价模型；

步骤(4)、在所建立的模型中，基本条件层有3个评价指标，因子层有7个评价指标，则评价单元j所构成的相应模糊子集为：

Bj＝{B1，B2，B3}^T

Cj＝{C1，C2，C3，…，C7}^T

步骤(5)、将每种预测因子所得的预警分区进行数字化模拟，得到带有相应属性的坐标点，这些坐标点所在的预警分级共分为红、橙、黄三个等级及安全区域，然后将红色、橙色和黄色预警分区内的坐标点分别赋予数值区间3～4、2～3、1～2，将其与二级权重(WC)对应相乘，最后将得到的每种预测因子下的数字化数据进行累加，进行综合分析。

2.根据权利要求1所述的一种基于数值模拟的岩溶塌陷预警分区方法，其特征在于：步骤(1)中，所述三个含水层组，其中，第一层为浅层含水层组，包括第四系孔隙水和基岩裸露区浅层岩溶水，第二层为弱透水层，包括第四系粘土层、奥陶系及寒武系裂隙深层含水层组一定深度范围划为弱透水层；第三层为深层含水层，包括奥陶系和寒武系碳酸盐岩类岩溶水岩组。

3.根据权利要求1所述的一种基于数值模拟的岩溶塌陷预警分区方法，其特征在于：步骤(2)中，在建立所述地下水流数学模型之前，应对实际水文地质条件进行概化，建立水文地质概念模型，并将含水系统概化为非均质各向同性的二维非稳定流。

4.根据权利要求1所述的一种基于数值模拟的岩溶塌陷预警分区方法，其特征在于：步骤(3)中，所述覆盖层条件包括岩性、厚度；所述地下水条件包括地下水径流强度、水位变幅、地下水面与基岩面距离；所述岩溶条件包括地层岩性、发育程度。

5.根据权利要求1所述的一种基于数值模拟的岩溶塌陷预警分区方法，其特征在于：步骤(4)中，权重采用本地专家经验法和试算法确定，即先由专家凭经验确定一套试算权重初值，选择一些塌陷程度不同的单元进行权重反演，若相差太大，则再对权重进行调整，直到调试合理后方可作为计算权重，由此得到各因子权重。