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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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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

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

基于AHP-CRITIC综合权重的改进物元可拓模型在地下水水质评价中的应用

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中国环境监测 2024年第3期40卷 125-133页

作者：刘刚徐斌陈璐璐黄星陈子方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) 山东德州253072 山东省生态环境规划研究院山东济南250101

权重的确定在地下水水质评价中具有重要作用。利用CRITIC方法对地下水指标进行权重修正,探究该方法对地下水质量评价的适用性。笔者选取代表性指标后,按照一般化学指标、毒理学指标2个层次构建地下水污染评价综合指标体系,建立基于AHP-C... 详细信息

权重的确定在地下水水质评价中具有重要作用。利用CRITIC方法对地下水指标进行权重修正,探究该方法对地下水质量评价的适用性。笔者选取代表性指标后,按照一般化学指标、毒理学指标2个层次构建地下水污染评价综合指标体系,建立基于AHP-CRITIC综合权重的改进物元可拓模型对研究区地下水开展质量评价。将开发的评价方法应用于工业园区地下水质量评价发现,该方法能够反映地下水质量状况。结果表明:该评价方法在地下水质量评价过程中,能够兼顾不同指标重要程度差异和水质等级的模糊性,研究区5#点位和10#点位有毒有害重金属超标,应进一步查明原因,提出地下水污染阻断措施。

关键词：层次分析法 CRITIC法物元可拓模型地下水质量评价

煤矿开采影响下岩溶地下水化学特征及演化机制研究

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干旱区资源与环境 2024年第6期38卷 120-129页

作者：常浩魏晓超魏征河北省地质矿产勘查开发局第一地质大队邯郸056000

黑龙洞泉域位于邯郸市西南部,是北方主要的岩溶泉群之一,也是重要的煤炭开采区,其地下水化学特征是影响邯郸地区水环境质量的重要因素。为充分了解煤矿开采条件下地下水化学特征及演化机制,利用多元统计分析、水文地球化学分析等方法对... 详细信息

黑龙洞泉域位于邯郸市西南部,是北方主要的岩溶泉群之一,也是重要的煤炭开采区,其地下水化学特征是影响邯郸地区水环境质量的重要因素。为充分了解煤矿开采条件下地下水化学特征及演化机制,利用多元统计分析、水文地球化学分析等方法对不同区域(西区、东区)地下水化学特征进行深入分析,并探讨控制地下水化学演化的主导因素。结果表明:研究区地下水中主要阴阳离子组分为HCO_(3)^(-)、Ca^(2+),且东区地下水主要化学组分含量普遍高于西区。西区和东区地下水化学类型主要为HCO_(3)·SO_(4)-Ca·Mg型,而东区地下水SO_(4)^(2-)含量较高,部分水样为SO_(4)·HCO_(3)-Ca、SO_(4)·HCO_(3)-Ca·Mg型。岩石风化作用是控制研究区地下水化学成分的主导因素,且以碳酸盐岩的风化溶解为主,过高的SO_(4)^(2-)含量源于含煤地层中硫化物的氧化、石膏的溶解;离子交换反应也是影响水化学成分的重要过程,且正向离子交换的强度较大;人类活动,尤其是煤矿开采、农业活动,在一定程度上也影响着研究区地下水化学演化过程。研究结果不仅为区内生活、工农业用水安全提供理论支撑,更对密集人类活动影响下北方岩溶区地下水化学成分演化研究具有重要的借鉴意义。

关键词：地下水水化学特征离子比值水文地球化学作用岩石风化