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多维视角下水生态修复分区划定——以典型喀斯特地区河池市为例

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应用生态学报 2024年第6期35卷 1661-1670页

作者：高梦雯胡业翠刘新卫梁梦茵孔凡婕白羽萍中国地质大学(北京)土地科学技术学院北京100083 自然资源部土地整治重点实验室北京100035 自然资源部国土整治中心北京100035

水生态修复分区向上衔接水生态系统修复目标,向下引导修复工程的空间布局,是实现水资源要素系统修复的关键。当前,水生态修复分区面临层级体系不一、指标不全面、边界模糊等问题,因此,本研究以喀斯特生态脆弱区广西河池市为例,构建“流... 详细信息

水生态修复分区向上衔接水生态系统修复目标,向下引导修复工程的空间布局,是实现水资源要素系统修复的关键。当前,水生态修复分区面临层级体系不一、指标不全面、边界模糊等问题,因此,本研究以喀斯特生态脆弱区广西河池市为例,构建“流域自然单元-主导生态功能-生态胁迫风险”的多维分区体系框架。一级分区选取河流水系和地貌类型作为划分指标,识别子流域单元作为一级分区边界;二级分区采取“自上而下”的划分方法,在承接流域自然地理特征的基础上,明确水生态修复的目标,选取水源涵养、生物多样性和景观文化服务3项指标进行评价,利用K-means聚类方法对空间单元内的主导生态功能进行识别,以子流域单元作为二级分区边界;三级分区是生态修复工程的具体实施单元,选取水土流失、洪涝风险和人类干扰3项指标表征水生态系统面临的外部胁迫风险,进行三级分区划定。共划定11个水生态一级分区、4个二级分区和3个三级分区,综合流域自然地理格局、主导生态功能、生态胁迫风险的空间分异特征的三级分区结果,并结合子流域单元和乡镇行政单元确定分区边界,最终将水生态修复分区综合划分为5类、32个子生态分区,并分区、分类提出相应的生态修复策略。

关键词：国土空间规划生态修复分区 K-means聚类水生态修复喀斯特地区

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基于CT扫描的三维重构煤体加载损伤演化特征及尺寸效应

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矿业科学学报 2024年第3期9卷 413-425页

作者：张村方尚鑫贾胜王永乐王方田白庆升中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)厚煤层绿色智能开采教育部工程研究中心北京100083 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国地质大学(北京)地质安全研究院北京100083

煤体是一种包含孔隙结构和矿物成分的多孔材料,具有明显的各向异性和尺寸效应。为研究煤体各向异性及尺寸效应对破坏特征的影响,本文提出了一种基于CT扫描、核磁共振和X衍射等技术手段的煤样内部孔隙、矿物成分表征和三维重构模拟方法... 详细信息

煤体是一种包含孔隙结构和矿物成分的多孔材料,具有明显的各向异性和尺寸效应。为研究煤体各向异性及尺寸效应对破坏特征的影响,本文提出了一种基于CT扫描、核磁共振和X衍射等技术手段的煤样内部孔隙、矿物成分表征和三维重构模拟方法。在此基础上,反演实验室单轴压缩获得了三维重构模型煤基质和矿物成分的模拟参数,进一步模拟分析了不同宽高比煤体的强度损伤特征。模拟结果表明:①在加载过程中,塑性区首先在孔隙和矿物成分周边逐渐向外扩展连通。在空间分布上,塑性区前期由加载端垂直向内部扩展,后期转变为由四周水平向内部扩展,最终模型破坏的非塑性区形成“双圆台结构体”。②随着宽高比的增加,煤样的抗压强度(p)、达到屈服强度时的应变(ζ)以及弹性模量(K)均会增加,其中ζ和K呈线性增加,而p增幅逐渐减小。③在煤样单轴加载过程中总能量和弹性能呈指数增加,耗散能呈线性增加。随着宽高比增加,煤体内积聚的弹性能增加,破坏时释放的能量增大,更容易诱发动力冲击相关灾害。研究结果为冲击矿压地区区段煤柱尺寸的合理选择提供参考。

关键词： CT扫描三维重构孔隙结构矿物成分尺寸效应

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基于多环境要素的新疆耕地适宜性评价

现代地质 2024年第3期38卷 718-733页

作者：赵晓峰刘晓煌刘玖芬李洪宇张文博中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心北京100055 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 自然资源要素耦合过程与效应重点实验室北京100055

新疆地域辽阔、自然环境复杂多样,综合评价各类环境要素对耕地适宜性的制约与对耕地适宜区分布的影响,是开展区域耕地资源保护与耕地后备资源开发的重要基础,对维护新疆粮食安全和实施土地整治具有重要意义。本研究基于新疆耕地分布数据... 详细信息

新疆地域辽阔、自然环境复杂多样,综合评价各类环境要素对耕地适宜性的制约与对耕地适宜区分布的影响,是开展区域耕地资源保护与耕地后备资源开发的重要基础,对维护新疆粮食安全和实施土地整治具有重要意义。本研究基于新疆耕地分布数据,通过最大熵模型和空间统计分析,研究气候(气温、降水)、地形、水文、土壤和地质等5类35个环境要素对新疆山地区与平原区耕地(旱地和水田)适宜区分布的影响。主要取得如下认识:(1)在平原区,影响旱地适宜性的主要因素为土壤总氮、到水系距离和冬季降水,而影响水田适宜性的主要因素为到水系距离、土壤pH、土壤表层湿度和>10℃年积温;在山地区,>0℃年积温、冬季降水、坡度和到水系距离是影响旱地适宜性的主要因素。(2)旱地高适宜区总面积约为78221 km^(2),主要分布于新疆西北部的阿尔泰山,西天山和中天山的中低海拔区域(海拔地质因素对新疆耕地(旱地和水田)分布的影响程度,筛选出对耕地适宜性影响最大的环境变量,最终获得新疆耕地适宜区的分布。研究结果可为新疆土地资源利用提供科学支撑,为新疆耕地的开发与利用提供参考与建议。

关键词：耕地新疆适宜性评价主控因素

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朝阳盆地白垩系九佛堂组火山沉积作用及其对有机质富集的影响

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地学前缘 2024年第3期31卷 284-297页

作者：张家志姜在兴徐杰魏思源宋立舟刘桐沈志晗姜晓龙李永飞张玺中国地质大学(北京)能源学院北京100083 中国地质大学(北京)海洋学院北京100083 大庆油田采油工程研究院黑龙江大庆163000 北京亚隆科技发展有限公司北京100096 中国地质调查局沈阳地质调查中心辽宁沈阳110034 自然资源部辽西中生代地层系统野外科学观测研究站辽宁沈阳110034 中国石化东北油气分公司勘探开发研究院吉林长春130062

辽西朝阳盆地位于燕山构造带东段,属于松辽外围中生代的断陷盆地,勘探认识程度不高。前人研究认为,朝阳盆地下白垩统九佛堂组为湖相沉积,而忽略了火山事件对于湖盆沉积的重要影响。对此笔者通过区域地质资料调查、钻井岩心描述、岩心薄... 详细信息

辽西朝阳盆地位于燕山构造带东段,属于松辽外围中生代的断陷盆地,勘探认识程度不高。前人研究认为,朝阳盆地下白垩统九佛堂组为湖相沉积,而忽略了火山事件对于湖盆沉积的重要影响。对此笔者通过区域地质资料调查、钻井岩心描述、岩心薄片资料观察以及分析测试资料等手段,在火山碎屑岩分类基础上,根据火山碎屑含量划分出沉积火山碎屑岩以及火山碎屑沉积岩,并结合粒度、组分、沉积构造等特征细分出11种岩相类型以及9种岩相组合,进而提出火山碎屑流、火山异重流、火山灰异轻流、热液侵入和微生物诱导5种成因机制。结合钻井岩心观察识别出火山沉积序列及沉积特征,建立了朝阳盆地九佛堂组火山湖泊沉积模式,为研究区油气资源的勘探开发提供理论依据。研究发现,火山物质对湖盆内有机质富集起到积极的影响。朝阳盆地九佛堂组烃源岩地化测试显示:含有火山细粒物质参与沉积的样品有机质丰度指标更好,有机质更富集。由于燕山构造带内其他盆地同样具有相似的火山活动地质背景,研究结果也为这些地区沉积学及油气资源研究起到良好的对比参照作用。

关键词：朝阳盆地九佛堂组岩相类型及组合成因机制有机质富集

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花岗岩侵位后的热应力时空演化及其影响因素

地质力学学报 2024年第1期30卷 38-56页

作者：赵裕达张文高刘昊刘向冲中国地质科学院地质力学研究所北京100081 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 自然资源部古地磁与古构造重建重点实验室北京100081 中国地质科学院地质力学研究所动力成岩成矿实验室北京100081 中国地质大学(武汉)资源学院湖北武汉430074

花岗岩与岩浆热液型矿床、油气成藏等有密切的成因关系。高温岩浆侵位到较冷的围岩中会形成岩浆热场和热应力,但热应力的大小和其影响范围尚缺乏系统研究。随着岩浆热耗散、与周围地层达到热平衡后,热应力会逐渐消失,因而数值模拟是定... 详细信息

花岗岩与岩浆热液型矿床、油气成藏等有密切的成因关系。高温岩浆侵位到较冷的围岩中会形成岩浆热场和热应力,但热应力的大小和其影响范围尚缺乏系统研究。随着岩浆热耗散、与周围地层达到热平衡后,热应力会逐渐消失,因而数值模拟是定量研究岩浆热应力的常见方法之一。以往模拟岩浆热应力时往往采用岩石在常温下的线性热膨胀系数,但这与高温下岩石线性热膨胀系数存在较大差距。文章利用FLAC3D软件模拟花岗质岩浆侵位至上地壳范围内引起的热应力。求解物理方程包括热传导方程与线性热弹性本构方程,其中热场可通过温度差和线性热膨胀系数改变应力场,但应力场的变化不影响热场(即热场与应力场的单向耦合)。通过一系列数值模拟实验考察围岩岩性(花岗岩或碳酸盐岩)、杨氏模量、热学参数和岩浆侵位深度如何影响岩浆在上覆围岩产生的热应力。数值实验结果表明:岩石热传导系数通过传热快慢影响热应力的变化;围岩的杨氏模量越大,热应力也越大;由于花岗岩的平均杨氏模量大于碳酸盐岩,所以围岩为花岗岩时产生的热应力要高于碳酸盐岩;围岩无论是花岗岩还是碳酸盐岩,其在高温条件下的线性热膨胀系数比常温时高约1个数量级,产生的热应力最高可达100 MPa。花岗岩浆侵位后,围岩温度逐渐升高,对应的热应力不断增大;随着与岩浆房距离的增大,热应力不断减小,影响范围为岩浆房上方2 km以内;侵位深度浅的岩浆房冷却较快,其产生的热应力更有利于上覆围岩裂隙的形成和扩展。综合数值模拟结果可知,岩浆侵位所产生的热应力可影响岩体2 km内的应力场,这一局部存在且短瞬的热应力促使围岩破裂,为热液流体成矿提供运移通道或容矿空间。

关键词：花岗岩冷却岩浆热场数值模拟热应力线性热膨胀系数

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绿色电力交易对电力市场的影响机理及效果

中国人口·资源与环境 2024年第4期34卷 76-90页

作者：刘利利冯天天崔茗莉钟诚中国地质大学(北京)经济管理学院北京100083 自然资源部资源环境承载力评价重点实验室北京100083

绿色电力交易已成为全球应对气候变化、推动绿色低碳转型的一致行动,在中国电力行业碳减排中的效果日益明显。探讨绿色电力交易市场发展情况,评估绿色电力交易对电力市场的影响,能够推动新型电力系统建设、助力实现“双碳”目标。京津... 详细信息

绿色电力交易已成为全球应对气候变化、推动绿色低碳转型的一致行动,在中国电力行业碳减排中的效果日益明显。探讨绿色电力交易市场发展情况,评估绿色电力交易对电力市场的影响,能够推动新型电力系统建设、助力实现“双碳”目标。京津冀地区是中国重要的经济中心和城市群之一,2021年已全面启动绿色电力交易,对京津冀地区绿色电力参与电力市场的研究,将为中国绿色电力市场发展提供经验和政策借鉴。因此,该研究分析绿色电力交易市场与电力市场的耦合机制,提出考虑绿色电力交易市场与电力市场耦合的非合作博弈模型和系统动力学模型,分析京津冀地区绿色电力交易对市场主体行为决策和电力市场的影响效果。结果表明:①绿电发电占比影响市场主体的行为决策,提高绿电发电占比会增加绿电厂商和电网企业利润、降低火电厂商利润和电力用户购电成本。②不考虑外购电力情景下,绿电和火电上网电价呈先下降后上升趋势,绿电在建装机容量和发电量不断增加,预计2030年绿电上网电量占比达到63%,火电在建装机容量呈现先上升后下降再上升趋势,但上升幅度小于绿电。③引入外购电力情景会降低绿电和火电上网电价;2021年1月—2024年4月火力发电量增加,而2024年5月—2030年12月火力发电量降低;2021年1月—2029年4月绿电发电量增加,2029年5月—2030年12月绿电发电量略微降低;通过对外购电力敏感性分析发现,增加外购电力可削弱其对本地区火电的抑制作用,促进绿电发展。基于上述结论,该研究提出相应政策建议:加快电源结构转型,促进绿电和火电在电力市场中的角色转变;调整火电定价模式,促进电力价值多维化;推动跨省跨区绿电交易,加快构建全国统一电力市场。

关键词：绿色电力交易电力市场影响机理敏感性分析

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页岩含气量现场测试技术进展与发展趋势

地学前缘 2024年第1期31卷 315-326页

作者：张金川王香增李中明刘树根牛嘉亮袁天姝李兴起唐玄中国地质大学(北京)能源学院北京100083 自然资源部页岩气资源战略评价重点实验室北京100083 陕西延长石油(集团)有限责任公司陕西西安710075 河南省地质研究院河南郑州450016 西华大学四川成都610039

含气量是页岩气勘探评价及生产决策中的关键性基础参数,大三段式现场含气量解吸是准确、经济、快捷的首选方法。有别于煤层气思路,页岩含气量在测试原理、方法、技术及仪器等方面均取得了重要进展。无管化测试技术和小三段式测量方法的... 详细信息

含气量是页岩气勘探评价及生产决策中的关键性基础参数,大三段式现场含气量解吸是准确、经济、快捷的首选方法。有别于煤层气思路,页岩含气量在测试原理、方法、技术及仪器等方面均取得了重要进展。无管化测试技术和小三段式测量方法的提出和应用,在提高解吸气测试精度的同时提供了更多有价值的信息。从借鉴于煤层气的条件回推法到多点测量约束拟合法,页岩损失气测量方法更加摆脱了对假设条件的依赖。基于非接触式扭矩传递的方法原理,实现了残余气测试过程中的全程气密。双三段式的含气量准确测量,为总含气量、游吸比、可采系数等含气结构参数的分析和求取奠定了基础,但页岩的可采气量并不是损失气和解吸气的简单加和。高精度含气量现场解吸的应用领域广泛,高精度解吸数据的系统获得、含气结构多参数的预测评价、智能评价技术的实践应用等,是页岩含气量现场解吸发展的基本方向。

关键词：页岩气含气量含气结构技术进展发展趋势

沉积矿床中重要(变价)金属元素与古海洋环境关系综述--以新元古代-早古生代扬子板块周缘为例

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地质论评 2024年第2期70卷 679-704页

作者：张岩方维萱徐林刚陈文张志炳叶会寿刘丽红王文浩赵亮亮吴皓然中国冶金地质总局矿产资源研究院北京101300 有色金属矿产地质调查中心北京100012 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 中国地质科学院地质研究所北京100037 中国地质科学院矿产资源研究所北京100037 中国地质调查局油气资源调查中心中国地质调查局非常规油气重点实验室北京100083 中国地质大学(武汉)地球科学学院武汉430074

对氧化—还原敏感元素和生命必需元素地球化学性质和相关沉积矿产形成机制及其时空分布特征的分析、总结和归纳,有助于对古海洋环境演化与相关沉积矿产形成关系的深入认识,这对沉积矿床学理论的发展具有重要意义。新元古代南华纪—早古... 详细信息

对氧化—还原敏感元素和生命必需元素地球化学性质和相关沉积矿产形成机制及其时空分布特征的分析、总结和归纳,有助于对古海洋环境演化与相关沉积矿产形成关系的深入认识,这对沉积矿床学理论的发展具有重要意义。新元古代南华纪—早古生代早志留世,扬子板块周缘黑色岩系中依次沉积了举世瞩目的南华纪锰矿、震旦纪—早寒武世沉积磷块岩、早寒武世重晶石矿、镍—钼—钴多金属矿、钒矿和早志留世铀矿的完整沉积矿床系列,不同时代地层、同一时代不同沉积环境地层赋存不同类型的沉积矿产,有必要对其成矿机理进行系统研究、总结和归纳。笔者等在对氧化—还原敏感金属元素、生命必需元素和海底热液元素等元素地球化学性质综述的基础上,兼论了它们在结合黄铁矿矿物学对氧化—还原环境、生物生产力和盆地限制性分析方面具体作用;进一步结合新元古代—早古生代扬子板块古环境演化特征,对扬子板块周缘特定时代中特定沉积矿产的分布、成因机理进行分析、总结和归纳;最终得出扬子板块周缘相关沉积矿产,是在全球氧化事件、冰期—间冰期、Rodina大陆裂解大背景下,海洋中成矿金属元素得到长期积累,在特定时代区域性海水—海底热液—生物作用(根据不同矿种各有侧重)影响下,在相关重要元素地球化学性质的控制下、局部区域特殊氧化—还原环境的控制下形成的特定矿产的初步认识。最后,结合相关沉积矿床研究中存在的问题,提出下一步解决方案与展望。

关键词：氧化—还原敏感金属元素生命必需元素氧化—还原环境判别方法扬子板块周缘南华纪—早志留世沉积矿产

基于K_(d)的某酸法地浸铀矿山地下水铀运移模拟

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地学前缘 2024年第3期31卷 381-391页

作者：杨冰孟童郭华明连国玺陈帅瑶杨曦中核第四研究设计工程有限公司河北石家庄050021 中国地质大学(北京)生物地质与环境地质国家重点实验室北京100083 中国石油天然气股份有限公司河北石家庄050000

地浸铀矿山地下水U污染问题是国际社会广泛关注的环境地质问题,准确预测地浸铀矿山采区外围地下水中U的运移范围对辐射风险评估至关重要。本文以我国某酸法地浸铀矿山为研究对象,利用数值模拟方法定量模拟和预测了不同生产时间地下水中... 详细信息

地浸铀矿山地下水U污染问题是国际社会广泛关注的环境地质问题,准确预测地浸铀矿山采区外围地下水中U的运移范围对辐射风险评估至关重要。本文以我国某酸法地浸铀矿山为研究对象,利用数值模拟方法定量模拟和预测了不同生产时间地下水中U的运移范围。数值模拟结果表明,地浸生产会明显改变采区流场形态,形成指向采区内部的水力梯度,生产井的抽注是改变流场形态的主控因素。在流场模拟的基础上,建立了不考虑吸附作用的地下水U运移模型与基于K_(d)值的U阻滞运移模型。根据采区内生产井及采区外围不同距离处监测井地下水pH情况,对阻滞运移模型中的K_(d)进行了分区赋值。对比两个模型的模拟结果可以发现,当考虑含水介质对地下水中U的吸附阻滞作用后,模拟结果能够跟现场监测数据更好拟合,表明地浸采区外围地下水中U的运移范围受含水介质的吸附阻滞作用明显;这种情况下,U在地下水中的运移距离缩短了53%,运移范围缩小了41%;阻滞运移模型预测的投产5年后采区外围地下水中U迁移距离为50 m。该结果与现场监测结果基本一致,证明数值模拟手段可以为地浸铀矿山地下水U分布范围预测提供科学依据。

关键词：地浸铀矿山地下水环境数值模拟溶质运移