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隧道涌水量预测计算程序V1.1是工程勘察中针对隧道设计所必需的隧道涌水量的预测计算程序，《程序》适用于公路隧道、铁路隧道、石油管线隧道勘察设计。本程序采用大气降水入渗法、裘布依理论式、水平坑道法（地下水动力学）三种方法计算隧道正常涌水量；采用古德曼经验式、佐藤非稳定流式计算隧道最大涌水量。可以通过5种方法全面比较采用隧道的涌水量预测值，供隧道设计使用。"锦囊妙技"栏目是聚合全网软件使用的技巧或者软件使用过程中各种问题的解答类文章，栏目设立伊始，小编欢迎各路软件大神朋友们踊跃投稿，在完美者平台分享大家的独门技巧。
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可利用表10-1中所列的各种地下水资源评价方法进行矿坑涌水量。计算步骤如下：1）建立符合客观实际的水文地质模型。主要工作包括：概化已知状态下矿区的水文地质条件，给出未来开采矿坑的内边界条件，预测未来开采条件下的外边界条件。2）选择合适的计算方法，建立正确的数学模型。目前常用的计算方法有类比外推法（水文地质比拟法、Q-S曲线法）、相关分析法、水均衡法、解析法、数值法等。3）计算、评价预测。按要求进行有关计算评价和预测。最后指出，实质上，如果将矿井排水视为供水“大井”在开采取水，则进入矿山井巷的预测涌水量，也就相当于对供水井或水源地进行的地下水资源可开采量的计算和评价，两者应用的计算预测或评价方法基本上是相同的。只是因具体目的任务不同、条件不同，在应用原则、观点和具体处理上有所区别而已。因此，本章仅就在矿坑涌水量预测中应用较多的类比外推法、解析法、水均衡法等方法在矿坑涌水量预测中的应用条件、特点和与供水有区别之处加以介绍。而其他方法（如数值法、相关分析法等），与供水水文地质基本相同，不再赘述。
矿井涌水量预测是一项贯穿矿床水文地质勘探全过程的工作。一个正确的预测方案的建立，是随着对矿床水文地质条件认识的不断深化而逐渐形成的，在一般情况下，有3个基本步骤:2.1.2.1建立预测矿坑涌水量的水文地质模型水文地质模型的建立有3个要点:①概化已知状态下矿区的水文地质条件;②给出未来开采矿坑的内边界条件;③预测未来开采条件下的外边界条件。由于数学模型的作用是对地质模型进行“逼真”，因此，随着数学模型研究的迅速发展，对水文地质模型的要求越来越高。目前，对于复杂大水矿床来说，一个可行的水文地质模型的建立，必须贯穿整个勘探过程，并大致经历3个阶段。即:第一阶段(初勘阶段)，通过初勘所获资料，对矿床水文地质条件进行概化，提出水文地质模型的“雏型”，可作为大型抽(放)水试验设计的依据;第二阶段(详勘阶段)，根据勘探工程提供的各种信息资料，特别是大型抽(放)水试验的资料，完成对水文地质模型“雏型”的调整，建立水文地质模型的“校正型”;第三阶段，在水文地质模型“校正型”的基础上，根据开采方案(即已知疏干工程的内边界条件)预测未来开采条件下的外边界的变化规律，建立水文地质模型的“预测型”。模型的预测在矿床水文地质计算中是一个高难度的工作。因为无论从含水层的内部结构到边界条件都是待定的，尤其是矿坑涌水量计算常常要求作大降深的下推预测，这给模型的预测增加了难度。由于目前还不能对各种开采条件下含水层结构的破坏程度和参数的变化进行预测，因此，只能以水文地质模型“校正型”为依据，根据勘探工程提供的各种信息资料，在已知内边界的条件下，预测未来开采条件下外边界的变化规律，来建立水文地质模型的“预测型”。由此可见，矿坑涌水量的预测问题，实际上是一个不同阶段的水文地质模型的精度问题。对于一般水文地质条件(非大水)矿床，则依据各勘探阶段的勘探、试验、长期观测资料和开采方案，建立相应精度的水文地质模型和数学模型，来完成该阶段的矿坑涌水量预测。2.1.2.2选择计算方法矿井涌水量的正确评价是矿井水文地质工作的重要任务。不同的矿井，矿井充水条件差别很大，影响矿井涌水量的因素变化很大。不同矿井进行的水文地质勘察精度不同，拥有的水文地质资料的详细程度不同。因此，很难有单一的矿井涌水量预测方法直接套用。根据不同的地质与水文地质条件，最大限度地利用矿井所拥有的相关资料，较为准确地预测矿井涌水量，需要研究和选择不同的矿井涌水量预测方法。其中最常见的矿井涌水量预测方法有水文地质比拟法、Q-S曲线方程法、相关分析法、解析法、数值法和水均衡法等。不同的矿井涌水量预测方法都有其适用条件。针对某个具体矿井选择什么样的计算方法，要视具体的水文地质条件及其所拥有的水文地质资料而定。在条件允许的情况下，对于一个矿井可采用不同的方法进行矿井涌水量预测，进而通过比较和综合分析选择较为准确的矿井涌水量。2.1.2.3解数学模型，评价预测结果应该指出，不能把数学模型的解算仅仅看作是一个单纯的数学运算，而应该看作是对水文地质模型和数学模型进行全面验证识别的过程。因此说，数学模型的解算，也是对矿床水文地质条件作进一步深化认识的过程，即从定性到定量的认识过程。不同的预测方法，数学模型的复杂程度不同，求解的方法也不同，应根据预测方法选择适合的解法，并对预测结果进行评价。
矿坑（井）及地下工程涌水量是指从矿山开拓（或地下工程施工）到回采过程（或地下工程使用过程）中，单位时间内流入矿坑（或地下工程）的水量。它是评价矿床开发经济技术条件的重要指标之一，也是制定矿山（地下工程）疏干设计、施工方法，确定生产能力和地下工程防护设施的主要依据。同时它也是划分矿床水文地质类型、矿床水文地质复杂程度的重要指标之一，是整个矿床水文地质学的核心。由于矿井和地下工程涌水量预测的方法基本相同，因此我们下面将主要以矿坑水的预测来研究这一问题。一、矿坑涌水量预测的基本任务矿坑涌水量的预测，是一项极其复杂的工作，所以在矿床调查的各个阶段都应按规范中提出的精度要求，认真、正确地预测出未来各种开采条件下的矿坑涌水量，其主要任务是：（1）预测矿坑正常涌水量。系指采矿工程达到某一标高（水平或中段）时，正常状态下相对稳定时的总涌水量，通常指平水年的涌水量。（2）预测矿坑最大涌水量。通常是指正常状态下开采工程在丰水年雨季的最大涌水量。对某些受暴雨控制的矿床，则应根据历史最大暴雨强度，预测出数十年一遇的特大暴雨可能出现的矿坑涌水量。（3）预测开拓井巷涌水量。指开拓各类井巷过程中的涌水量。（4）预测疏干工程排水量。指在设计疏干时间内，将地下水位降至某一规定标高时的疏干排水量。在矿床地质调查的各个阶段，均以预测矿坑的正常和最大涌水量为主。二、矿坑涌水量预测的特点矿坑涌水量预测方法和供水勘探中的地下水资源计算方法基本类同，但两种水量计算的目的、计算工作条件、计算方法的具体运用方面仍有许多差别。（1）为确保枯水期的安全供水，供水资源评价一般以提供枯水期最小开采量为目的；为确保矿山的安全生产，矿坑涌水量预测则以准确提供丰水期最大矿坑涌水量为目标。（2）大多数的矿床分布于基岩山区，地下水的补排条件、矿坑充水条件、充水层边界条件复杂、含水介质非均质性极强，代表性水文地质参数难于选取，地下水流态和流场复杂，因此建立能够完全仿真客观水文地质条件的水文地质概念模型和数学模型的难度很大。（3）矿山井巷类型与空间分布千变万化，开采方法、开采速度与规模等生产条件复杂且不稳定，与供水工程的简单配置和稳定的生产条件不可类比，因此这些人为因素增加了矿坑涌水量预测的不确定性与难度。（4）矿坑疏干排水的水位降深一般都远比供水工程的水位降深大得多，大降深必然导致区域水文地质条件的严重干扰、破坏与变化，这些变化又很难予以正确的预测和定量化评价，无疑给矿坑涌水量的预测增加了困难。（5）矿床水文地质调查大多是随矿山地质调查同时进行的，一般对水文地质工作投入的工作量有限，原始的地下水动态观测资料缺乏，客观上造成涌水量预测工作基础资料的缺乏。鉴于以上特点，矿床勘探阶段的矿坑涌水量预测，实际上应属于近似性的评价计算，其精度难以和供水勘探中的资源评价相比。为了满足生产要求，除通过加强勘探调查、提高预测精度外，还应完善预测成果的表达形式，为设计与生产部门结合生产条件进行成果再开发提供科学依据，以提高成果的使用价值。三、矿坑涌水量预测方法如将矿井排水视作供水“大井”，则矿山井巷的涌水量预测即和供水水源地的资源量计算相当。因此，两者的水量计算原理和方法基本上是相同的，地下水资源评价方法的分类，也可作为矿坑涌水量预测方法的分类。这里，我们仅就矿坑涌水量预测中常用的几种方法运用中的特点作一简单介绍：（一）预测矿坑涌水量的解析法解析法是目前矿坑涌水量预测中应用最广泛的方法之一。利用解析法不仅可以计算矿井的涌水量，而且还能为矿井工程的疏干设计提供疏干时间、疏干区范围和疏干水位深度等数据。运用解析法进行矿坑涌水量计算时，要正确处理以下各方面的问题：（1）区分稳定流与非稳定流。矿山建设期内，随着开拓井巷发展，矿井疏干漏斗将不断扩大，此时的流场属于非稳定流；在矿山的回采期，井巷轮廓已定，当地下水的补给量≥矿井的疏干水量时，疏干流场则转为稳定流状态；当补给量＜疏干水量时，疏干流场仍维持非稳定流状态。（2）区分层流与紊流。当矿区进行大降深疏干时（数十到数百米），在疏干工程附近将会出现非达西流（紊流），而以外的广大区域内仍为达西流。故直线渗透定律仍然是建立涌水量模型的理论基础，只有在岩溶管道为主的矿区，才采用非达西流的渗流模型。（3）区分地下水的平面流和空间流。对于揭穿含水层的完整井巷，竖井排水将产生平面辐射流。水平巷道排水主要为剖面平面流，巷道两端为辐射流。对于复杂的巷道系统，排水初期，在统一降落漏斗形成前，在巷道系统的边缘将呈单方向的剖面流。当排水继续进行，形成统一降落漏斗时，流向巷道系统的地下水才过渡为近似的平面辐射流。对于非完整的井巷，据试验研究，在非完整井巷附近，相当于1.5～2.0倍含水层厚度的平面范围内，地下水呈空间流运动形式，以外的地区则为平面辐射流。（4）区分潜水与承压水。矿床开采前的天然条件下，区分潜水与承压水是容易的。但在矿床开挖后，由于疏干降深很大，因此常常出现承压水转化为承压―无压水或无压水的情况。在某些情况下，还可能出现矿井一侧保持承压状态，而另一侧则由承压水转为无压水的状态，计算时，必须区别对待。（5）倾斜巷道的处理。据前苏联学者阿勃拉莫夫证明，巷道的倾斜对涌水量的影响不大。当巷道倾斜度＞45°时，可视为竖井，当用辐射流公式计算涌水量；当巷道倾斜度＜45°时，则可视为水平巷道，用剖面流的单宽流量公式计算涌水量。（6）疏干“大井”的半径（r0）。由于井巷系统的平面形状极不规则，分布面积很大且经常处于变化之中，故构成了复杂的内边界。在运用解析法计算涌水量时，可将形状复杂的井巷系统概化为一个“大井”，把井巷系统外边界圈定的范围或距井巷最近的封闭等水位线圈定的范围（F）视为该“大井”的面积，该“大井”的引用半径（r0）为：现代水文地质学此外，由于“大井”的半径（r0）较供水井的半径大得多，因此在利用稳定井流公式计算矿井涌水时，公式中的排水影响半径（或影响宽度），必须加上“大井”的引用半径（r0）。（二）预测矿坑涌水量的数值法由于数值法应用时，不像解析法那样受到许多条件的限制，因此它能较真实地刻画水文地质（概化）模型的各种特征，能够计算复杂边界条件、不规则形状含水层、含水层非均质性极强、多井干扰排水、各矿井疏干水平不同和各矿开拓时间各异等复杂条件下的矿坑涌水量。用数值法预测矿坑涌水量较之运用解析法有明显的优点，如运用得当，常能得到满意的结果。但数值法的运用要求有大量的勘探工程量和系统的地下水动态资料系列相匹配，因此一般只能在大水岩溶充水矿床进入矿床详查阶段时使用。关于数值法的原理、计算方法和步骤，已在本书有关章节中介绍，这里仅就矿坑涌水量计算中，数值法所能解决的问题做一介绍。（1）数值法具有反求含水层水文地质参数（T、μ*等）、验证边界条件和对水文地质概念模型进行识别的功能。所谓反求参数，实际上是利用已知某些时段的初始水头值和源汇项输入数值模型进行反演计算，通过参数的不断调整和计算水位与已知水位值的不断拟合，即可求得优化的水文地质参数值及合理的参数分区。这一求参过程同时也可对边界条件进行检验和提高水文地质模型的概化精度。（2）数值法具有预测矿坑涌水量的功能。包括矿床开采期内各种水文地质条件、各种开采条件及各种设计疏干降深条件下各类井巷的正常涌水量和最大涌水量。其求解方法是：在模型识别阶段后，将疏干井巷以定水头I类边界处理，再根据已知的外边界条件求得相应疏干条件下的流场，最后输出预测井巷的涌水量、水位和时间。矿坑最大涌水量的计算，同样是把疏干井巷作为I类定水头边界处理，但一般是在稳定流场基础上，按雨季地下水位回升速度绘出边界及节点水头值，即可求出雨季末期或水位回升速度最大时期某种疏干井巷的预测最大涌水量。（3）数值法可以模拟不同疏干方案地下水疏干过程，预报疏干地下水位的空间分布及选择最佳疏干方案和预报最佳（有效）疏干量。所谓有效疏干量是指在设计疏干时间内完成并和具体疏干工程相结合的矿坑排水数量。计算时，可通过每个疏干方案的一组疏干时间及其对应的疏干水量数据，绘制出不同疏干水平的疏干量和疏干时间的关系曲线，然后进行技术经济条件对比，确定出能在规定时间内达到疏干深度要求的疏干量，即为有效疏干量。（4）用数值法预测矿坑涌水量时，还可反映出矿区在疏干条件下水文地质条件的变化、疏干对天然排泄点（泉）和供水水源地水量的袭夺，并作出相应的预报，或提出既能满足矿床疏干要求又使有害环境负效应降低到最小的矿区优化供水与排水方案。（三）用Q（涌水量）-S（水位降深）外推法预测矿坑涌水量由于矿床开采多是按不同开采水平进行的，因此矿床疏干工作也相应按不同疏干水平进行，这就为利用涌水量（Q）-水位降深（S）方程来外推更大疏干深度时的矿坑涌水量提供了方便条件。此外，对于一些井巷比较集中的矿山，也可根据矿区勘探时的抽、放水试验得到的Q、S数据，建立相应的Q-S曲线方程，外推矿山未来疏干降深时的矿坑涌水量。考虑到外推更大疏干降深时的地下水流态和Q-S曲线类型不会发生明显变化，一些专家认为外推范围不应超过抽（放）水试验时最大水位降深的2～3倍，并应由水均衡法对外推的矿井涌水量进行验证。由于Q-S曲线外推法避开了代表性水文地质参数难于获取、边界条件难于判别等计算工作中的困难，计算简便，因此适用于水文地质条件复杂的矿区和已有多年开采历史的矿区涌水量的计算。（四）用相关外推法预测矿坑涌水量预测矿坑涌水量的相关分析法和Q-S曲线外推法有其相似之处，只不过Q-S曲线法中的涌水量（Q）与水位降深（S）之间为函数关系；而相关分析法中涌水量（Q）和水位降深（S）之间则只需满足一种近似的相关统计关系即可。在相关分析法中，预求解的涌水量一般称因变量；影响涌水量变化的因素，如水位降深等称自变量。利用相关法外推涌水量时，不仅水位降深可以作为自变量，诸如影响涌水量变化的降雨量、河水水位标高、矿山井巷分布面积等条件以及疏干延续时间等因素都可作为自变量参与计算。根据所掌握的资料情况，可采用一元简单相关法或多元复相关来预测未来的矿坑涌水量。相关外推法运用的实际经验还证明，当矿区充水岩层的富水性较好、抽水试验降深很大而外推范围又较小时，以及在老矿区用上一水平排水量推算下一水平的涌水量时，相关外推法的预测结果可以非常精确。（五）用水量均衡法预测矿坑涌水量水量均衡法的实质，就是把矿井所处均衡区内的地下水补给量作为矿床开采时的矿坑涌水量。因此水量均衡法主要适用于被隔水边界所封闭的水文地质单元、地下水补给来源又比较单一的矿区涌水量的计算。如大气降水为主要补给源的分水岭裸露型充水矿床；北方岩溶区泉排型泉域内的岩溶水充水矿床；南方岩溶区地下暗河为主要充水水源的矿床；丘陵山区河谷盆地中以河水为主要充水水源的砂矿床等。水量均衡法最大的缺陷是：不能对矿床开采后的水均衡关系作出正确的预测。因此水均衡法最好用于那些矿床开采前后，水量总的收入不会有较大变化的矿区。由于水均衡法所预测出的是矿山井巷所获得的最大补给量，因此该方法还能验证其他方法所预测的涌水量的可靠程度。（六）用水文地质比拟法预测矿坑涌水量水文地质比拟法的基本原理是：用相似水文地质条件、已生产矿区的地下水开采资料，预测条件相似勘探区的矿坑涌水量。此方法更适用于已采矿区深部水平和外围矿段的涌水量预测。由于水文地质条件完全相似的矿区是少见的，再加上开采条件的差异，故比拟法只是一种近似计算方法，但从国内外运用该方法经验来看，只要比拟关系建立得符合客观规律，尚不失为一种准确的矿坑涌水量预测方法。根据1984～1985年我国地质矿产部矿山水文地质工程地质回访调查组《岩溶充水矿山回访报告选辑》（地质出版社，1986年1月）提供的统计资料，将六个矿区、12次用比拟法预测的涌水量与矿坑实际涌水量相比较，其涌水量预测的误差率绝大多数在3.64%～30%之间。
矿坑（井）涌水量是指矿山开拓与开采过程中，单位时间内涌入矿坑（包括井、巷和开采系统）的水量（常用单位为m3/d、m3/h、m3/min）。它是确定矿床水文地质条件复杂程度的重要指标之一，关系到矿山的生产安全与成本，对矿床的经济技术评价有很大的影响，也是开采设计部门选择开采方案、制定疏干措施、确定排水设备及其生产能力的主要依据。因此，正确预测未来矿坑涌水量，是矿床水文地质勘查的主要任务之一。矿坑涌水量预测内容与要求包括以下4个方面：1）矿坑正常涌水量：通常是指平水年（或平水期）开采系统达到某一标高（水平或中段）时，正常状态下保持相对稳定时的总涌水量。2）矿坑最大涌水量：是指丰水年雨季开采系统的最大涌水量。3）开拓井巷涌水量：指包括井筒（立井、斜井）和巷道（平硐、平巷、斜巷、石门）在开拓过程中的涌水量。4）疏干工程的排水量：指在规定的疏干时间内，将水位降到某一规定标高时所需的疏干排水强度（疏干流量）。对于地质勘探阶段来说，主要是进行评价性的计算，以预测矿坑正常状态下的最大涌水量为主，至于开拓井巷的涌水量预测，一般由矿山基建部门负责，而专门性疏干工程的排水量计算，则由矿山生产部门或矿山基建部门承担。本章主要介绍地质勘探阶段矿坑涌水量预测的原理和方法。为了正确预测矿坑涌水量，要求必须遵循的基本原则是：查清水文地质条件，计算参数要有代表性，正确选择计算方法和数学模型。
