基于gis的矿井水害预警信息系统研究

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1、http://www.paper.edu.cn基于GIS的矿井水害预警信息系统研究吴世艳，杨国勇中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州(221008)E-mail：meizi_jane_roupy@126.com摘要：矿井水害预警信息系统是基于地理信息系统（GIS）的数据信息处理系统，强调收集、整理、挖掘矿井水文地质信息，使之成为防治矿井水害的有用信息。矿井水害预警信息系统分为三个子系统：矿井水文地质属性信息管理子系统、矿井空间信息管理子系统和水害预警分析子系统。水害预警分析子系统是整个系统设计的核心。关键词：地理信息系统，

2、水文地质，空间信息，水害预警1.引言矿井水害与瓦斯、煤尘等并列为矿山建设与生产安全的主要灾害之一，有着其本身孕育、[1]发生、发展的时空演化规律。我国煤矿开采100多年的历史积累了大量的矿井水文地质资料，但是比较分散、零碎，不能被高效率地使用。对矿井水文地质信息进行有效管理和分析，[2]对指导矿井生产和矿井水害防治具有重要意义。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

3、测的优选工具，多人进行了有益的尝试[3,4,5,6]。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。2.系统总体设计系统的开发目标为在规定投资和时间内，开发出符合用户需求的软件系统，用软件工程[3,5]思想指导系统开发的全过程。矿井水害预警信息系统采取渐增开发模型。渐增开发模型允许从部分需求的定义出发，先建立一个不完全的系统，通过测试运行整个系统取得经验和反馈，加深对软件需求的理解，进一步对系统扩充和完善。反复进行直到开发人员和用户满意为止。开发过程如图1所示。系

4、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。-1-http://www.paper.edu.cn图1软件开发的渐增模型Fig.1Theincrementalsoftwaredevelopmentmodel3.系统结构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

5、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2）。图2矿井水害预警信息系统的功能结构图Fig.2FunctionchartofMineWaterGushWarningInformationSystem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3所示。-2-http://www.paper.edu.cn图3矿井水害预警信息系统的数据流程图Fig.3DFC

6、ofMineWaterGushWarningInformationSystem3.1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。3.2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

7、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。3.3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

8、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。