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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

人类活动影响下胶东半岛典型蓄水构造模式研究

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地质论评 2024年第4期70卷 1419-1428页

作者：陈京鹏康凤新韩建江蒋书杰王明珠王炜龙段晓飞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) 山东德州253072 山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590 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 济南大学水利与环境学院济南250022

胶东半岛是我国典型的缺水山区,广泛分布有岩浆岩、变质岩及白垩系弱透水性岩层,含水层富水性差异大,同时胶东半岛地区人类活动密集,水质型贫水问题同样突出,资源型缺水和水质型缺水同时存在。为揭示人类活动影响下典型缺水山区蓄水构... 详细信息

胶东半岛是我国典型的缺水山区,广泛分布有岩浆岩、变质岩及白垩系弱透水性岩层,含水层富水性差异大,同时胶东半岛地区人类活动密集,水质型贫水问题同样突出,资源型缺水和水质型缺水同时存在。为揭示人类活动影响下典型缺水山区蓄水构造模式和找水方向,通过2019~2022年在胶东半岛典型缺水山区开展的水文地质调查,采用本次施工的7组钻孔数据,7组水化学和同位素分析样品,基于蓄水构造理论,结合人类活动影响下的水化学和同位素特征,对比研究不同类型蓄水构造富水性和以硝酸盐为代表的人类活动对水质的影响。提出了洼地沟谷风化壳型、接触带型、断裂型、岩溶型4种蓄水构造模式。揭示了受人类活动影响,以洼地沟谷风化型蓄水构造为代表的风化裂隙水硝酸盐含量升高,水质较差,适宜工农业生产用水;断裂型蓄水构造为代表的构造裂隙承压水,上部完整基岩作为隔水盖层减轻了人类活动对地下水质的影响,硝酸盐含量低,水质较好,适宜城镇、农村生活用水;接触带型和岩溶型蓄水构造开发利用方向则与其含水层埋深有关。

关键词：基岩地下水蓄水构造水化学人类活动影响胶东半岛

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砂岩热储温度场对回灌参数的响应机理与规律

地球科学 2024年第9期49卷 3318-3333页

作者：李嘉龙康凤新白通张平平李振函赵强济南大学水利与环境学院山东济南250022 山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590 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 山东省地质矿产勘查开发局第二水文地质工程地质大队山东德州253072

研究地热尾水回灌引起的热储层内温度场演化对地热资源的可持续利用具有重要意义.本文通过大型砂槽仿真试验模型的渗透试验、示踪试验和回灌试验结合数值模拟方法,研究了回灌参数与开采井热突破时间的定量关系,并通过非线性拟合和参数... 详细信息

研究地热尾水回灌引起的热储层内温度场演化对地热资源的可持续利用具有重要意义.本文通过大型砂槽仿真试验模型的渗透试验、示踪试验和回灌试验结合数值模拟方法,研究了回灌参数与开采井热突破时间的定量关系,并通过非线性拟合和参数敏感性分析讨论了流体粘度与密度对高温流体向低温流体回灌结果的影响,以及回灌参数对开采井热突破时间的影响程度和内在机理与规律.结果显示回灌水在不同渗透率的砂岩层内运移速率不同,开采井热突破时间t分别与Q^(‒0.85)、ΔT^(‒0.21)和R^(1.4)呈线性关系.相关方程和分析结果表明,采灌温差ΔT在大于30℃时,其变化对开采井热突破时间t的影响已变得微弱,这是由于ΔT通过影响18.5℃等温线在温度过渡区内的相对位置来对开采井热突破时间t产生作用,而试验中采取的高温流体向低温流体回灌产生的误差可以引入粘度修正系数αμ修正.

关键词：回灌参数仿真试验数值模拟温度场演化机理地热能地热井.

聊城市典型农业区土壤重金属分布特征、生态风险及来源解析

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干旱区资源与环境 2024年第4期38卷 171-180页

作者：张文强滕跃柳浩然韩晓宇姜秉霖李海翔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

选择聊城市典型农业区为研究对象,采集84份浅层土壤样品并测定了8种重金属元素含量。运用GIS及地统计学方法、地累积指数法、潜在生态风险指数法分析了土壤重金属空间分布及潜在生态风险,并应用相关性分析及正定矩阵因子分析(PMF)模型... 详细信息

选择聊城市典型农业区为研究对象,采集84份浅层土壤样品并测定了8种重金属元素含量。运用GIS及地统计学方法、地累积指数法、潜在生态风险指数法分析了土壤重金属空间分布及潜在生态风险,并应用相关性分析及正定矩阵因子分析(PMF)模型识别了重金属的可能来源及贡献率。结果表明:1)研究区As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的平均含量是聊城市土壤环境背景值的1.05、1.16、1.28、1.06、1.08、1.05、1.07和1.11倍,除Cd最大值略高于GB 15618-2018中农业土壤污染风险筛选值标准,其余各项元素均小于风险筛选值。2)各重金属地累积指数平均值由大到小依次为Cr>Cd>Zn>Pb>Hg>Cu>As>Ni。其中Hg和Cd空间变异性最大,局部累积程度最高,分别有21.4%、6.0%的采样点处于轻度-中度污染。3)潜在生态风险评价结果表明,Hg存在轻微至强生态风险,Cd存在轻微至中度生态风险;其余各元素均为轻微生态风险,总体生态风险较低。4)PMF模型源解析结果表明土壤重金属主要有四种来源,分别为地质背景引起的自然来源、燃煤活动-交通运输混合源、工业来源及农业活动源,其相对贡献率分别是25.33%、35.92%、22.40%、16.35%。As、Ni主要为自然源,Cd、Zn、Pb、Cu主要来源于燃煤活动-交通运输,Cr主要受地质背景和工业来源大气沉降共同作用,Hg主要来源于肥料农药施用等农业活动。

关键词：土壤重金属地累积指数潜在生态风险指数 PMF模型源解析

大都市郊区乡村多功能分类、演化趋势与研究展望

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热带地理 2024年第1期44卷 68-78页

作者：唐林楠杨茂伟刘玉周鹏娜北京市农林科学院信息技术研究中心北京100097 中国地质大学(北京)土地科学技术学院北京100083 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

大都市郊区是城乡融合发展的前沿阵地,未来如何通过功能拓展满足城市和居民的多元化需求,如何通过功能的优化组合和协同发展实现自身振兴,是城乡融合发展实践中亟需解决的现实问题。文章以Web of Science、中国知网等为文献来源数据库,... 详细信息

大都市郊区是城乡融合发展的前沿阵地,未来如何通过功能拓展满足城市和居民的多元化需求,如何通过功能的优化组合和协同发展实现自身振兴,是城乡融合发展实践中亟需解决的现实问题。文章以Web of Science、中国知网等为文献来源数据库,运用文献调研法,系统梳理了相关文献,在客观辨识大都市城乡主体需求特征的基础上,梳理了大都市郊区乡村多功能的内涵、特征及分类,多功能演化动力机制与趋势,并对未来研究进行展望,结果表明:1)大都市郊区乡村多功能是为满足城乡居民各类需求、维持郊区乡村自身及所依托大都市融合共生和城乡协作发展所能提供的各类服务和功能的总和,率先响应城乡主体需求而分化和拓展。据此,基于乡村内生型和城镇引致型2类需求,设计了基于“三生”功能视角的大都市郊区乡村多功能分类体系;2)乡村多功能演化发展是自然地理系统、社会经济系统、政策与制度以及人类活动等共同作用的结果,其功能演化进程领先于一般乡村,率先呈现“生产功能现代化与特色化、生活功能便利化与人文化、生态功能绿色化与可持续”的发展趋势;3)从基础理论和分类体系构建、创新发展规划政策约束下乡村多功能分区识别方法、积极探索多功能协同的典型路径与模式、完善乡村多功能转型发展的政策支撑体系4个方面展望了大都市郊区乡村多功能未来协同演化的研究方向。

关键词：大都市郊区城乡主体需求乡村多功能城乡融合发展协同演化

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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

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明挖隧道回填荷载裂缝特征及其控制技术

水利水电技术（中英文） 2024年第S1期55卷 122-128页

作者：岳岭刘建友田园田宁韦纯浪中铁工程设计咨询集团有限公司北京100055 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250013

随着城市化进程的不断推进,隧道工程在现代交通建设中扮演着重要角色。然而,明挖隧道工程回填中荷载裂缝的产生和控制成为制约隧道施工质量和安全性的关键问题。通过对相关文献和实际案例的研究,详细探讨了明挖隧道荷载裂缝产生的机理,... 详细信息

随着城市化进程的不断推进,隧道工程在现代交通建设中扮演着重要角色。然而,明挖隧道工程回填中荷载裂缝的产生和控制成为制约隧道施工质量和安全性的关键问题。通过对相关文献和实际案例的研究,详细探讨了明挖隧道荷载裂缝产生的机理,并提出了一些有效的控制技术。研究结果表明,合理的工程设计、地质勘察、支护措施和监测系统是有效控制明挖隧道荷载裂缝产生的关键。

关键词：明挖隧道荷载裂缝变形缝裂缝控制变形缝防水

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