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济南趵突泉泉域水化学特征空间差异性及控制因素分析

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环境科学 2024年第8期45卷 4565-4576页

作者：许庆宇刘春伟李常锁孙斌齐欢吴璇徐秋晓山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队济南250014 山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心济南250014

为掌握济南趵突泉泉域岩溶地下水水化学特征及离子来源,着眼于趵突泉泉域间接补给区、直接补给区和汇集出露区这3个功能区,以地下水流动系统理论为指导,基于区域自然地理和水文地质条件,分别采集分析了不同功能区的地下水样品,并采用水... 详细信息

为掌握济南趵突泉泉域岩溶地下水水化学特征及离子来源,着眼于趵突泉泉域间接补给区、直接补给区和汇集出露区这3个功能区,以地下水流动系统理论为指导,基于区域自然地理和水文地质条件,分别采集分析了不同功能区的地下水样品,并采用水化学参数统计、多元统计、自组织神经网络(SOM)分析、水化学图形分析和离子比例系数等分析方法,研究各功能区地下水水化学特征空间差异性,并揭示其控制因素.结果表明,由于地下水径流路径的不同,不同功能区水化学参数存在差异,但总的来说趵突泉泉域各功能区地下水均呈碱性,表现出典型的碳酸盐矿物溶解特征;汇集出露区地下水同时受到直接补给区和间接补给区的补给,地下水从间接补给区到汇集出露区水化学类型由HCO_(3)-Ca型向HCO_(3)·SO_(4)-Ca型转变,含水层内存在少量的石膏溶解作用生成了Ca^(2+)与SO_(4)^(2-);地下水中离子主要来源于含水层岩石矿物的溶滤作用,同时受阳离子交换作用、矿物溶解-平衡及人类活动的综合影响.趵突泉泉域地下水受人类活动影响较大,人类活动在一定程度上影响了泉域地下水水化学的演化.

关键词：趵突泉泉域水文地质岩溶水水化学特征控制因素

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地面沉降对地下水可采资源的影响

地球科学 2024年第1期49卷 238-252页

作者：骆祖江王鑫代敬李子义李硕河海大学地球科学与工程学院江苏南京211100 河北省地矿局第四水文工程地质大队河北沧州061008

为研究地面沉降对地下水可采资源量的影响,以华北地区沧州市为例,基于Biot固结理论,建立了地下水开采与地面沉降三维变参全耦合黏弹塑性数值模型.分别预测了2019-2030年按现状开采地下水,2031-2040年禁采(方案一);2019-2030年规划开采,2... 详细信息

为研究地面沉降对地下水可采资源量的影响,以华北地区沧州市为例,基于Biot固结理论,建立了地下水开采与地面沉降三维变参全耦合黏弹塑性数值模型.分别预测了2019-2030年按现状开采地下水,2031-2040年禁采(方案一);2019-2030年规划开采,2031-2040年禁采(方案二);和2019-2040年地下水持续禁采(方案三)三方案的地面沉降量和各个方案在2041-2050年的地下水可采资源量.结果表明,2041-2050年,方案一、方案二和方案三的地下水可采资源量分别为1.29×10^(8)m^(3)/a、1.35×10^(8)m^(3)/a和1.43×10^(8)m^(3)/a.方案二比方案一的累计地面沉降减少84.4 mm,地下水可采资源量多6×10^(6)m^(3)/a;相较于方案一,方案三发生了88 mm的地面回弹,地下水可采资源量多1.4×10^(7)m^(3)/a.说明了地面沉降严重的情况下,地下水可采资源量相对较少.

关键词：地面沉降地下水可采量三维全耦合数值模拟水文地质

露天石灰岩矿山地质环境修复难度评价方法及应用研究

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矿业研究与开发 2024年第4期44卷 175-184页

作者：郝杰李洪涛安成龙赵振伟韩琳王宏伟山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队山东济南250014

废弃露天石灰岩矿山地质环境修复是生态文明建设的重要组成部分,对其进行科学评级区划并提出针对性治理方案具有重大意义。基于层次分析和模糊数学基本原理,构建了废弃露天石灰岩矿山地质环境修复难度评价指标体系,提出了基于改进层次... 详细信息

废弃露天石灰岩矿山地质环境修复是生态文明建设的重要组成部分,对其进行科学评级区划并提出针对性治理方案具有重大意义。基于层次分析和模糊数学基本原理,构建了废弃露天石灰岩矿山地质环境修复难度评价指标体系,提出了基于改进层次分析确定指标权重与模糊综合评价相结合的研究方法,并以山东济南市李家窝矿山为研究区,开展地质环境修复难度评价及治理方案研究。结果表明:评价指标体系中边坡倾角、危岩体分布和边坡高度为关键指标,权重分别为0.360 47, 0.194 02和0.184 36,研究区地质环境修复难度较大的区域主要存在高陡边坡与危岩体分布等特征;针对不同分区提出了相应的危岩体治理、残丘清理及续坡绿化等治理方案。研究成果可为露天石灰岩矿山地质环境修复难度评价及分区治理提供参考。

关键词：石灰岩矿山地质环境难度评价分区治理生态修复

砂岩热储地热能对井采灌温度场演变规律与响应机制和恢复能力

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地质学报 2024年

作者：李嘉龙康凤新杨亚宾李振函赵强白通隋海波郑婷婷山东科技大学地球科学与工程学院山东省地质矿产勘查开发局第二水文地质工程地质大队(山东省鲁北地质工程勘察院) 济南大学水利与环境学院山东省地质矿产勘查开发局八○一水文地质工程地质大队

合理优化对井采灌系统的采灌参数,定量计算回灌冷水温度恢复的热量来源,对地热资源可持续开发利用具有重要意义。本文基于对井采灌系统长期水动力场和地温场的动态变化监测数据,建立馆陶组热储层对井采灌系统的水-热耦合数值模型,研究... 详细信息

合理优化对井采灌系统的采灌参数,定量计算回灌冷水温度恢复的热量来源,对地热资源可持续开发利用具有重要意义。本文基于对井采灌系统长期水动力场和地温场的动态变化监测数据,建立馆陶组热储层对井采灌系统的水-热耦合数值模型,研究冷水回灌引起的热储内温度场的演化规律与趋势,并对对井采灌系统的关键参数进行优化,定量计算回灌冷水温度恢复的热量来源。结果显示回灌低温冷水在馆陶组储层底部的底砾岩内运移速度最快,要保证现有采灌井距为180 m的采灌系统运行100年不发生热突破,采灌量应不大于30 m3/h;拟建对井采灌系统的采灌量设计为常规值72 m3/h时,合理采灌井距应不小于300 m。开采井的热突破时间t随采灌井间距R的增大呈幂函数关系增长,相关方程为tQ=aR2.4,比例系数a随采灌量的增大而减小。回灌冷水温度恢复的热量来源分析表明,回灌冷水体与其外围热水体的同层对流热为占比最大的热量恢复来源,从开始回灌时的大于70%降低至回灌100年时的36.0%;回灌冷水体从热储顶板和底板汲取的传导热占比从开始回灌时的接近0增大至100年时的30.7%(顶板11.5%,底板19.2%);回灌冷水体从外围热储介质汲取的同层传导热占比从开始回灌时接近0迅速增大至13.5%并保持稳定;回灌冷水体从内部热储介质中汲取的热量占比从开始回灌时的25.4%缓慢降低至回灌100年时的19.8%。

关键词：地温场非均质热储采灌参数演化规律热量来源

泰山北翼岩溶含水介质分布及地下水循环规律研究

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地质学报 2024年第2期98卷 579-590页

作者：孙斌李常锁魏善明丁冠涛郭秀军高帅刘春伟杨振华中国海洋大学环境科学与工程学院山东青岛266100 山东省地质矿产勘查开发局八○一水文地质工程地质大队(山东省地矿工程勘察院) 山东济南250014 山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心山东济南250014

为了深入认识济南岩溶泉水及地热水循环过程,本文以泰山北翼碳酸盐岩含水介质空间分布特征为研究出发点,分析其埋藏条件和连续性特征,并利用数理统计、空间插值、Piper三线图、概念模型等方法,结合水动力场、水化学场、水温度场和水年... 详细信息

为了深入认识济南岩溶泉水及地热水循环过程,本文以泰山北翼碳酸盐岩含水介质空间分布特征为研究出发点,分析其埋藏条件和连续性特征,并利用数理统计、空间插值、Piper三线图、概念模型等方法,结合水动力场、水化学场、水温度场和水年龄场“四场”分析,揭示区域地下水循环规律。结果表明:地表分水岭与齐广断裂、禹王山断裂、聊考断裂等深大断裂控制了泰山北翼地区岩溶含水介质空间展布,大致呈现由南向北埋藏深度逐渐增大的变化趋势,受马山断裂、东坞断裂、文祖断裂等次级断裂影响岩溶含水介质上下盘有不同错动,但东西展布仍具有较好连续性;区域地下水循环过程极其复杂,泰山岩群、寒武纪及奥陶纪各类含水岩组通过排泄-渗漏、断裂垂向径流、水平地下径流等形式发生水流交汇,并在山前局部地区与第四纪松散孔隙水产生水量交换,最终通过泉或人工开采形式排泄。区域地下水流具有统一的“四场”,并且呈现明显的水平与垂向分带特征,大致沿东阿断裂及其延长线—吴家堡—华山—章丘区—淄博磁村一线划分冷泉与地热水的分界线,以600 m、1000 m划分出浅、中、深循环深度分界线;冷泉以浅循环为主,中、深循环为辅,地下水矿化度、温度、年龄偏低,而地热水以中、深循环为主,浅循环为辅,地下水矿化度、温度、年龄偏大。不同含水介质水流具有一定内在关联,构成一个完整的岩溶水系统。

关键词：济南岩溶含水介质泉水地热水循环四场

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莱芜盆地岩溶地下水富集规律

地质力学学报 2024年第4期30卷 691-702页

作者：李波于大潞王楠毕雯雯高帅胥芹王昱玮侯芃山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队山东济南250014 山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心山东济南250014 山东省地矿工程勘察院山东济南250014 山东省水工环地质工程有限公司山东济南250014 山东省地矿物资有限公司山东济南250014

基于在莱芜盆地开展的水文地质调查与泉水保护工作,通过资料收集、野外地质调查、水文地质钻探及岩矿测试,对区内碳酸盐岩岩溶发育特征及富水规律进行研究。结果表明:莱芜盆地碳酸盐岩分布受构造控制明显,集中分布在盆地南部,呈单斜状产... 详细信息

基于在莱芜盆地开展的水文地质调查与泉水保护工作,通过资料收集、野外地质调查、水文地质钻探及岩矿测试,对区内碳酸盐岩岩溶发育特征及富水规律进行研究。结果表明:莱芜盆地碳酸盐岩分布受构造控制明显,集中分布在盆地南部,呈单斜状产出,在盆地北缘、东缘地区零星分布;岩溶发育受地层岩性、地质构造、地下水动力条件及岩浆侵入等多因素影响;地表岩溶形态以溶沟、溶槽为主,地下岩溶以溶蚀裂隙、溶孔溶洞为主,主要发育400 m以浅;岩溶水主要富集在多期构造断块区域、阻水断裂形成的上盘、地下水承压排泄区及莱芜矿山背斜两翼岩溶发育区。研究结果可为鲁中南缺水山区地下水资源开发与利用提供科学技术支撑。

关键词：莱芜盆地岩溶发育地下水富集规律水文地质

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雄安新区地热井钻完井技术研究与应用

河北地质 2024年第2期 31-36页

作者：刘延广河北省地矿局第三水文工程地质大队衡水053000

地热能作为一种清洁和可再生能源,已在全球范围内广泛关注和应用。雄安新区是华北地区地热条件最好的地区之一,适合大规模开发地热能。本文总结了在雄安新区地热井钻完井技术的难点及其应用,主要结论为:抗高温防塌钻井液技术有效降低了... 详细信息

地热能作为一种清洁和可再生能源,已在全球范围内广泛关注和应用。雄安新区是华北地区地热条件最好的地区之一,适合大规模开发地热能。本文总结了在雄安新区地热井钻完井技术的难点及其应用,主要结论为:抗高温防塌钻井液技术有效降低了地热井盖层长裸眼段施工中卡钻、漏失、坍塌及油气侵的风险,其在高温条件下流变性能优异,适合在类似地层中推广;针对基岩破碎地层取心率低的难题,采用川系类双轴承悬挂取心管,配合改进后的孕镶金刚石钻头,有效提高岩心采取率;酸化增产技术是提高雄安新区地热井深部热储开发能力的有效手段,以D22井为例,其涌水量酸化后提高9.3倍。利用雄安新区钻完井技术,高质量完成D03、D06、D16、D22、D34、D35等一系列高质量钻孔。

关键词：雄安新区地热井钻井液取心酸化增产

鲁西南黄河下游地下水氟富集规律及其影响因素

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地质通报 2024年第9期43卷 1663-1672页

作者：孟甲郑慧铭宋帅良张茜张丰山东省鲁南地质工程勘察院(山东省地质矿产勘查开发局第二地质大队) 山东济宁272100 山东省地矿局岩溶地质重点实验室山东济宁272100

鲁西南平原位于黄河下游,现阶段对该区地下水水化学成因及其对地下水中F元素富集影响机理的研究较少。该研究以鲁西南平原沿黄河地带地下水为主要研究对象,采集浅层地下水样品36件,深层地下水样品16件,黄河水样品2件进行全分析测试;通... 详细信息

鲁西南平原位于黄河下游,现阶段对该区地下水水化学成因及其对地下水中F元素富集影响机理的研究较少。该研究以鲁西南平原沿黄河地带地下水为主要研究对象,采集浅层地下水样品36件,深层地下水样品16件,黄河水样品2件进行全分析测试;通过统计、相关性分析、水化学模拟等方法手段,计算氯碱指数(CAI),绘制Durov图、Gibbs图、Ca^(2+)/Na^(+)–Mg^(2+)/Na^(+)图、log_(10)(Ca^(2+))_(activity)–log_(10)(F^(-))_(activity)图等图件,分析了研究区地下水水化学成因及其富氟机理。结果显示,鲁西南沿黄区浅层及深层地下水化学类型均以HCO_(3)-Na为主,整体偏碱性,地下水氟含量分别为1.59 mg/L、2.35 mg/L,深层水氟含量水平变化程度低于浅层;区内浅层地下水氟与Ca^(2+)含量呈显著负相关,与pH值呈显著正相关,深层地下水中氟与Na^(+)、TDS值呈显著正相关。鲁西南沿黄区地下水氟含量主要来源于萤石(Ca F_(2))的溶解,受水岩作用和阳离子交换作用共同控制下的Ca^(2+)含量制约。此研究揭示了黄河下游主要地下水含水层中氟富集规律和影响因素。

关键词：黄河下游鲁西南冲积平原高氟地下水水化学阳离子交换

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陶枣盆地岩溶水水化学特征及劣变机制

安全与环境工程 2024年

作者：曹杰邢立亭陈洪年张飞邢学韬刘锁柱赵洋洋邓兴高帅济南大学水利与环境学院山东省鲁南地质工程勘察院山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队(山东省地矿工程勘察院)

煤矿开采造成陶枣盆地奥陶系灰岩裂隙岩溶水SO42-浓度超标，岩溶水水质劣变。本研究综合运用了数理统计、图解法、硫氧同位素分析、水文地球化学模拟和PCA-APCS-MLR模型等方法进行分析。结果表明：①研究区岩溶水主要为弱碱性水，岩溶水... 详细信息

煤矿开采造成陶枣盆地奥陶系灰岩裂隙岩溶水SO42-浓度超标，岩溶水水质劣变。本研究综合运用了数理统计、图解法、硫氧同位素分析、水文地球化学模拟和PCA-APCS-MLR模型等方法进行分析。结果表明：①研究区岩溶水主要为弱碱性水，岩溶水中SO42-浓度范围为106.09～1133.51 mg/L，高值区主要分布在各水源地集中排泄点附近，水化学类型以HCO3·SO4-Ca和SO4·HCO3-Ca型为主；②研究区的水化学组分受岩石风化作用的控制，主要来源碳酸盐岩溶解，存在阳离子交替吸附作用；③岩溶水中δ34S-SO42-介于-1.7‰～3.3‰之间、δ18O-SO42-介于1.2‰～12.6‰之间，反映SO42-来源较为单一，通过δ34S-SO42-和δ18O-SO42-各来源特征值分析表明，串层污染、矿坑排水沿河道渗漏以及大气降水下渗为岩溶水的主要SO42-来源途径，其来源平均贡献率分别44.28%、30.00%、25.72%；④采矿活动致使煤系地层高SO42-矿坑水进入岩溶水引发的地下水流系统变异，这是陶枣盆地岩溶水水质劣变的根本原因。本研究对于陶枣盆地岩溶水污染防控和供水安全具有重要的指导意义。

关键词：岩溶水水化学特征劣变机制地下水流系统陶枣盆地