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面向边坡形变灾害风险监测的无人机摄影测量效果分析

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山东国土资源 2024年第7期 61-66页

作者：李建孙娟娟荆欣王智黄迅田庆安满雪婷张文俊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) 山东省地质测绘院

为了达到多点位、高精度的边坡表面变形监测效果，研究了利用无人机摄影技术，通过三角形交会法建立测量解析模型，形成空间坐标关系。研究采用附属设备精度矫正模式降低无人机摄影特殊环境下的精度损失。结果显示，无人机监测在X与Y方... 详细信息

为了达到多点位、高精度的边坡表面变形监测效果，研究了利用无人机摄影技术，通过三角形交会法建立测量解析模型，形成空间坐标关系。研究采用附属设备精度矫正模式降低无人机摄影特殊环境下的精度损失。结果显示，无人机监测在X与Y方向上精度较高，在Z方向精度相对稍低，但也仅存在3个误差超过0.010m的点位。与全站仪监测结果相比，无人机监测得出的数据具有可靠性，能及时警示风险，防止误报发生，更加稳定高效。

关键词：无人机边坡变形摄影测量

不同材料充填对矿区复垦土壤钾吸附解吸的影响

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煤炭学报 2024年

作者：景可欣董周宾薄怀志王志亮胡绍豪李新举闵祥宇中国矿业大学环境与测绘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第二地质大队) 自然资源部采煤沉陷区综合治理工程技术创新中心山东农业大学资源与环境学院山东省地矿建设有限公司

煤矿开采造成土地沉陷、土壤环境破环和农田养分流失，采用不同材料充填复垦是目前中国东部矿区修复沉陷土地的常用方法。钾作为作物生长发育的关键元素，探究其在复垦土壤中的有效性十分必要。为了研究不同填充材料复垦土壤中钾的有效... 详细信息

煤矿开采造成土地沉陷、土壤环境破环和农田养分流失，采用不同材料充填复垦是目前中国东部矿区修复沉陷土地的常用方法。钾作为作物生长发育的关键元素，探究其在复垦土壤中的有效性十分必要。为了研究不同填充材料复垦土壤中钾的有效性及其影响因素，文章选择以煤矸石(MGS)、湖泥(HN)、黄河砂(HHS)为填充材料的复垦土壤为研究对象，采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、电子显微镜(SEM)以及比表面及孔隙度分析仪(BET)对复垦土壤进行表征分析，利用吸附等温线实验和连续流液法吸附、解吸动力学实验测定并通过相应模型描述复垦土壤对钾的吸附、解吸特征。结果表明(1)不同材料充填复垦土壤的矿物组成、官能团组成、微观形貌、表面结构均与ZC存在差异。三种材料充填复垦土壤XRD图谱中伊利石的衍射峰以及FTIR曲线中由伊利石引起的-OH等特征峰均减弱，复垦土壤表面更加光滑，比表面积和孔体积更小。(2)所有充填复垦土壤各吸附、解吸参数均低于正常耕地(ZC)，MGS充填复垦土壤吸附能力最强，其最大吸附量(Qm)可达7.90～15.00 mg·g-1，HHS充填复垦土壤吸附能力最弱，其Qm仅2.66～3.91 mg·g-1。复垦土壤解吸能力差异不大，均处于较低水平，煤矸石充填复垦土壤填充层(MGST)的平衡解吸量(Qe4)最高，为4.40 mg·g-1，黄河砂充填复垦土壤填充层(HHSF)的Qe4最低，为1.81 mg·g-1。(3)复垦土壤的吸附参数(最大吸附量、平衡吸附量)与含水量、土壤质地(粉粒、砂粒)、阳离子交换量、表面特征(比表面积、孔体积、平均孔径)显著相关；解吸参数(平衡解吸量)与含水量、粘粒、阳离子交换量显著相关。研究表明，矿区典型材料的充填会降低复垦土壤钾的有效性，这主要与复垦土壤对钾的吸附、解吸能力有关。MGS、HN由于其比表面积、粘粒含量、阳离子交换量较大具有较高的吸附量，但由于其伊利石和-OH含量较高，以不可逆吸附为主，可以通过研磨、筛分减小填充材料粒度及适当提高pH来改良；HHS由于比表面积、粘粒含量、阳离子交换量较小具有较低的吸附量和解吸量，可以通过复垦时掺加粘土及利用秸秆等富含-OH的材料煅烧制备适宜充填复垦的HHS材料来改良。

关键词：采煤沉陷区填充材料复垦土壤土壤钾有效性吸附-解吸特征

基于深度学习的小麦籽粒锌含量预测及安全利用分区

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农业环境科学学报 2024年

作者：李清彩陈娟赵庆令蔡图韩文撑褚琳琳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) 自然资源部采煤沉陷区综合治理与生态修复工程技术创新中心山东农业大学资源与环境学院济宁市自然资源和规划局山东省威海生态环境监测中心

为实现对小麦籽粒锌含量的精准预测及安全利用分区。以济宁南部小麦种植区为研究对象，采集并测定了小麦籽粒中Zn及根际土壤样品SiO2、Fe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、OrgC、P、N、S、Zn和pH等12种理化指标的含量，系统研究了小麦籽粒中Z... 详细信息

为实现对小麦籽粒锌含量的精准预测及安全利用分区。以济宁南部小麦种植区为研究对象，采集并测定了小麦籽粒中Zn及根际土壤样品SiO2、Fe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、OrgC、P、N、S、Zn和pH等12种理化指标的含量，系统研究了小麦籽粒中Zn含量及其根际土壤理化指标含量特征，利用多层感知机神经网络和随机森林模型对小麦籽粒Zn含量变化特征进行预测，选择最优模型预测出济宁南部区域小麦籽粒Zn含量，结合GIS技术划分了的贫锌、缺锌、足锌和富锌农田。结果表明：济宁南部区域小麦籽粒中锌含量平均值(39.7 mg·kg-1)与富锌小麦籽粒推荐值基本持平，超出黄淮麦区小麦籽粒Zn平均含量1.32倍；经相关分析和聚类分析，小麦籽粒Zn与根际土壤理化指标之间相互作用、相互耦合存在着较为复杂的非线性关系；多层感知机神经网络预测模型的R2(0.999)、RMSE(0.194)和MAE(0.146)等评价指标均优于随机森林模型；根际土壤中P、pH、OrgC和N指标是影响多层感知机神经网络预测相对重要的特征变量；研究区以足锌农田和缺锌农田为主，面积占比分别为57.47%和33.97%，谨慎利用贫锌区和安全利用富锌区农田面积占比分别为6.05%和2.51%。为区域尺度上农田土壤微量营养元素的充分开发及重金属污染的精准管控提供了新的视角和解决方案。

关键词：深度学习多层感知机神经网络随机森林小麦锌安全利用

岩溶热储合理采灌井距的热突破约束——以菏泽地热田为例

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地质学报 2024年

作者：刘琲琲康凤新刘肖史启朋郑婷婷秦鹏高宗军山东科技大学地球科学与工程学院山东省第一地质矿产勘查院山东省地质矿产勘查开发局山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心山东省地热清洁能源勘查开发工程研究中心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第二地质大队) 山东省国土空间生态修复中心

与煤炭、石油、天然气等传统化石能源相比,地热能具有资源储量大、分布广、可再生、开采条件好等优点。菏泽潜凸起地热田是山东省主要大型碳酸盐岩岩溶热储地热田之一,地热资源储量丰富。为保证地热资源可持续开发利用,本文基于郓城县... 详细信息

与煤炭、石油、天然气等传统化石能源相比,地热能具有资源储量大、分布广、可再生、开采条件好等优点。菏泽潜凸起地热田是山东省主要大型碳酸盐岩岩溶热储地热田之一,地热资源储量丰富。为保证地热资源可持续开发利用,本文基于郓城县武安府前小区、文昌苑社区岩溶热储地热采灌井全井段地温场长期动态监测,阐述了地温场变化规律及演化趋势,建立水-热耦合采灌对井数值模型,计算回灌工程合理采灌井距、合理采灌量,防止开采井运行期内发生热突破。结果表明,随着回灌年限的延长,回灌井周围热储温度逐年降低,回灌冷水影响范围逐渐扩大。将开采井热储温度降低1℃视为热突破,利用数值模型模拟预测,回灌低温冷水影响范围随采灌工程运行逐渐扩展并到达开采井附近。随着采灌量的增加或采灌井间距的减小,开采井周边的低温范围逐渐增大,产生热突破的时间逐渐缩短。热突破时间t与回灌量Q呈幂函数减小、与采灌井间距R呈指数函数增长。采灌量50 m3/h,采灌井距大于350 m可保证对井系统运行100年不发生热突破;采灌量70 m3/h、90 m3/h、120 m3/h、150 m3/h、180 m3/h时,100年不发生热突破的合理采灌井距分别为400 m、425 m、475 m、500 m、550 m。该结论为采灌井合理布局、地热资源可持续循环开发提供科学依据。

关键词：地热尾水回灌岩溶热储地温场热突破合理采灌井距

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山东枣庄陶枣煤田裂隙岩溶水水质评价研究

河南师范大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 144-149,I0012-I0016页

作者：宋培学朱天顺杜健张翔宇袁丹青杜一林高丽庞成宝枣庄学院城市与建筑工程学院山东枣庄277160 枣庄学院生命科学学院山东枣庄277160 枣庄学院食品科学与制药工程学院山东枣庄277160 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) 山东枣庄277160 山东省地矿局岩溶地质重点实验室山东济宁272100

矿山闭坑后大量被污染的矿坑水对裂隙岩溶水具有潜在的影响.对陶枣煤田裂隙岩溶水水质评价发现区域内水质较差和极差级别分别占到总数的25.64%和41.03%,说明岩溶水总体水质较差.通过对岩溶水水化学特征分析得知,区内岩溶水阴离子类型有4... 详细信息

矿山闭坑后大量被污染的矿坑水对裂隙岩溶水具有潜在的影响.对陶枣煤田裂隙岩溶水水质评价发现区域内水质较差和极差级别分别占到总数的25.64%和41.03%,说明岩溶水总体水质较差.通过对岩溶水水化学特征分析得知,区内岩溶水阴离子类型有4种,分别为HCO_(3)^(-)型、HCO_(3)^(-)·SO_(4)^(2-)型、SO_(4)^(2-)·HCO_(3)^(-)型和SO_(4)^(2-)型,阳离子可划分为Ca^(2+)、Ca^(2+)·Na^(+)和Ca^(2+)·Mg^(2+)或Mg^(2+)·Ca^(2+)3类型.通过对1991至2017年水化学动态特征分析发现区内地下裂隙岩溶水受煤矿开采影响较大,基于聚类分析法发现区内主要存在2种污染途径,分别为地表水渗透污染和矿坑水串层污染.

关键词：陶枣煤田裂隙岩溶水水质分析聚类分析

黄河流域(济南段)土壤元素分布特征及作物营养元素分析

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西南农业学报 2024年第2期37卷 391-403页

作者：孙述海郝杰姚文静岳伟佳李岩涛李高源魏金钊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济南250014 济南新旧动能转换起步区管理委员会建设管理部济南250000

【目的】探究黄河流域(济南段)的土壤元素含量及分布特征,了解人类活动对土壤元素含量的影响,为土地利用和土壤改良提供基础数据。【方法】采集调查区土壤样品,分析29种土壤元素指标,用统计学、空间分析和变异系数等方法分析元素在不同... 详细信息

【目的】探究黄河流域(济南段)的土壤元素含量及分布特征,了解人类活动对土壤元素含量的影响,为土地利用和土壤改良提供基础数据。【方法】采集调查区土壤样品,分析29种土壤元素指标,用统计学、空间分析和变异系数等方法分析元素在不同土壤类型、不同土地利用类型及不同行政区的分布特征,农作物营养元素区域差异化及影响因素。【结果】黄河流域(济南段)内元素背景值明显偏高的有Hg、As、Cd、S、Corg、Co、N、B、CaO、Se、F,大多数元素变异系数在0.25以下,部分有害元素变异系数大于0.4。不同行政区表层土壤中大多数元素的变异系数较小,即元素分布均匀,MgO变异系数达0.7以上,说明人为因素对此类元素的影响较大。不同土壤类型中的S、Corg和N等元素有明显差异,其中农村宅基地中的CaO、Zn、MgO和Na_(2)O偏高。调查区表层土壤全氮含量以中等丰度为主,占调查区面积的62.60%;全磷含量丰富,中等以上等级区面积占调查区总面积的80.69%;全钾以二级较丰富为主,面积占调查区76.87%。黄河流域(济南段)广泛分布的土壤类型为普通潮土,成土母质含丰富CaCO_(3),使pH高于7.5。【结论】黄河流域(济南段)内大多数元素区域分布均匀,土壤污染压力较小,与直管区工业发展程度整体不高的背景相吻合。Hg元素变异系数较高(>0.4),说明人类活动对土壤质量产生了影响。大部分地区N、P、K等较富集,适合发展种植业。

关键词：土壤营养元素元素背景值元素区域特征元素变异系数有害元素

山西晋中盆地土壤氦气化探试验及影响因素探讨

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地质学报 2024年

作者：张云鹏赵寒森李玉宏周俊林魏建设韩伟张宇轩胡少华中国地质调查局西安地质调查中心西北地质科技创新中心山西省第三地质工程勘察院有限公司

氦气化探是油气地球化学勘探的一种,其通过测定地表附近土壤中的氦气丰度来探寻地下的氦气分布及资源状况。晋中盆地已经有了较好的氦气显示,但在氦气化探方面还没有开展过相关研究。本次研究通过对区内不同地貌景观单元,不同深度样品... 详细信息

氦气化探是油气地球化学勘探的一种,其通过测定地表附近土壤中的氦气丰度来探寻地下的氦气分布及资源状况。晋中盆地已经有了较好的氦气显示,但在氦气化探方面还没有开展过相关研究。本次研究通过对区内不同地貌景观单元,不同深度样品的氦气测试分析,认为地表氦气的丰度受到地貌景观、水文条件、土壤性质、人类活动等因素的影响,采样时应尽量远离受人类活动影响较大的区域,同时为了最大限度的避免人为或生物因素的影响,较为理想的采样深度应大于地表以下1.6 m,土壤类型则以含水饱和度较小的黏土优先。最后,建立了晋中盆地氦气化探异常模式,即氦气生成后通过断裂和地下流体一起向上运移和逸散,在封闭性好的断裂附近形成富氦天然气藏,在封闭性差的断裂和与地表水系沟通流畅的地方,氦气则更容易逸散至地表最终形成带状或面状异常。研究成果可以为今后该地区的氦气化探测量以及其他地区的氦气资源调查提供参考和借鉴。

关键词：氦气地球化学勘探晋中盆地断裂封闭性氦气异常模式

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趵突泉泉域岩溶水化学特征及成因研究

中国岩溶 2024年第2期43卷 279-290页

作者：王楠胥芹孙小艳武显仓李常锁高帅山东省地矿工程勘察院(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) 山东济南250014 山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心(筹) 山东济南250014 山东金利地质勘察有限公司山东济南250014 山东地矿新能源有限公司山东济南250013 济南大学山东济南250022

趵突泉泉域是中国北方岩溶的典型分布区,近年来面临着水质恶化问题。为系统研究趵突泉泉域岩溶水水化学形成机制,采集60组趵突泉泉域地表水、地下水样品,利用Piper三线图、离子比值、相关性分析、因子分析和聚类分析等多元统计方法,并结... 详细信息

趵突泉泉域是中国北方岩溶的典型分布区,近年来面临着水质恶化问题。为系统研究趵突泉泉域岩溶水水化学形成机制,采集60组趵突泉泉域地表水、地下水样品,利用Piper三线图、离子比值、相关性分析、因子分析和聚类分析等多元统计方法,并结合ArcGIS地理统计功能,对趵突泉泉域岩溶水水化学形成机制及空间差异性进行研究。结果表明,研究区地表水水化学类型主要为HCO_(3)·SO_(4)-Ca,地下水以HCO_(3)-Ca、HCO_(3)·SO_(4)-Ca、HCO_(3)-Ca·Mg型水为主,SO_(4)2-占比有升高趋势。研究区地下水水化学组成主要受到碳酸盐、硫酸盐、岩盐等矿物溶解的影响。人类活动的污染导致地下水中Cl^(-)、NO_(3)-含量增加,并对地下水中天然水岩相互作用机制造成了影响。研究区地下水总体受污染程度不大,水化学组成主要受到水岩相互作用的影响,而受到Cl^(-)、NO_(3)-污染的地下水则主要分布在研究区的中部岩溶强渗漏带区域。

关键词：趵突泉泉域地下水水化学多元统计空间分布

基于定向声波扫描的钻孔围岩隐伏溶洞表征与分析方法

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岩土力学 2024年第5期45卷 1435-1445页

作者：张岩汪进超刘厚成郭启军山东省鲁南地质工程勘察院地热清洁能源勘查开发山东省工程研究中心山东济宁272100 山东省地矿建设有限公司山东济宁272100 自然资源部山东羊庄岩溶生态系统野外科学观测研究站山东济宁272100 山东省地矿局岩溶地质重点实验室山东济宁272100 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土工程检测中心湖北武汉430071

复杂地质环境下采用简化的几何体代替真实形态的隐伏溶洞进行数值分析,往往难以反映真实的工程特性,自然形成的溶洞形态在几何方面无明显规律性,导致溶洞形态特征的定量化表征问题一直未被很好的解决,为此,针对复杂地质环境下钻孔围岩... 详细信息

复杂地质环境下采用简化的几何体代替真实形态的隐伏溶洞进行数值分析,往往难以反映真实的工程特性,自然形成的溶洞形态在几何方面无明显规律性,导致溶洞形态特征的定量化表征问题一直未被很好的解决,为此,针对复杂地质环境下钻孔围岩隐伏溶洞轮廓的几何形态特征定量化研究中缺少系统性研究问题,提出了基于定向声波扫描的钻孔围岩隐伏溶洞表征与分析方法。首先,在利用钻孔定向声波扫描技术获取基础数据的基础上,构建同一钻孔中不同隐伏溶洞的轮廓坐标化准则。随后,在钻孔围岩隐伏溶洞定量表征方面,分别提出了隐伏溶洞水平方向结构表征方法与垂直方向结构表征方法,实现了隐伏溶洞的全方位定量化表征;在钻孔围岩隐伏溶洞统计分析方面,提出了水平全方位占比指数、远离占比指数和深度占比指数,能够从钻孔角度来统计分析钻孔不同深度、周围不同位置的隐伏溶洞情况。最后,结合实际工程案例进行了综合分析,并与其他方法进行了对比验证,证明了提出的方法能够为岩溶地区地质工程中工程勘察和数值模拟提供更多的定量化数据,是溶洞地区的开发与资源利用技术中的一种全新定量化分析方法,具有广阔的应用前景。

关键词：声波扫描隐伏溶洞围岩结构定量表征溶洞分析