河北省地质资源环境承载能力评价方法

随着近几十年河北省经济社会的快速发展、人口增长和城镇化水平的不断提高,产生了大量崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等地质灾害,影响了河北省经济社会又好又快发展。产生这些地质灾害的主要原因就是人类活动强度超出了当地的地质环境承载能力。为客观分析河北省地质环境承载能力,建立了河北省地质环境承载能力评价指标,并分别进行了河北省地质环境承载能力本底和状态评价。通过对评价结果的研究分析,提出了新的地质环境承载能力状态评价指标和方法,为将来建立多方协同的资源环境承载能力监测预警长效机制提供了参考。

河北省地下水资源承载能力评价及预警方法研究

河北省由于地下水持续超采引发一系列生态环境问题,其根源在于人类活动强度超出了地下水资源承载能力,并缺乏及时有效的预警。为了构建更符合河北省实际的地下水资源承载能力评价体系,解决以往预警方法需要设置固定的水位、水量预警区间值,水位的区域差异导致的宏观性评价困难、工作量巨大且无法动态修正的问题,从地下水的资源属性和社会属性出发,采用指标体系综合分析评判法,建立承载本底、承载状态2个层面的承载能力评价体系;采用地下水开发利用程度为主,水位变化幅度加以修正的“双控联动”预警方法,实现两指标的动态联动且无需设置固定的水位、水量区间。研究表明河北省地下水资源承载本底整体较好,但由于开发利用程度高,承载状态多处于超载状态,承载能力太行山中南部高于北部及燕山山区、坝上地区,山前冲洪积平原优于中部湖积平原和滨海平原;受咸水分布、工农业生产取水量大等因素影响,地下水红色及橙色预警区域主要分布于河北平原中部冲湖积平原的沧州、衡水地区、太行山山前平原邯邢交界区域及城市市区周边。评价及预警结果与河北省实际情况吻合。该评价方法具有区域适用性强、可操作性好、数据易获取等优点。

河北省泥石流灾害易发性云模型评价方法:以邢台赵沟村泥石流为例

建立定量化的泥石流易发性评价方法对于泥石流灾害的防治工作具有重要意义。通过对河北省130处泥石流沟的详细勘查和数据整理,分析总结了河北省泥石流的区域性特征。在此基础上,选取评价因子,引入随机森林分类方法确定评价因子的权重,采用高斯正向云模型建立了评价因子与泥石流易发性等级的定量关系,最后,通过工程实例证明新方法的合理性。研究表明:河北省西部、东北部泥石流灾害点分别被600 mm和700 mm年降雨量等值线包围,北部地区泥石流灾害点则多位于年降雨量等值线400 mm与500 mm之间。河北省泥石流形成关键因子为降雨强度、汇水面积、沿沟松散物储量、沟岸山坡坡度、流域相对高差和沟谷比降等;河北省泥石流类型主要为中小型沟谷暴雨-水石流;工程实例分析表明基于随机森林赋权的泥石流易发性云模型评价方法评价结果与实际情况相符。

基于层次分析-信息量耦合模型的地质灾害风险评价——以河北省武安市为例

武安市地质构造复杂,人类工程活动强烈,地质灾害较发育,严重威胁着当地居民的生命财产安全。以武安市为研究区,以1∶5万地质灾害风险调查数据为基础,基于ArcGIS平台,采用层次分析(analytic hierarchy process,AHP)法与信息量相耦合的加权信息量模型,构建了以栅格为单元的风险评价体系。针对不同灾害类型分别选取不同的评价因子进行易发性评价,在易发性评价的基础上,叠加降雨因子,进行危险性评价;选取人口、建筑物、交通设施等因子构建了承灾体易损性模型;综合危险性和易损性评价结果,采用矩阵分析法完成了风险评价。同时,结合地灾隐患特征及风险管理实际,利用栅格综合概化功能将风险分区进行了优化。结果表明:高风险区主要分布于活水乡和管陶乡北部,面积为101.25 km^(2),占比5.61%;中风险区主要分布于管陶乡、马家庄乡和矿山镇,面积为796.48 km^(2),占比44.10%;低风险区主要分布于邑城镇、大同镇等地势平缓地带,面积为908.27 km^(2),占比50.29%。评价结果可为武安市防灾减灾管理、国土空间规划和用途管制等提供基础依据,对其他地区结合自身实际选用合理的评价方法具有一定的借鉴意义。

太行山河北段“23•7”强降雨引发的地质灾害规律研究

强降雨是引发地质灾害的主要因素。中国北方地区目前多侧重短时强降雨引发地质灾害方面的研究,对区域性极端降水条件下地质灾害特征规律方面研究尚存在不足。基于“23•7”强降雨引发的地质灾害样本分析,研究了太行山河北段地质灾害发生的规律特征。结果表明:(1)地质灾害呈现出多发、群发性态势,发生数量达历史新高,类型以崩塌、滑坡、泥石流为主,激发新的地质灾害明显增多;(2)地质灾害发生时空范围与强降雨区域高度吻合,太行山南段和北段呈现差异性分布;(3)泥石流造成的损失最大,坡面型泥石流明显多发,松散物覆盖型滑坡多发易发。研究结果可为极端降水条件下地质灾害防范提供参考。

关于地下水监测数据质量管理办法制定的思考和建议——以河北省为例

地下水监测数据质量管理办法是对《地下水管理条例》的贯彻落实,是组织实施层面的管理细则,是保障地下水监测工作技术支撑服务有效性的关键一环。文章结合有关规范要求,系统总结了河北省地下水监测过程中数据质量管理经验,针对河北省地下水监测数据质量管理办法的制定,从框架结构、总则、管理岗位和职责、数据类型和采集方法、数据采集管理、数据录入管理、数据审核管理、数据入库管理、数据维护管理、数据统计分析管理、附则等方面进行探讨,以期为地下水监测数据质量管理提供参考。

河北省地质灾害已治理工程可靠性评价方法研究

在统计河北省地质灾害已治理工程数据、勘查设计施工监理验收资料、气象水文资料、地质环境资料、人类工程经济活动资料及地质灾害防治效果资料基础上,利用建筑结构可靠度计算模型,研究了不同灾种地质灾害已治理工程的可靠性,确定了5个一级评价指标和24个二级评价指标,初步形成了地质灾害已治理工程可靠性评价体系,为后期该项工作开展提供借鉴。

承德市典型责任主体灭失矿山迹地地质环境治理方案与对策

承德市是河北省矿业大市,由于历史上的无序开采或盗采,形成了数量较多的以石灰岩矿、铁矿、白云岩矿、花岗岩矿为主的责任主体灭失矿山迹地,严重破坏了矿区及其周边的生态环境,阻碍了美丽河北的实现进程。基于此,在对承德市8县3区59处典型责任主体灭失矿山迹地地质环境调查分析的基础上,根据各区县责任主体灭失矿山迹地类型、破坏规模、气候特点等影响因素,选取典型的石灰岩矿、铁矿、白云岩矿等矿山迹地进行矿山地质环境治理方案设计,为市区内其他矿山迹地地质环境治理方案设计提供参考。为实现承德地区绿色矿山建设的目标,指出了该地区责任主体灭失矿山迹地地质环境治理存在的问题,依据承德市责任主体灭失矿山迹地综合治理存在的问题,提出强化责任、加强组织领导,科学引导、强化顶层设计,持续推进、抓好专项治理和综合施策、破解治理难题等责任主体灭失矿山迹地地质环境治理对策。

基于AHP-突变理论组合模型的地质灾害危险性评价——以河北平山县为例

河北平山县受地形地貌、地质构造和生态环境等因素的影响,崩滑流等地质灾害频发。选取地形起伏度、坡度、坡向、河网密度、断裂带密度、地层岩性、NDVI、土地利用类型及地质灾害点密度9个评价因子,用AHP和突变理论分别求各评价因子权重,并按最小信息熵权法结合,建立AHP-突变理论组合模型并应用,对比基于三种方法的平山县地质灾害危险性评价结果。结果表明:组合模型的评价结果精度更高,符合该区地质灾害发育特征;组合模型法将主客观结合,综合考虑因子的影响,评价结果可靠。该研究为平山县及类似地区地质灾害危险性评价提供一种新的尝试和方法。

河北省主要铁矿迹地复垦区土壤肥力现状调查分析

为了明确铁矿复垦后的土壤养分的恢复状况,对河北省8个地市17个县区的54个铁矿区的原生地貌和复垦区土壤现场采样并进行养分分析。结果表明:无论原生地貌还是复垦区的土壤有机质含量大多数区域处于稍缺、缺乏或极缺水平。原生地貌土壤碱解氮含量除了秦皇岛、承德、张家口外,其他区域均处于稍缺以下;速效磷含量中等或稍缺;速效钾含量在区域间差别较大,从丰富到极缺。复垦后铁矿土壤碱解氮均处于缺乏与极缺水平;速效磷属稍丰与中等水平;速效钾除了秦皇岛外均处于稍缺到极缺。总之,河北省铁矿区复垦后土壤速效氮、速效磷、速效钾含量均处于较低水平,该结果可为后续矿区复垦后土壤的肥力提升提供理论基础。

河北省地下水水位降落漏斗划分关键问题分析

科学划分地下水水位降落漏斗是河北省地下水水位降落漏斗治理修复和地下水资源管理的关键。2023年河北省发布《地下水位降落漏斗划分规范》(DB13/T 5704—2023),为地下水水位降落漏斗识别、划分方法提供了依据和参考。地下水水位降落漏斗的规范、准确划分以及深入研究,要点在于充分认识漏斗演化动态,研究地下水水位降落漏斗发育特征,分析重要前置条件,识别基础图件编制关键问题,把握漏斗识别和划分方法要点等。

河北省平原区地下水水位年内动态类型特征

地下水水位的变化受补给和排泄影响,研究地下水水位动态特征和变化趋势,有利于地下水的可持续开发利用。应用Excel软件对河北平原区年内地下水水位动态监测数据进行了分析,结果表明河北平原区浅层地下水动态类型为降水入渗―开采型、降水入渗―蒸发型、河渠水渗漏―径流型和降水入渗―开采越流型。深层地下水动态类型为径流―开采型和越流—开采型。

唐山市典型区浅层地热能资源调查评价

地热资源作为非碳基可再生能源,因其绿色低碳、稳定可靠等特点被广泛开发利用,在“双碳”目标指引下,我国正加快勘查开发力度。通过现场热响应试验、采灌试验、热物性统计与分析,获取研究区水文地质及热物性参数,基于层次分析法对唐山市典型区展开浅层地热能适宜性分区评价,估算求得研究区地热能热容量、换热功率、资源潜力及生态环境效益。研究表明,唐山市典型区200 m以浅平均地层温度为14.71~16.09℃,平均导热率为1.56~1.88 W/(m·℃),研究区同时满足地下水及地埋管地源热泵开采方式,地下水地源热泵适宜区、较适宜区、不适宜区占比分别为27.8%、55.7%、16.5%;地埋管地源热泵适宜区、较适宜区、不适宜区占比分别为82.56%、16.13%、1.31%;研究区浅层地热能夏季制冷换热功率为302.48万kW,制冷面积为56.1565×10^(6) m^(2);冬季制热换热功率为123.87万kW,供暖面积为24.774×10^(6) m^(2);据估算,通过地热能开发利用每年可节约煤炭3.4万t,减少废气排放8.2178万t,节约环境治理费用约9057.94万元,生态环境效果显著。

基于WIM的地质灾害易发性评价--以遵化市为例

以遵化市为例,运用聚类分析方法确定坡高、坡度、坡向、工程地质岩组、地质构造、归一化植被指数(NDVI)、水系、道路8项因子组成地质灾害易发性评价指标体系,运用层析分析法(AHP)与信息量(IM)模型耦合后加权信息量(WIM)模型对研究区开展地质灾害易发性评价。结果表明:研究区高易发区、中易发区、低易发区和非易发区面积(占比)分别为60.94 km^(2)(4.007%)、487.87 km^(2)(32.076%)、330.93 km^(2)(21.757%)、641.26 km^(2)(42.160%);经受试者工作曲线验证,WIM评价结果AUC值为0.853,高于IM评价结果(AUC=0.712),表明WIM模型评价结果精度更高。研究可为本区域地质灾害评价、防灾减灾工作提供参考依据。

天津市水资源生态足迹研究

以水资源生态足迹模型为基本结构,根据天津市2008—2019年数据,分析了天津市水资源生态足迹、生态承载力和水资源生态压力变化驱动因素。结果表明:天津市2008—2019年水资源生态足迹呈平稳波动。水资源常年处于生态赤字,最高为0.287 hm^(2)/人。天津市水资源生态足迹仍以农业用水为主,近几年呈明显降幅。天津市2008—2019年万元GDP水资源生态足迹呈波动性下降趋势。天津市历年水资源生态压力指数变化范围为4.284~21.442,远大于1,水资源开采处于非常不利的阶段。天津市常年依靠外调水缓解本地水资源供需矛盾,外调水的补充,对天津市的水资源生态承载力起到一定影响作用。

基于弱光栅技术的地面沉降自动化监测系统

光纤监测技术具有分布式、精度高等特点,在地面沉降监测中具有独特优势。但受限于监测成本较高与监测环境复杂,目前地面沉降光纤监测多通过人工采集数据,限制了在特殊环境变化情况下地面沉降的实时信息获取。文章在地面沉降钻孔全断面光纤监测技术的基础上,设计并建立了基于弱光栅技术的地面沉降自动化监测系统。该监测系统利用弱反射光栅、时分复用、物联网和数据库等技术,通过4G无线通信手段实现了地面沉降在线自动化监测和远程数据实时采集,并通过客户端系统软件实现数据的存储、查询和分析。将其应用到衡水地区地面沉降监测中,结果表明:钻孔内土层压缩变形主要发生在以黏性土为主的隔水层(Ad2、Ad3、Ad4);受季节性地下水开采的影响,钻孔100~400 m深度范围内砂土含水层存在波动变化,在监测期内,冬季略回弹,随后春季地下水开采量增大,地下水位下降,土层呈现压缩趋势。监测结果验证了该系统的可行性与准确性,使得整个地面沉降监测流程趋于自动化、规范化和低成本化,具有广泛的应用前景。

河北廊坊南部地区地热水化学特征及成因机制

地热资源的开发利用带来了良好的经济效益和社会价值,但不合理地开发利用地热资源,会对地表水及浅层地下水造成重大污染。通过水化学分析和水文地球化学模拟手段,分析了廊坊南部地区地下热水水化学特征及水质的成因机制。研究表明:新近系孔隙热储中,明化镇组热储地下热水主要水化学类型为HCO_(3)-Na型、HCO_(3)·Cl-Na型;馆陶组热储地下热水水化学类型以Cl-Na型、Cl·HCO_(3)-Na型为主,该层水力联系较好,地热水径流区内主要水岩作用为硫酸盐、硅酸盐矿物的溶解作用,以及阳离子交替吸附作用。基岩裂隙热储地下热水水化学类型为Cl-Na型,该层水力联系较弱,阳离子交替吸附作用是水化学演化的主要水岩相互作用。基于PHREEQC的水文地球化学定量模拟,揭示了地质背景、水文地质条件及人类活动因素共同控制的地下热水的流场和水岩相互作用的程度,在研究廊坊地区地热水水化学演化机理及地热水动态特征方面具有一定的意义。

复配微生物菌群修复石油污染土壤的实验研究

为了修复沿海地区的石油污染场地,该文通过提取驯化土著微生物菌,筛选复配了高效石油降解菌群,在适宜降解条件下(盐度添加比为1%、温度为25℃、p H为7),开展高效石油降解菌群修复石油污染土壤的生物强化实验。结果表明,以萃取油混合菌、表面活性剂产生菌、萘降解菌、蒽降解菌、芘降解菌按10∶1∶1∶1∶1的比例复配的高效降解菌群在相同的时间内降解效率最高,在第24天对2000 mg/L石油烃提取液的降解率达到82.0%;添加锯末(60 mg/g)、营养盐(C∶N∶P为100∶10∶1)和每天振荡的条件为最佳强化组合方式,菌群的接种量为2%,在第48天降解率就达到了88.0%,石油污染物从初始浓度50.0 mg/g降解为6.0 mg/g。

河岸渗滤带含砷地下水环境稳定碳同位素特征

溶解有机碳(DOC)对砷(As)的生物地球化学过程具有重要影响,为查明河岸渗滤带含砷地下水环境稳定碳同位素特征,识别有机质对含砷地下水形成的影响,进行地下水水化学指标及同位素分析。结果表明:研究区地下水中δ^(13)C_(DOC)值变化范围为-31.95‰~-24.16‰,δ^(13)C_(DIC)值变化范围为-13.19‰~-2.19‰,δ^(13)C_(DIC)相较δ^(13)C_(DOC)富集^(13)C。含水介质δ^(13)C值为(-28±4)‰,地下水中DOC主要来源于内源有机质。δ^(13)C_(DIC)-δ^(13)C_(DOC)与As含量呈现负相关,δ^(13)C_(DIC)与As含量呈现显著负相关,表明有机质的微生物降解促进了As的释放。

长山沟露天矿集中区土地利用时空变化的遥感监测与分析

[目的]分析露天矿集中区土地利用时空变化特征,为开展露天矿区生态环境监测提供科学参考。[方法]以河北省唐山市长山沟露天矿集中区为研究对象,基于2003,2010,2015和2019年4期Google Earth影像,进行土地利用遥感分类,使用ArcGIS软件计算土地利用转移矩阵,分析露天矿集中区土地利用时空变化特征及原因。[结果]①2003-2015年,研究区内绿地面积减少了169.61 hm^(2),占总面积的6.30%,裸地和工业场地面积分别增加了184.73 hm^(2)和60.46 hm^(2),占总面积的6.86%和2.25%;部分耕地被占用;在空间上以绿地转为裸地和工业场地为主。②2015-2019年,研究区内绿地面积减少了61.05 hm^(2),占总面积的2.27%,工业场地面积增加了43.90 hm^(2),占总面积的1.63%,其他地类面积变化不大;空间上绿地与裸地和工业场地相互转化,总面积变化不大。[结论]露天矿集中区开采前期大量绿地被占用,植被破坏与土地资源占用现象较为严重,生态环境受到了严重的影响。开采后期由于加强了矿山生态修复治理,“边开采,边治理”模式的治理效果已初步体现。