基于层次分析法与频率比模型的采空塌陷危险性评价

采空塌陷危险性评价是编制地质灾害防治规划、开展地质灾害防治与监测预警工作的重要依据。本文采用层次分析法与频率比模型相结合构建了采空塌陷危险性评价模型(AHP-PF组合模型)。以沈阳市蒲河-清水矿区为例,考虑了地质条件、地表特征、开采条件等3方面影响因素,选取了第四纪覆盖类型、第四纪松散层厚度、地质构造复杂程度、可采煤层顶板强度指标、煤层倾角、地表沉陷速率、采深采厚比、采空区叠置层数等8个评价指标,利用AHP-PF组合模型计算各指标权重及频率比,最后进行采空塌陷危险性分区。评价结果表明,采空塌陷危险性高区主要集中在采深采厚比小、沉陷速率大及目前仍在开采的区域,该区域是地质灾害防治、搬迁避让的重点区域。

锦州市规划区地质环境安全评价研究

地质环境问题是影响城市国土空间安全开发利用的重要因素,在城市规划开发阶段开展地质环境综合评价可有效控制地质灾害风险。锦州市规划区尚处于开发前期,本文基于该规划区的地质条件和开发需求,构建了地质环境安全评价指标和评价方法体系,基于主导因素综合法开展了地质环境安全综合评价。根据评价结果,锦州市规划区地质环境安全程度可划分为3级,空间分布上以相对安全区为主,其次为次不安全区和安全区。按照空间位置和区域构造稳定性、地质灾害易发性等不同成因划分为23个亚区,并指出了每个亚区安全程度主要影响因素。该评价结果反映了锦州市规划区的地质环境安全程度,确定了影响地质环境安全问题的关键因素,有助于规避该区国土空间规划开发可能面临的地质灾害风险。

河流冲积平原饱和砂土区地下管线渗漏诱发地面塌陷机制研究

河流冲积平原区是我国城市建设的主要区域,地层以松散冲洪积物为主,该地区地下管网破损带走松散地层极易形成隐蔽性很高的地下空洞,进而诱发地面塌陷,威胁人身财产和基础设施安全。以安庆市长风路地面塌陷为例,建立渗流、应力多场可控的等比实体模型箱,开展城市地面塌陷仿真实验,分析带水管线破损后地层中孔洞发育过程及孔洞周边各个方向应力变化特征,旨在揭示地面塌陷形成机制。结果表明:(1)安庆市长风路地面塌陷从孕育到塌陷,经历了小孔、竖直孔洞、塌陷坑三种形态,可将地下异常孔洞当作前兆进行预警;(2)河流冲积平原区城市地面塌陷的孕灾环境是地层的高渗透性地层和地下水位,诱发因子是管道的破损,尤其是污水排水管道破损;(3)城市地面塌陷危害大小主要受控于管道及地下水位相对埋深,且可以根据地层性质对塌陷坑的大小进行计算评估。该成果可为城市地面塌陷风险评价、防治区划等提供理论基础。

川西南某金矿尾矿库稳定性评价研究

通过现场勘查及室内试验,并基于二维有限元分析软件GeoStudio室内数值模拟,对川西南某金矿尾矿库进行渗流、应力应变和稳定性研究分析。结果表明:(1)尾矿库堆积坝孔隙水压力从上到下逐渐增大,正常工况最大为864.98kPa,最小为-173.27kPa,洪水工况最大为874.49kPa,最小为-182.27kPa。(2)正常运行时,堆积尾矿向水平方向最大沉积位移25cm,竖直最大沉积位移28cm;洪水运行时,堆积尾矿向水平方向最大沉积位移34cm,竖直最大沉积位移35cm。(3)尾矿坝在正常工况、洪水工况下和特殊工况三种工况条件下运行时,稳定性计算结果均满足规范要求。

基于DEM数据预处理的小流域泥石流防治工程效果分析——以漳县方家沟泥石流为例

2013年7月22日岷县—漳县6.6级地震后,漳县方家沟爆发泥石流。为减轻泥石流的潜在危害,2015年在沟内修建了三级拦挡坝和排导槽,以调节泥石流峰值流量,减轻对下游堆积扇保护对象的威胁。当前研究区防治工程是基于前期泥石流发育特征所设计,未来防治效果有待检验。在野外调查的基础上,采用双线性插值法精细化处理DEM数据,结合高精度遥感影像,重新构建了方家沟小流域的拦挡坝以及地形模型,运用FLO-2D软件模拟分析了不同降水概率条件下方家沟泥石流的运动特征和危险性,以评价方家沟泥石流防治工程治理效果。结果表明:随着降雨强度的逐渐增大,拦挡坝对于泥石流的停淤能力逐渐增强,泥石流均未越过拦挡坝;泥石流流速限制效率达到了80.1%,大大弱化了泥石流冲击破坏能力;泥石流高危险区面积降低了约45.34%,有效地减小了泥石流的影响范围。综上所述,在构建方家沟拦挡坝的模拟条件下泥石流拦挡工程治理效果显著,研究成果可为类似小流域泥石流拦挡工程可行性检验提供借鉴。

涪江源区韩家沟泥石流防治工程改进前后危险性分析

为了降低涪江源区左岸韩家沟泥石流的危害,文章采用遥感解译、野外调查、FLO-2D数值模拟等手段,查清了韩家沟泥石流特征及其防治现状,认为现有防治工程不能满足防灾需求,并据此提出改进的防治工程,对不同降雨频率下防治工程改进前后的泥石流危险性进行了研究,并分析改进防治工程的有效性。结果表明:韩家沟位于“8·8”九寨沟地震扰动区,震后泥石流物源丰富,导致每逢强降雨时泥石流频发。在10年一遇降雨频率下,丰河村及平松路均处于低危险区,现有防治工程可有效防治泥石流灾害;在50年一遇降雨频率下,丰河村处于泥石流高危险区,泥石流冲出排导槽,冲毁平松路,现有防治工程不能满足要求。采用多级拦挡坝、排导槽截弯取直等改进的防治工程后,可有效预防泥石流对沟口下方承灾体的损害,泥石流堆积方量减少50.2%,堆积面积减少86%,高危险区均位于排导槽内,治理效果显著。

顺层变质岩坡稳定性评价与生态治理方案

为了探究鄂西北变质岩区不稳定斜坡滑崩地质灾害的成因机制和生态治理模式,以三用塘顺层变质岩不稳定斜坡为研究对象,在查明灾害体地质与变形特征的基础上,分析了其可能的破坏模式与主要影响因素,深入探究了顺层变质岩坡渐进式变形破坏的成因机理。采用极限平衡等方法对不稳定斜坡进行了稳定性分析评价,结果表明,该斜坡体处于不稳定状态。基于地质灾害生态治理理念,提出了削方整形、护脚墙、格构锚固、截排水沟、生态绿化与监测等综合防治措施。通过工程实施及效果监测表明:该治理方案不仅有效地消除了三用塘滑崩地质灾害安全问题,而且取得了良好的环境绿化与美化效果。其综合防治措施,特别是将地质灾害防治与生态绿化融为一体的生态治理模式可为同类顺层变质岩不稳定斜坡的加固与坡面防护提供借鉴。

基于EMD-LSTM人工神经网络的云冈石窟环境参数预测

环境参数会直接影响石窟的风化过程,因此,预测环境参数是进行云冈石窟有效保护的重要内容.以云冈石窟第十窟为例,将壁温、环境湿度、环境温度的实测时序数据作为环境参数,使用经验模态分解(empirical model decomposition,EMD)对实测时序数据进行分解,研究了固有模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量与实测时序数据的相关性,建立了基于EMD-长短期记忆(long short-term memory,LSTM)的人工神经网络(artificial neural network,ANN)组合模型.使用平均绝对误差(mean absolute error,MAE)、均方根误差(root mean square error,RMSE)、平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)、决定系数(R2)作为评价指标,对比分析了使用组合模型与使用单一LSTM的ANN模型进行环境参数预测的效果.结果表明:IMF分量的变化速率越大,与实测时序数据的相关性就越强;对于组合模型中的LSTM网络模型,当隐藏层层数和初始学习率分别取2和0.001时,组合模型预测效果最优;与单一LSTM的ANN模型相比,使用基于EMD-LSTM的ANN组合模型,环境参数的MAE、RMSE、MAPE值减小、R2值增大,模型预测精度提高;环境参数预测效果主要受环境参数变化幅度的影响,变化幅度越小,组合模型预测效果越好.研究成果对于石窟文物保护具有一定的参考价值.

赤泥基层状双金属氢氧化物合成工艺及应用

赤泥是铝土矿炼制氧化铝过程中产生的高碱性废料,随着铝工业的高速发展,世界范围内赤泥年排放量已严重超过环境负荷,造成了巨大的处置压力和污染风险,赤泥的高效资源化利用迫在眉睫。由赤泥制备层状双金属氢氧化物(LDH)是当前国内外重点关注的一个循环路径,具有大规模工业化潜力。文章论述了赤泥基LDH合成工艺及应用研究进展,发现其主要的合成工艺有共沉淀法、煅烧水化法和机械化学合成法,合成的赤泥基LDH类型受铝土矿成分及冶炼工艺影响显著。赤泥基LDH通常被用作吸附剂去除水体无机阴离子及捕获CO_(2),同时也是一种新型环保型无卤阻燃添加剂。赤泥基LDH还是一种优异的光催化剂,赤泥中杂质(Fe_(2)O_(3))的引入导致局部构筑异质结构,有利于光敏电子和空穴物种的分离与传递。最后文章提出如下展望:(1)在双碳目标背景下,赤泥基LDH的制备符合“循环经济”等可持续发展目标,具有实际的大规模应用潜力,未来应大力推进合成及应用方面的研究;(2)未来应重点研究如何进一步优化合成工艺,提高产率,增强可持续性(如引入其他废弃物作为二价金属源),提高合成专一性,以及如何降低赤泥基LDH在应用过程中的环境风险;(3)明晰LDH结构与应用效果的“构效关系”,针对赤泥基LDH非纯净体系这一特性,扬长避短,发挥异质结构的优势,实现更高效的应用。

地下空间资源协同化评价探索——“复杂地质条件地下空间资源识别与评价”专辑特邀主编寄语

地下空间资源分布广泛,是重要的国土空间资源。复杂地质条件下地下空间资源开发利用涉及“水、土、岩、气”等方面内容,是资源开发面临的主要问题。科学合理的探测识别与评价是地下空间资源开发利用的重点研究方向,对地下空间资源的可持续利用具有重要意义。在《地球学报》编辑部的大力支持下,本次专辑由复杂地质条件下地下空间资源的探测、识别、评价等相关方面内容构成,包括城市地下空间资源、地下水资源、地热资源等。该方面的研究成果可为地下空间相关资源的识别与保护研究提供重要的参考价值。

高寒高海拔区大型光伏电站场地冻融侵蚀强度分区评价

当前大型光伏电场逐步向高寒高海拔地区发展,为准确评价高寒高海拔区的冻融侵蚀灾害对大型光伏电站安全运营的影响,依托高寒高海拔区某大型光伏电站工程,通过选取合适的环境因子开展研究区冻融侵蚀强度的初步计算,并耦合人类工程量化指标提出具有针对性与合理性的光伏场地冻融侵蚀强度评价模型,探讨了多环境因子和人类工程条件下的冻融侵蚀强度与其空间分布。结果表明,该光伏场址冻融侵蚀状况总体上属于中度侵蚀,其冻融侵蚀强度分布具有一定的集中性与空间分异性,且其空间分布格局主要受地形、气候和植被因素影响。同时,光伏电站的建设对场地冻融侵蚀强度具有一定的削弱作用,研究成果可为类似大型工程的冻融侵蚀评价提供参考和借鉴。

典型滨海平原城市地下空间地质适宜性评价

地下空间地质适宜性评价是城市地下空间资源开发利用的重要前提。滨海平原城市因其特定的城市类型,需建立特定的地质适宜性评价体系来指导地下空间地质适宜性评价。本文以我国典型滨海平原城市日照市为研究区,深入分析了影响地下空间开发的地质环境因素,提出了基于基础性地质和约束性地质条件的滨海平原城市地质适宜性评价指标体系,进一步采用经验分值法、熵权法和综合评价模型厘定了研究区浅层(0~15m)和次浅层(15~30m)地下空间地质适宜性分区。结果显示,评价指标中水位埋深、断裂带、地面沉降和海水入侵等对地下空间地质适宜性的影响较大。研究区浅层和次浅层地下空间地质适宜性以适宜和较适宜为主,约占研究区面积的90%,不适宜区域约占研究区面积的10%。

引江济淮工程江淮沟通段膨胀土物理力学特性分析研究

文章基于大型水利工程引江济淮工程实际,通过对引江济淮工程江淮沟通段的膨胀土土工试验数据进行整理,分析研究不同膨胀等级膨胀土相关物理性指标及物理力学性指标之间的关联性,并结合现场施工地质调查的土体特征,总结不同膨胀等级膨胀土地质特征差异性,可以为更好地了解该区域内的膨胀土特性提供参考。

煤矿采空塌陷区稳定性评价及地质灾害风险评估研究

为进一步探究煤矿采空塌陷区的更多细节特征,从而为治理工作奠定基础,以张双楼大型煤矿采空塌陷区为研究对象,基于层次分析法构建矿山地质环境的因子指标体系,结果显示沉陷区的地表沉陷影响最大的2个因素为开采厚度和顶板岩性,影响相对较小的因素为开采煤层和终采时间,高危险区主要分布在采煤活动频繁的矿区,而中等危险区则位于高风险区域的外围,在地质构造不稳定的区域也可能出现中等危险区,根据评价结果,提出应用“挖深垫浅”的工程模式,并综合应用多种措施,对矿区土地做到更好复垦效果。

基于AHP-EWM综合权重的矿山地质环境评价——以清镇铝土矿区为例

矿山地质环境评价往往受主观因素的影响较大。为提高评价的客观性和准确性,本文提出了一种基于耦合主观权重与客观权重的AHP-EWM综合权重的矿山地质环境评价方法。并以清镇市铝土矿区为例,利用遥感与地理信息系统技术,建立了3个层次、4个要素、14个影响因子的评价指标体系。基于综合权重相比主观权重或客观权重获取的矿山地质环境评分,矿山地质环境分区结果更能反映研究区矿山地质环境问题特征,可为清镇铝土矿区的地质环境管理和恢复治理提供依据。

黄土滑坡地质调查及综合治理方案优选——以秦安县王尹镇王庙村王家崖滑坡为例

黄土滑坡的易发性、突发性和危害性已严重威胁附近人类的生产生活。由于多种因素导致滑坡预测准确性难以保证,因此选择合理且经济的滑坡防治措施显得尤为重要。文章以秦安县王尹镇王庙村王家崖滑坡为研究对象,从滑坡形态、规模、结构、成因机理及稳定性评价等多角度全面地质调查与分析了黄土滑坡的地质灾害情况,提出4种防治备选方案,采用优化赋权法针对6个指标进行优选评价,最终确定前缘回填反压+排水工程方案为最合理的研究区滑坡防治方案。

某省历史遗留废弃矿山地质环境综合治理实例

随着社会经济水平的不断提升,矿山的地质环境随着人们开采力度的逐渐加大,自然环境与地质地貌遭受严重破坏,产生一系列的生态失衡问题,矿山地质环境问题现已引起了各级政府高度重视。本文简述某省历史遗留废弃矿山的现状,详细分析存在的环境治理问题,并就矿山地质环境生态修复提出了对应的治理措施,希望能够对该类废弃矿山的地质环境综合治理提供一定程度的借鉴。

生态环保视域下城市环境工程污水治理路径分析

在我国经济社会迅速发展、可持续发展理念深入人心的背景下,城市环境工程项目备受关注,而污水治理作为其中非常重要的内容,在治理策略和技术应用方面面临着诸多挑战。文章阐述了生态环保视域下城市环境工程污水治理的概念,分析了加强城市环境工程污水治理的意义,指出了当前城市环境工程污水治理存在的问题,包括基础设施不完善、技术落后、社会参与度低等,并结合实际对其路径进行深入探究。

阿尔及利亚In Salah油田CO_(2)地质封存示范工程的启示

阿尔及利亚In Salah油田CO_(2)地质封存工程是全球首个陆地具有工业规模的CO_(2)地质封存示范工程,具有断裂特征复杂、地质力学响应明显、监测方案多样等特点。通过对该示范工程进行解剖,分析了整个项目在地质特征、地质力学分析、注入方案、监测方案等方面的经验和教训,讨论了碳捕获、利用与封存(CCUS)示范工程面对的挑战和启示。结果表明:①断裂复杂的场地可用于CO_(2)地质封存,但CO_(2)注入前期需制定相应的监测方案,明确具体渗漏风险,后期在运行阶段进行调整;②基于CO_(2)地质封存的安全性考虑,定期进行风险评估,需对储层、盖层的地质和地质力学进行详细的表征,建立考虑安全性的地质-渗流-应力耦合模型;③合成孔径干涉雷达测量(InSAR)数据对于明确CO_(2)注入的地质力学响应非常有利,但需要与高精度的储层、盖层数据相结合。这对于开展“双碳”目标下CCUS示范工程具有重要意义,可以为国内今后开展CCUS或CO_(2)捕集或封存(CCS)大型示范工程提供思路和参考。

基于约束条件的深圳市南山区地下空间开发地质适宜性评价

地下空间资源是城市的重要资源之一,土地资源有限的深圳市亟需开展地下空间地质适宜性评价以指导地下空间开发利用。地下空间开发地质适宜性受多种地质因素制约,需采取恰当的评价体系与方法。文章以深圳市南山区为研究区,结合地质背景与深圳市地下空间资源利用规划,提出将约束地质因素作为一级评价指标的约束评价体系,并分别利用经验分值评价法和模糊综合评价法对常规体系和约束体系的浅层(0~15 m)和次浅层(>15~30 m)地下空间进行地质适宜性评价。结果显示:(1)相对于常规评价体系,约束评价体系提高了约束性地质因素的总体权重;(2)约束体系下地质环境适宜性差和不适宜区主要分布在断裂带、地质灾害高发区以及水源地区域,与研究区实际地质条件更为符合;(3)规划的地下空间重点开发区在开发利用过程中应该注意不适宜区因砂土液化引起的地层失稳、地面塌陷等问题,合理规避约束性活动断裂带区域岩体破碎、地下水富集等问题。研究可为深圳市南山区地下空间资源利用规划提供有力支撑。