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非完整井对单井注抽试验测算地下水流速影响机理

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地球科学 2024年第1期49卷 288-298页

作者：苏世林李旭郭强张海涛许光泉朱棋煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室北京100011 安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001 合肥综合性国家科学中心能源研究院安徽合肥230071 中国地质大学环境学院湖北武汉430078

为了探究非完整井结构对单井注抽试验测算地下水流速的影响机理,采用COMSOL Multiphysics软件建立非完整井条件下的单井注抽试验数值模型,分析了非完整井滤管长度与位置对穿透曲线的影响.同时开展了非完整井单井注抽试验室内试验研究,... 详细信息

为了探究非完整井结构对单井注抽试验测算地下水流速的影响机理,采用COMSOL Multiphysics软件建立非完整井条件下的单井注抽试验数值模型,分析了非完整井滤管长度与位置对穿透曲线的影响.同时开展了非完整井单井注抽试验室内试验研究,并利用数值模型拟合示踪剂穿透曲线来进一步验证模型的可靠性.结果表明:滤水管长度越短,示踪剂穿透曲线早期浓度越低;滤水管位置越靠近含水层上部,穿透曲线早期的浓度越高;参数反演误差分析表明数值模型能较好地反演地下水流速、孔隙度以及弥散度.总体而言,非完整井附近复杂流场导致溶质空间的不均匀分布,进而对穿透曲线有显著影响,增大传统完整井模型的参数反演误差;而本文建立的非完整井单井注抽试验模型拟合精度高,能够适用于非完整井条件下的单井注抽试验.

关键词：非完整井穿透曲线地下水流速溶质运移水文地质

复杂环境GNSS/INS组合定位异常探测自适应方法

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：王成龙冯威黄丁发西南交通大学地球科学与环境工程学院

复杂环境下全球导航卫星系统（global navigation satellite system， GNSS）信号易受干扰，导致GNSS/惯性导航系统（inertial navigation system，INS）组合导航定位异常，准确探测定位异常是组合导航完好性的重要指标。针对常用的固... 详细信息

复杂环境下全球导航卫星系统（global navigation satellite system， GNSS）信号易受干扰，导致GNSS/惯性导航系统（inertial navigation system，INS）组合导航定位异常，准确探测定位异常是组合导航完好性的重要指标。针对常用的固定阈值探测模式存在误（漏）报率高的问题，构建了基于异常特性和三阈值的模糊逻辑隶属函数，归一化后进行指数加权平滑，提出了新的检验量和自适应异常探测控制准则。车载GNSS/INS组合动态实验结果表明：与传统的探测方法相比，本文方法异常探测的误报率降低了93%以上，提高了对交迭区域检验量的判定能力，可有效降低误报率；检测时间窗自适应调节、响应速度快、探测成功率保持在98%以上，大幅度提升了异常探测的性能，增强了GNSS/INS组合导航定位的可靠性。

关键词： GNSS INS 组合导航定位异常探测模糊逻辑自适应

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富油煤原位热解地质环境影响与地质保障技术

煤田地质与勘探 2024年第7期52卷 73-84页

作者：许时昂张平松程刚吴海波安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001 华北科技学院(中国煤矿安全技术培训中心)计算机学院北京101601

【目的】富油煤作为一种集煤、油、气为一体的特殊非常规油气资源,通过原位热解可转化为高附加值焦油、可燃气及半焦固体燃料等,具有解决传统煤炭工业发展过程中绿色开发、清洁低碳利用难题的潜力。在减少煤炭开采污染、提高能效利用等... 详细信息

【目的】富油煤作为一种集煤、油、气为一体的特殊非常规油气资源,通过原位热解可转化为高附加值焦油、可燃气及半焦固体燃料等,具有解决传统煤炭工业发展过程中绿色开发、清洁低碳利用难题的潜力。在减少煤炭开采污染、提高能效利用等方面,为碳达峰碳中和(“双碳”)目标的实现提供了新的解决方案,也为我国寻求油气资源战略依赖突围提供了重要路径参考。然而,目前国内富油煤地下原位热解的研究仅限于少数先导性试验研究,对于富油煤原位热解的地质环境影响研究与全生命周期地质保障技术探索亟待开展。【方法】基于富油煤开发原位热解的地质环境扰动响应特征,重点探讨了富油煤原位热解对热解区岩体变质、覆岩损伤变形、地下水扰动、地表沉降及地表生态环境等方面的影响,总结了富油煤原位热解地质条件评价与过程监测主要内容和测试技术,梳理了富油煤原位热解地质保障面临的挑战。同时,结合理论研究、技术方法、感测装备、传感单元、数据解译、多源信息融合和工程实践等内容认识,提出了构建富油煤原位热解地质保障技术体系的思考。【结果和结论】分析认为,在富油煤原位热解的新型资源转化利用模式条件下,迫切需要研发与之相匹配的地质保障技术,制定完整的开发、设计、施工、评价方法和标准,以规范和引导富油煤热解技术的发展与应用。此外,还需要在充分挖掘和利用富油煤油气资源固有优势的基础上,积极推动富油煤清洁利用技术的研发创新、安全生产标准的提升以及生态环境保护的深度融合,为煤炭工业实现绿色转型和高效可持续发展提供全面的战略对策与保障。

关键词：富油煤低碳开发原位热解地质环境监测地质保障

川中地区震旦系“葡萄花边”白云岩的形成时代与成因

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岩石学报 2024年第1期40卷 282-294页

作者：倪智勇赵建新俸月星周玮杨程宇刘汇川邵钢钢罗冰中国石油大学(北京) 油气资源与工程全国重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)地球科学学院北京102249 昆士兰大学地球与环境科学学院放射性同位素实验室布里斯班4072 南方海洋科学与工程广东省实验室珠海519000 中国石油西南油气田公司勘探开发研究院成都610041

四川盆地震旦系灯影组是重要的油气勘探开发层系,复杂的成岩演化和多期流体活动导致多种类型的白云岩形成。揭示震旦系白云岩的形成时代和成因不仅可以为四川盆地震旦系下一步的油气勘探提供更加充实的科学依据,也可为理解全球大规模存... 详细信息

四川盆地震旦系灯影组是重要的油气勘探开发层系,复杂的成岩演化和多期流体活动导致多种类型的白云岩形成。揭示震旦系白云岩的形成时代和成因不仅可以为四川盆地震旦系下一步的油气勘探提供更加充实的科学依据,也可为理解全球大规模存在前寒武纪白云岩的原因提供有益启示。本文针对川中地区震旦系灯影组“葡萄花边”白云岩的形成时代和成因进行了综合研究。岩相学研究表明,“葡萄花边”白云岩充填于藻白云岩的孔隙内,向内对称生长,结晶程度明显好于藻白云岩。在岩相学的基础上,利用激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)微区原位U-Pb定年确定其形成时代,研究结果表明:川中地区震旦系灯影组“葡萄花边”白云岩形成时代为530±12Ma~502±12Ma,略新于灯影组地层年代。结合微量元素分析以及碳-氧-锶同位素数据,对川中地区震旦系灯影组“葡萄花边”白云岩进行成因分析。结果表明,其稀土元素总量(∑REE)相对较低(0.680×10^(-6)~8.963×10^(-6)),δ13 C VPDB(-0.1‰~1.7‰)略低于与同时期海水沉积白云岩的碳同位素值,δ18 O VPDB(-2.3‰~1.4‰)略高于与同时期海水达到氧同位素平衡的白云岩氧同位素值,87 Sr/86 Sr值(0.70876~0.70909)基本落入同时期海水范围。稀土元素配分总体为水平的模式,所有样品表现出Ce负异常。表明其形成环境既非海水沉积环境,也不完全是表生大气水岩溶条件。综合上述特征,推断川中地区震旦系灯影组“葡萄花边”白云岩是在震旦纪末-寒武纪早期海平面高频低幅度波动这一背景下,灯影组地层多次暴露与淹没,形成岩溶裂缝和孔洞的同时在溶蚀空间内结晶形成。残留孔洞为其后流体活动、油气充注提供了储集空间。本研究为认识川中地区震旦系灯影组“葡萄花边”白云岩成因、震旦纪末-寒武纪早期水化学条件、及超深层油气勘探开发提供了有益参考。

关键词：四川盆地灯影组 “葡萄花边”白云岩白云石U-Pb定年 REE-C-O-Sr地球化学

柴北缘骆驼泉剖面新生代地层磁组构特征及其构造意义

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地球物理学报 2024年第1期67卷 205-224页

作者：栗兵帅王江汇颜茂都张伟林鲍晶东华理工大学地球科学学院南昌330013 中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

青藏高原东北部新生代构造演化对理解高原隆升和变形模式具有重要意义,而目前对于该地区挤压应力方向转变过程仍存在很大争议.本文对柴北缘逆冲带北西部骆驼泉剖面新生代地层开展系统磁组构(本文特指磁化率各项异性)研究,以揭示该地区... 详细信息

青藏高原东北部新生代构造演化对理解高原隆升和变形模式具有重要意义,而目前对于该地区挤压应力方向转变过程仍存在很大争议.本文对柴北缘逆冲带北西部骆驼泉剖面新生代地层开展系统磁组构(本文特指磁化率各项异性)研究,以揭示该地区挤压应力方向的转变特征.系统岩石磁学结果表明,骆驼泉剖面新生代样品中主要磁性矿物是顺磁性组分和赤铁矿以及少量磁铁矿.通过对磁组构特征分析及其与古水流方向对比表明,骆驼泉剖面新生代地层磁组构主要为初始变形磁组构,可用于指示沉积成岩时期的挤压应力方向.磁组构结果揭示,骆驼泉地区挤压应力方向在上干柴沟组下部沉积时期为NNE-SSW向,而上干柴沟组上部和油砂山组沉积时期转变为NE-SW向.结合柴北缘逆冲带已有磁组构结果指出,该地区早期N-S向或NNE-SSW向挤压应力可能与印度—欧亚板块早新生代以来近N-S向碰撞挤压过程有关,指示印度—欧亚碰撞的挤压应力自下干柴沟组下部沉积时期就已传播至高原东北部地区;而后期NE-SW向挤压应力方向与该地区现今GPS揭示的上地壳运动方向一致,可能与该时段高原东北部巨型走滑断裂构造体系(尤其是阿尔金断裂)有关.此外,柴北缘逆冲带新生代挤压应力方向转变在其北西部起始于上干柴沟组下部沉积时期,而南东部起始于上油砂山组下部沉积时期,与地震反射剖面揭示的断裂活动等地质证据共同揭示柴北缘逆冲带新生代的构造活动自靠近阿尔金断裂的北西部向南东部传播和扩展.综合分析青藏高原东北部地区挤压应力方向转变和其他地质证据发现,挤压应力方向转变显示出自柴北缘逆冲带北西部向东、西和南向扩展特征,与阿尔金断裂在上干柴沟组下部-上油砂山组下部沉积时期剪切应力集中于断裂本身,而上油砂山组下部沉积以来开始散布于高原东北部内部地区的两阶段走滑活动相关.

关键词：青藏高原东北部阿尔金断裂柴北缘磁组构挤压应力

生物质灰复配磷酸盐对污染土壤铜铅钝化的影响

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土壤通报 2024年第5期55卷 1482-1490页

作者：赵芷萱崔红标李帅胡少军武慧君张世文张燕海安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001 淮北矿业集团有限责任公司安徽淮北235000

【目的】生物质灰(BA)的多孔结构和表面丰富的含氧官能团使其对重金属具有较强的吸附能力,同时磷基材料能够与重金属离子形成较为稳定的沉淀,从而降低其活性。本研究通过将生物质灰与含磷材料配施于重金属污染土壤中,以期进一步提高生... 详细信息

【目的】生物质灰(BA)的多孔结构和表面丰富的含氧官能团使其对重金属具有较强的吸附能力,同时磷基材料能够与重金属离子形成较为稳定的沉淀,从而降低其活性。本研究通过将生物质灰与含磷材料配施于重金属污染土壤中,以期进一步提高生物质灰对重金属的钝化效果。【方法】将生物质灰与磷酸二氢钾(KH_(2)PO_(4))以10:4复配,按照土壤质量0.2~0.6%的比例添加复配材料,研究其对污染土壤中铜(Cu)和铅(Pb)的钝化效果。【结果】生物质灰复配磷酸盐(BAP)较单一生物质灰更显著的提高了土壤pH。经过45 d的培养,BA与BAP处理土壤有效态Cu较对照最高分别降低57.0%和93.0%,有效态Pb降低64.6%和99.6%,同时土壤有效磷含量提高388%。BAP较BA更有效地促进Cu由活性态向中间形态转化,促进Pb由活性态向中间形态和稳定态转化。【结论】生物质灰复配磷酸盐有助于提高生物质灰对土壤Cu和Pb的钝化效果,可以用于重金属污染土壤的钝化修复。

关键词：生物质灰磷酸盐钝化土壤重金属

黄土区煤矸石排矸场重金属污染风险分析及评价

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金属矿山 2024年第9期 267-274页

作者：张治国朱海东郑永红胡友彪马庆斌吴月孔自豪安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001 安徽省院士工作站安徽淮南232001

为了探究黄土区煤矸石长期堆存产生的重金属污染问题,以宁夏王洼煤矿排矸场煤矸石和土壤为研究对象,分析排矸场煤矸石和土壤的理化特性,测定煤矸石和底层土壤的重金属总量和有效态含量,并通过潜在生态风险指数法评估煤矸石堆积过程中存... 详细信息

为了探究黄土区煤矸石长期堆存产生的重金属污染问题,以宁夏王洼煤矿排矸场煤矸石和土壤为研究对象,分析排矸场煤矸石和土壤的理化特性,测定煤矸石和底层土壤的重金属总量和有效态含量,并通过潜在生态风险指数法评估煤矸石堆积过程中存在的生态风险,明确底层土壤中潜在危害性突出的重金属元素。结果表明:(1)煤矸石和底层土壤均呈碱性,煤矸石堆底层10cm和20cm深度的土壤全盐量大于1.5g/kg,呈轻度盐化水平,煤矸石的堆存对接触土壤层的盐分累积有一定的贡献。(2)煤矸石底层土壤中Cr、Cu、Pb、Ni、Zn、Cd、As和Hg这8种重金属元素总量平均值低于宁夏土壤背景值。煤矸石中除As元素外7种重金属总量均高于底层土壤、对照点黄土和宁夏土壤背景值,在底层土壤中Cr、Cu、Pb、Ni和Zn这5种元素有效态含量均高于对照点黄土。(3)基于底层土壤中8种重金属元素总量评价,单元素潜在生态风险指数(E_(r)^(i))均低于40,综合潜在生态风险指数(RI)为85.83环境生态修复提供理论指导。

关键词：煤矸石土壤重金属污染生态风险黄土区

基于微服务架构的城市土壤污染物联网监测及可视化系统研发

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地学前缘 2024年第4期31卷 165-174页

作者：王汉雨周永章许娅婷王维曦曹伟刘永强贺炬翔陆可飞中山大学地球科学与工程学院广东珠海519000 中山大学地球环境与地球资源研究中心广东珠海519000 广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室广东珠海519000

土壤污染具有累积性、隐蔽性、潜在性和不可逆性,对城市土壤污染进行预防和科学系统的监测至关重要。传统监测方法存在时效性差、数据处理能力有限等问题,无法满足城市土壤污染预防和科学系统监测的需求。本研究旨在开发一套能够实时在... 详细信息

土壤污染具有累积性、隐蔽性、潜在性和不可逆性,对城市土壤污染进行预防和科学系统的监测至关重要。传统监测方法存在时效性差、数据处理能力有限等问题,无法满足城市土壤污染预防和科学系统监测的需求。本研究旨在开发一套能够实时在线监测、处理和分析城市土壤污染数据的系统,以提高预测和预警的时效性。基于微服务框架Spring Cloud Alibaba,整合开发基于EMQX平台的订阅端,实现土壤数据的采集和入库。同时,开发与Geoserver服务器对接的WebGIS功能模块,利用OpenLayers渲染地图和土壤元素浓度图,实现对土壤状态的监控和可视化分析,进而实现对土壤污染的预测和预警。突破相关监测元素的传感器技术,可以实现城市土壤污染的物联网实时在线监测,处理和分析土壤污染数据,显著提高土壤污染预测和预警的时效性。

关键词：城市土壤污染物联网监测微服务架构 Spring Cloud Alibaba Docker 可视化系统大数据

PEI-DTC的制备及其对Pb^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)的吸附性能

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环境工程学报 2024年第1期18卷 139-149页

作者：冯艳平刘建李堂姝兰伟伟西南交通大学地球科学与环境工程学院成都610031

以Pb^(2+)吸附量为评价指标获得了PEI-DTC的最佳制备条件,采用SEM和FT-IR对所制备材料的形貌和结构进行了表征,考察了吸附时间、pH、振荡速度和材料投量对PEI-DTC吸附Pb^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)效果的影响,分析了吸附过程中的动力学特... 详细信息

以Pb^(2+)吸附量为评价指标获得了PEI-DTC的最佳制备条件,采用SEM和FT-IR对所制备材料的形貌和结构进行了表征,考察了吸附时间、pH、振荡速度和材料投量对PEI-DTC吸附Pb^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)效果的影响,分析了吸附过程中的动力学特征、热力学特征,研究了材料的复用性能。结果表明,采用30%PEI溶液制备PEI-DTC的最佳条件为m(PEI)/m(戊二醛)=2:1、m(PEI)/m(硼氢化钠)=3:1、m(PEI)/m(二硫化碳)=3:1;所制备材料表面呈颗粒状和蜂窝状结构,比表面积较大;PEI-DTC对Pb^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)的吸附效果随吸附时间、溶液pH增加呈先快速增加后趋于稳定的变化趋势,Pb^(2+)、Cu^(2+)在100 r·min^(-1)、Zn^(2+)在150 r·min^(-1)时表现出较好的吸附效果,Pb^(2+)在材料投量为0.03 g时即近于完全吸附,而Cu^(2+)、Zn^(2+)在材料投量为0.08 g时仍处于上升趋势;适宜吸附条件下PEI-DTC对Pb^(2+)、Zn^(2+)、Cu^(2+)的去除率分别可达97.62%、14.79%、78.92%,对应的吸附量分别为4.005、0.509、4.658 mmol·g^(-1);PEI-DTC对Pb^(2+)、Zn^(2+)、Cu^(2+)的吸附过程符合Langmuir模型和准二级反应动力学模型,吸附为自发的吸热过程;经4次使用,材料对Pb^(2+)的吸附量仍保留81.14%。

关键词： PEI-DTC Pb^(2+) Cu^(2+) Zn^(2+) 吸附复用性能 30%PEI