水害预警管理系统1

水害预警管理系统实施方案山西柳林金家庄煤业有限公司水害预警管理系统以安全预警原理为指导，从矿井工作面水害的诱导因素出发，结合我矿安全生产的实际需要，建立矿井水害预警系统，以期从方法和技术角度为矿井水害预警系统提供一个新颖的实现方案。一、系统总体设计随着空间信息技术和计算机科学技术的飞速发展，地理信息系统技术（GIS）所特有的图形—属性数据集成管理、空间分析和空间决策支持等功能日益增强，使其成为构建动态的、信息全面的水文地质信息管理系统及进行水害预测的优选工具。矿井水害预警信息系统即是基于GIS的数据信息处理系统，强调收集、整理、挖掘水文地质信息，为矿井防治水工作服务。系统的总体设计目标为：(1)矿山水文地质信息采集、维护、查询、分析；(2)图形空间信息编辑、维护、管理；(3)图形与属性信息查询、数据绑定、专题图制作；(4)数据深层分析，等值线、历时曲线、水化学玫瑰图等制作；(5)水害预警模块，数据流程分析，建立水害预测模型。二、系统结构（一）、系统模块根据矿区勘探、建井、开拓开采揭露的有关水文地质信息建立矿井水文地质属性信息数据库和相关的图形信息数据库，开发相关的模块，使这些数据可以输出和更新。根据这些数据建立相关的数据分析程序，提取对水害预警有用的信息。根据各预警模块对应的理论，建立相应的突水评价模型，利用突水评价模型对矿井水害进行预测预报。1、收集勘探、开采资料和水文地质资料，并对资料进行系统分类整理。2、建立属性数据库，对钻孔原始资料、钻孔基本资料、矿井涌水资料、水文观测资料、矿井突水资料、水源井资料、水质分析资料、历年降水资料、井下水文钻孔资料等进行管理。3、建立图形数据库，将勘探、建井、开拓开采时所用的相关的图件转换为预警系统可以运用的统一的格式（tab文件）进行处理，一般过程：纸质图件经扫描变为电子栅格图像，数字化为不同的专题矢量图件，将其导入Mapinfo系统，利用通用转化器变为系统可运用的tab文件。建立基本模块实现信息管理功能。4、开发数据分析模块，提取对水害预警有用的信息，例如：可以从水质分析数据库里提取相关的信息完成玫瑰图的绘制，由不同的钻孔的同一个含水层的多个玫瑰图我们可以得到这个含水层水力联系方面的信息。5、开发水害预警评价模块。结合实际生产中遇到各种水害事故和当今的各种评价理论建立水害预警模型库，应用所建立的模型对实际生产中的水害进行预测。（二）、系统功能设计在分析矿井水文地质信息输入、存储、管理、利用、绘图、输出等数据流程的基础上，将矿井水害预警信息系统分为三个子系统：1、矿井水文地质属性信息管理子系统，2、矿井空间信息管理子系统，3、水害预警分析子系统（图1)。图1矿井水害预警信息系统的功能结构图任何信息系统都是以数据为基础，并把数据作为处理对象，因此在系统设计中弄清楚整个系统的数据流程是十分必要的。矿井水文地质信息管理与水害预测系统的数据流程如图2所示。图2矿井水害预警信息系统的数据流程图1、矿井水文地质属性信息管理子系统矿井水文地质属性信息管理系统的功能为：（1）数据库的创建，生成钻孔数据表、矿井涌水数据表、水文观测孔数据表、矿井突水数据表、矿井抽水数据表、井下水文钻孔数据表、水质分析数据表、降水量数据表等；（2）信息的输入、编辑、查询和分析；（3）数据的导入与导出，实现同其他数据如Excel，text等格式之间的数据交换；（4）数据备份；（5）报表格式输出。2、矿井水文地质空间信息管理子系统矿井水文地质空间信息管理子系统的核心任务是根据图形和数据信息给出的专题数与专题图件，为矿井水害预测预报提供可靠的信息。功能为：（1）文件管理，打开、生成、保存地图集，生成永久图层与临时图层；（2）地图编辑，提供多种对象选择方式（点选择，矩形框选择，圆选择），绘制、标注图形；（3）图层操作，属性数据集绑定，创建专题图；（4）查询操作，实现图形信息和属性信息的互相查询。3、水害预警分析子系统为整个系统设计的核心部分，功能为：（1）数据分析，根据属性数据生成多变量相关曲线、水化学玫瑰图、各种历时曲线与等值线等；（2）涌水量预计，提供大井法、水文地质比拟法、降深－流量关系曲线法、相关分析法等模型；（3）水文地质参数求解，老空区积水量计算；（4）地下水流场分析；（5）顶板突水预测，提供上三带理论预测、多源信息复合预测、模糊数学法突水危险性评价等模型；（6）底板突水预测，提供斯列萨列夫公式、突水系数法、多源信息复合方法、下三带理论预测等模型。三、煤矿水文地质信息系统与水害预警信息系统的比较（一）、水文地质信息系统我国内现有的正在使用的矿井水文地质信息系统是专门服务于矿井水文地质工作的专业化信息系统。一方面，为矿井水文地质工作者提供了水文地质数据输入、存储、查询、统计、分析、计算、报表、图件输出以及水文地质条件评价、预测、预报等多重信息处理手段和决策支持工具；另一方面，在矿井水文地质实践中，无论在信息分析、处理方面，还是在管理、决策支持方面都给矿井水文地质信息系统提出了更高的要求，并促进了矿井水文地质信息系统进一步发展。多元化、智能化、可视化（2D,3D）及多媒体化己成为矿井水文地质信息系统发展的主要方向。但是，它存在以下主要问题：1、图形信息和空间信息的分离存储和处理，不能有机结合，造成信息使用上的不方便。2、如果为了使用GIS的强大的空间处理能力和美观的输出功能，就需要购买昂贵的GIS软件，而对于我们水文地质工作，仅需要进行其中几项功能就足够了，容易造成资金的浪费。3、对矿井突水事故预测的针对性不强，水害信息分析，水害预测模块有待完善。（二）、水害预警信息系统水害预警信息系统则基于水文地质信息管理系统，它研究以下四个方面以至比水文地质信息管理系统更强调如何收集、整理、分析这些信息，使之成为防治水害有用的信息：1、针对矿井水文地质工作的特点，提出矿井水文地质信息存储，管理，应用的方案，完成矿井水害预警信息系统的框架构建，分析水文地质数据的存储，组织，管理，应用，研究如何从这些信息里提取对水害分析预警有帮助的信息。2、研究图形信息和属性信息如何有机结合到一起，在友好界面下实现由图形信息查取属性信息，由属性信息来查询图形的功能。3、应用GIS的组件技术，把MapX组件集成到面向对象(ObjectOriented-OO)的快速应用开发工具语言MicrosoftVisualBasic6.0的环境下，充分使用GIS高效的空间数据处理、输出功能与VB简单高效的数据计算功能。4、通过查阅文献资料，构建数据分析和水害预测模型库大体结构，并实现部分功能。四、结论最终开发出来的基于GIS的煤矿水害预警信息系统实现了对矿井水文地质属性数据资料和空间数据资料的有效管理，并能够使两者有机结合，实现空间数据和属性数据相互查询。GIS在存储和处理诸如钻孔、突水点、断层等具空间信息的数据具有非常大的优势。在空间数据库基础上，佐之多源信息复合分析与数值模拟方法，GIS可将数据与分析结果，如水害类型分布、水害危险程度分区、水情动态演变、水害损失估算和救灾措施规划等，直观而有效地显示在二维或三维电子地图上，并可在人机交互式地进行设计、修改、输出。与传统的分析方法相比较，将过去的手工、单一、静态、以定性为主的分析技术推进到多时相、多数据源、时空结合、动态实时、定性定量相结合的综合分析技术，大大提高了直观性和形象性，各种治理方案的优劣比较也很清楚，在水害预测与治水方案的制定过程中使决策者减少盲目性，从而使决策更科学、更符合实际情况。山西柳林金家庄煤业有限公司水害防治中心二〇一三年十一月二十七日