邯郸山前平原地下水流场演变及其驱动力

20世纪60年代初邯郸山前平原浅层地下水位大幅下降,地下水降落漏斗逐渐形成,地下水流场剧烈演变,采用时间序列分析、相关分析、水均衡等方法,分析了邯郸山前平原浅层地下水流场的演变规律及其驱动力,并计算了1981—2019年各影响因素对地下水流场演变的贡献率,结果表明:1960年以前邯郸山前平原浅层地下水流场演变主要受自然因素驱动,1960年以后地下水流场演变的驱动力由自然因素演化为人为因素和自然因素,地下水源汇项逐渐发生变化;邯郸山前平原排泄项对地下水流场演变的贡献率大于补给项,降水入渗和地下水开采始终是浅层地下水流场演变的主要驱动力;1981—2000年降水入渗补给量和开采量对浅层地下水流场演变的贡献率为80.82%,2001—2019年降水入渗补给量和开采量对浅层地下水流场演变的贡献率为75.79%,浅层地下水流场演变的驱动力趋于多元化。

大瑞铁路高黎贡山隧道热害评估

研究目的:高温热害问题是深埋隧道的常见地质灾害问题之一。本文根据调查中取得的实际资料,考虑岩性、断层、地温、主要蓄水构造、主要河流五个影响因素,采用层次分析法和专家打分法确定权重和等级标准,通过GIS空间分析对隧道地区的热害危险性进行评估和区划,为高温隧道线路的选择、设计和施工提供参考依据。研究结论:研究区的热害整体上呈北西—南东向分布,断裂对热害的控制作用显著,热害主要分布在花岗岩和变质岩地区;沿C12K线路方案存在四个易发生突热水灾害的区段,这四个区段的特点是断裂集中,位于岩浆岩地区、变质岩地区或是储水盆地的边缘。

神府—东胜矿区生态环境脆弱性成因分析

神府—东胜矿区是晋陕蒙能源基地的核心,矿区的生态环境十分脆弱。本文通过分析认为,特殊的地理位置、新构造抬升活动、全球气候变化、恶劣的气候条件、松散的地面物质是矿区生态环境脆弱的根本原因,再加上煤田开发对环境的影响,各种因素互相影响、互相作用、互相促进,使矿区的生态环境进一步恶化。

陕西某矿长期堆放的煤矸石对土壤的影响

分析研究了陕西某矿长期堆放的煤矸石对周围土壤环境的影响。在煤矸石山周围土壤中重金属和主要成分具有如下空间分布特征:随着与煤矸石山距离的增大,表层土壤中Cu,Zn,Pb,Ni质量分数逐渐变小,As,Cd质量分数基本不变;在土壤垂向剖面中,Ni,Cu,Zn,Pb质量分数在表层至30cm内较大,且随着深度的增加逐渐减小,As,Mn质量分数变化不大。以背景值作为评价的标准值,采用单因子指数法和尼梅罗综合指数法对煤矸石山周围的土壤进行了污染评价,结果表明表层土壤和剖面50 cm深度内的土壤受到了轻微污染。通过与土壤环境质量标准(GB 15618—1995)中的二级标准(pH>7.5)对比,矸石山周围表层土壤和剖面土壤的重金属和主要成分质量分数符合二级土壤环境质量标准,但是表层土壤和剖面中部分土壤样品的污染指数大于1,说明污染物已经进入了煤矸石山周围的土壤,应注意防范。

神府东胜矿区主要地质生态环境问题及其效应

神府东胜矿区是晋陕蒙能源基地的核心,矿区的生态环境十分脆弱。本文通过新构造运动、地面塌陷、水土流失、滑坡、崩塌、泥石流、水环境的演化、土地资源的变化、堆放的废弃物等方面系统的分析了神府东胜矿区存在的主要的地质生态环境问题,并探讨了它产生的生态环境效应。

汾河中游干流河水与大气降水和浅层地下水的转化关系

文章通过分析太原盆地汾河中游干流河水和浅层地下水的水化学和同位素资料,研究汾河干流河水与浅层地下水和大气降水之间的转化关系。结果表明:总体而言,汾河中游干流河水的补给来源以浅层地下水为主,其次为大气降水;河水在向下游径流过程中,大气降水的补给比例逐渐增大,在河流流出太原盆地附近河水主要由大气降水补给。

中国北方土壤凝结水研究综述

本文从土壤凝结水的研究现状、存在问题和研究方向三个方面论述了中国北方土壤凝结水的研究情况。在土壤凝结水的研究现状中详述了土壤凝结水的研究方法、影响因素、水汽来源、形成规律和对地下水资源的影响。存在问题主要包括观测得到的土壤凝结水中含有部分吸湿凝结水、土壤凝结水是水汽凝结和蒸发的代数和、没有标准规范化实验装置等。提出了土壤凝结水今后应该从能量平衡、控制实验条件、实验装置规范化、多学科联合的应用研究和模型模拟研究五个方向开展研究工作。

采煤塌陷对土壤质量的影响效应及保护技术

采煤塌陷对土壤质量具有显著的影响效应。该文分析采煤塌陷对矿区土壤构型、土壤物理性质、土壤水分运移以及土壤养分运移的影响效应,阐述了采煤塌陷与土壤质量的关系,建立采煤塌陷对矿区土壤质量的影响效应模式,提出保护采煤塌陷区土壤质量的技术途径和措施。

三姑泉域岩溶地下水水化学特征及形成演化机制

三姑泉域岩溶地下水对晋东南地区居民生活及煤炭基地建设起着重要支撑作用。受煤炭资源大规模开采及人类活动加剧的影响,岩溶地下水水化学环境演变剧烈。通过分析三姑泉域的125个岩溶地下水、14个地表水及14个雨水样品,综合利用统计分析、变异系数分析、氢氧稳定同位素、Gibbs模型、离子相关关系、矿物饱和指数及因子分析,确定岩溶地下水的补给来源,分析三个子系统间岩溶水水化学特征、差异及形成演化机制。结果表明:岩溶水δD值为−77‰~−42‰,δ^(18)O值为−10.6‰~−4.5‰,且沿大气降雨线分布,显示岩溶地下水以大气降水入渗补给为主。子系统Ⅰ与子系统Ⅱ和子系统Ⅲ具有明显不同的水化学特征和水文地球化学演化进程。子系统Ⅰ岩溶水为低TDS软水,73%为HCO_(3)Ca(Mg)型水;子系统Ⅱ、子系统Ⅲ为低TDS软水高TDS硬水,水化学类型复杂,36%~40%为HCO_(3)·SO_(4)Ca·Mg型水,24%~45%为SO_(4)·HCO_(3)Ca型水。因子分析表明,区域岩溶地下水化学形成演化主要受控于水-岩作用、人类活动、地表水和局部裂隙水渗漏的影响。水-岩作用使得岩溶水化学组分以SO_(4)^(2-)、HCO_(3)-、SO_(4)^(2-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)为主,采矿活动导致含量增加,农业活动导致NO_(3)-含量增加,污水排放和裂隙水渗漏导致Cl^(−)和Na+含量增加。研究结果可为岩溶水水资源开发和管理提供科学依据。

煤炭开发引起水土环境演化及其调控技术

在分析矿业开发引起水土环境演化基础上 ,探讨了产生水土环境演化的形成机制 ,进而对调控水土环境的技术途径、工艺流程和技术关键进行了研究。尤其阐述了近年来研制和开发的一些有效的新技术 ,如两段接触生物氧化净化技术、地学 生态工程学技术和沙地净化技术处理矿山废水 ,利用矸石无复土微生物快速复垦技术、生态农业复垦技术和泥浆泵复垦技术。通过研究认为 ,今后应继续加强和完善已有新技术 ,进一步找到经济、可靠的技术集成 ,以有效地保护矿山水土环境 ,实现煤炭工业的可持续发展。

宁南清水河盆地地下水循环特征与苦咸水成因

奉义以宁南清水河断陷盆地为例，研究西北干旱区储水盆地水循环特征与苦咸水成因机制。通过环境同位素特征分析，水化学模拟计算以及水文地质控制因素分析，阐明研究区地下水主要由大气降水补给形成，地表水难以形成持续性补给源；清水河平原地下水从形成上划分为：浅层现代水、深层古水、混合水。现状开采条件下，浅层现代水与深层占水的定量转化关系为山前洪积扇地下水7．6：2．4，平原下游地下水3，2：6．8，平原丰要开采区地下水5．2：4．8～6．6：3．4；山前洪积扇和冲积平原浅层地下水循环时间为7－28年，下游平原深层地下水循环时间为300年以上，上游冲积平原中深层地下水，总体上介于以上二者之间。各主要开采区，可更新能力在人工开采条件下明显增强，时间为60～75年；研究区苦咸水主要是地下水溶解了含水层介质中大昔的膏盐，矿化度增高所致。

太原盆地地下水系统水化学特征及形成演化机制

在对太原盆地水文地质进行详细调查基础上,集成应用水化学统计、水化学模拟技术,系统研究了盆地地下水水化学类型、空间分布特征,并对其形成演化机制进行了系统分析,取得了一系列新的认识。按水质类型和分布特征,盆地浅层地下水(含水层埋深小于50 m)大致分为盆地边缘地带浅层淡水、盆地中心浅层咸水和浅层高矿化硫酸盐水3种类型。高矿化硫酸盐水主要是由于接受了富含硫酸根离子的周边基岩水补给所致。盆地中深层孔隙水可分为盆地边缘中深层水、盆地中心中深层水和中深层混合水3种类型。浅层地下水存在2种形成机制,一种是高矿化Ca.Mg—SO4型岩溶水的混合补给形成,另一种高矿化水是在径流演化过程中受蒸发浓缩作用影响,使地下水矿化度不断增高而形成。自盆地边缘至中心地带,中深层地下水水化学特征具有明显的水平变化规律,在盆地中心形成2个高值区,水化学类型依次为Ca.Mg-HCO3→Na.Ca-HCO3.SO4→Na.Mg-HCO3.C l→Na-HCO3。

ArcGIS空间分析技术在地下水评价中的应用

ArcGIS是目前世界具有代表性的地理信息系统,其强大的空间分析技术,在各行业中得到广泛应用。本文就空间分析技术在地下水评价中的应用进行了探讨,并在实际工作中成功地进行了研究区域的地下水评价,其高效特点使工作强度大大减小,是值得进一步推广的地下水评价方法。

强震条件下谢家店滑坡碎屑流发生机制试验研究

谢家店滑坡是5.12汶川大地震触发的较为典型的高速远程滑坡之一。通过滑坡岩体碎屑动荷载力学试验以及微结构特征分析,初步探讨了强震条件下滑坡碎屑流发生的动力学机制。结果表明:红色正长花岗岩的空隙和裂隙的发育程度均高于黑褐色砂岩;随着应变速率的增加,两种岩石的抗剪强度都有相应增加的趋势,且黑褐色砂岩的强度高于红色正长花岗岩;在加载速率持续增长的情况下,两种试样抗剪断强度拟合直线斜率相同,故强度增长速率相等;汶川地震使两种岩石均达到了其抗剪强度,所以岩体的剪切破坏是导致该滑坡发生的主要原因之一。

太原盆地地下水系统水化学-同位素特征研究

太原盆地孔隙水与周边岩溶水、砂岩裂隙水有密切的水力联系。本文应用示踪元素均衡分析的方法对盆地地下水系统之间的转化关系进行了定量研究。结果表明,太原市区以北地区主要接受岩溶水补给,其补给量占总补给量的30%以上。盆地东侧大部分地区以裂隙水补给为主,其中文水东南至平遥一带裂隙水补给量最高,占总给量的60%以上;应用环境同位素分析方法对盆地孔隙水的起源与更新能力进行了研究分析。指出含水层埋藏深度在50m以内的浅层水,主要接受大气降水和地表水的补给,更新周期在60年以下,更新能力较强;含水层埋深在50—200m之间的为混合水,是深层古水与浅层现代水混合形成,与现代水交换比例在40%以上,更新能力较强;含水层埋深在200m以下的,为深层古水,更新能力较差。

北方岩溶区煤炭开采对地下水的影响研究

位于三姑泉域的晋城矿区是我国最大的无烟煤生产基地,煤炭大规模持续开采引发了含水层结构破坏、地下水循环变异、水质劣变等水环境问题。从煤层与各含水层叠置关系出发,以地下水系统理论为指导,针对煤层顶部的孔隙含水层、裂隙含水层以及煤层底部的岩溶含水层,系统分析了煤炭开采对各含水层的破坏模式,评估了地下水水质的污染程度及主要超标因子,揭示了煤炭开采是泉域内各含水层水质劣变的主要原因。将三姑泉域地下水系统划分为浅部地下水流系统、深部地下水流系统以及局部地下水流系统3个层次结构,建立了煤炭开采条件下的地下水循环模式,完善了采煤条件下地下水循环理论。

矿业开发环境地质链及其控制

从环境地质问题形成机制入手 ,研究矿业开发环境地质链的形成及结构 ,进而探讨矿业开发环境地质链时空特征以及环境地质链的控制思想和原则。最后以平顶山矿区矿业开发环境地质链控制为实例 ,阐述矿业开发环境地质链的控制方法和模型 ,在一定程度上为今后利用环境地质链控制的新方法和新思想解决矿山环境地质问题、实现矿业开发的可持续发展提供了理论和实践依据。

煤炭开采条件下三姑泉域岩溶含水层保护评价

三姑泉域是我国典型的北方岩溶区,同时位于国家规划的晋东大型煤炭基地,煤炭开采与水资源保护之间的问题较为突出。多年来区内煤炭资源的大规模开采造成了区域地下水位下降、水质恶化等现象。因此开展北方岩溶区煤炭基地含水层保护评价对水资源保护及经济可持续发展具有十分重要的意义。本文从含水层脆弱性、含水层功能和煤炭开采影响力三方面建立综合评价指标体系,采用APH法进行三姑泉域岩溶含水层综合保护评价。针对煤炭基地特征,采用增加了煤炭采空区指标的COP修正模型评价了含水层的脆弱性。含水层功能评价分别从供水能力与生态、大泉维持能力开展;煤炭开采影响力评价从开采活动及煤炭地质结构两方面开展。综合评价结果显示需要重点保护的区段为岩溶大泉、水源地及地表渗漏段,其次为岩溶强径流带及煤炭剧烈开采区,与实际情况相符。

地下水硝酸盐污染的生物修复技术研究进展

综述了地下水硝酸盐污染原位生物修复技术、异位自养反硝化脱氮技术、异位异养反硝化脱氮技术的研究进展情况,并进行了性能比较及适用性分析。在此基础上讨论了地下水硝酸盐污染生物修复技术的发展前景。

采煤驱动下晋东大型煤炭基地地下水循环演变特征——以辛安泉域为例

晋东煤炭基地水资源相对短缺,生态环境脆弱,随着煤炭资源的大规模开采和人类活动加剧,区域地下水循环特征演变剧烈。以晋东煤炭基地辛安泉域为典型研究区,系统研究了采煤驱动下地下水循环演变特征。通过建立泉流量与矿井涌水量、岩溶地下水开采量和大气降水间的多元相关性分析,揭示了岩溶大泉衰减机制及主控因子;通过地表径流切割和氢氧稳定同位素组成混合比例计算,识别了不同水体间的相互转化关系和矿井水的水源组成;结合区域水文地质条件、水化学和稳定同位素特征,构建了采煤影响下的地下水循环模式。研究结果表明:①辛安泉域岩溶大泉流量和岩溶地下水位总体呈下降趋势,1956—2017年泉流量衰减幅度达75%,1972—2017年岩溶地下水位下降最大达29.8 m;且均呈阶段性变化特征,表现为1956—1976年、1977—2002年和2003—2017年3个阶段分别为波动稳定期、快速下降期和缓慢下降期。②矿区东部煤炭开采对岩溶水影响强烈,主要影响途径是采煤活动造成岩溶水补给径流区的上覆含水层结构严重破坏和地表径流量衰减,导致岩溶水补给量减小。随着煤炭开采向西扩展,煤层埋深加大,岩溶水为深埋滞缓区,煤炭开采对其影响减弱。③岩溶大泉流量衰减和地下水位下降的主控因子为矿井涌水量,在快速下降阶段,岩溶水开采也是泉流量衰减和水位下降的重要影响因素。④同位素计算表明,矿井水水源构成主要为裂隙水,其次为孔隙水。地表水渗漏和孔隙水越流是岩溶水的重要补给来源,采煤直接影响地表径流量和孔隙水含水层,进而间接影响岩溶地下水位和岩溶大泉流量。⑤泉域采煤条件下的地下水循环模式可划分为浅部、深部和局部地下水流系统。局部地下水流系统主要受采煤影响,表现为地下水向采空区集中排泄。