基岩山区型城市地下空间资源评价方法

基岩山体地下空间的开发是山区城市增加土地供应的关键途径之一。以黄山市南部城镇群为研究对象,从盆地城市建设区浅层地下空间开发和山体地下空间硐室开发两方面需求以及开发特点出发,通过两种技术路线,在盆地区通过聚焦主要制约要素,采用负面清单法进行评价;基岩山区采用以构造活动影响和岩体自身特征为核心指标,考虑地下水、坡度等影响因子,构建评价体系,使用层次分析法-多目标线性加权法进行评价。将区域地质、工程地质调查成果融合解译,并利用ArcGIS软件构建评价单元和评估模型,形成基岩山区地下空间开发适宜性评价体系。盆地-山区组合评价成果的融合可有效支撑山区城市地下空间规划以及重要工程选址。

环境同位素在北京平谷盆地山前侧向补给研究中的应用

利用地下水水化学和同位素测试分析成果,结合区域地质、水文地质条件研究了平谷北山山区侧向补给情况和中桥水源地地区第四系松散孔隙水和下伏岩溶水关系。结果表明:研究区第四系松散孔隙水和基岩岩溶地下水均来源于大气降水,地下水化学类型均为HCO_(3)^(-)—Ca^(2+)·Mg^(2+)型;平谷北山山前基岩岩溶水侧向补给平原区第四系松散孔隙水和下伏岩溶地下水;通过D值估算得到中桥水源地第四系浅层地下水的山区岩溶水侧向补给和垂向降水入渗补给比例为57∶43;中桥水源地基岩岩溶水接受山区岩溶水侧向补给和第四系孔隙水垂向越流补给比例为87∶13。研究成果为平谷地区地下水资源量评价和地下水动力场数值模型的建设提供了关键参数,为区域地下水的合理开采和有序回补涵养提供了科学依据。

河南嵩县北部基岩山区地下水水化学特征和环境同位素特征分析

嵩县北部基岩山区位于熊耳山脉东段南部,地下水与地表水分布不均,为研究基岩山区地下水特征和补径排关系,指导缺水山区地下水找水工作,通过现场调查、地下水采样,测定不同水体中的水化学成分及环境同位素,分析其变化特征,判明地下水的补给来源及各含水层的相互联系。水化学和环境同位素研究结果表明,大气降水是研究区地下水的主要补给来源,人工开采是其主要的排泄方式;研究区基岩地下水化学特征较复杂,松散岩类孔隙水、浅(深)层半固结层裂隙孔隙水地下水以Ca^(2+)和HCO_3~–为主,属HCO_3-Ca型水;松散岩类孔隙水、浅层半固结层裂隙孔隙水含水层之间的水力联系较为密切,基岩裂隙水通过发育的导水构造断裂与现代水连接,均具有较好的开发利用价值,而深层半固结层裂隙孔隙水参与水循环的能力较弱,开采应持慎重态度。该研究成果为缺水山区地下水的合理开采利用提供了科学依据和数据支持。

浅析基岩山区水文地质学

基岩山区水文地质学是水文地质学的一个重要分支,基岩山区是地球关键带功能和调控研究的主要载体。基岩山区1∶5万水文地质调查与缺水山区地下水勘查正在推动这一学科的发展。通过实践反哺和文献统计法,认为基岩山区水文地质学当前存在概念模糊、编图原则不统一和引进吸收新知识不强3个问题;提出了基岩山区水文地质学的概念和内涵,认为地下水赋存理论、基岩山区水文地质编图和基岩山区地下水勘查的发展趋势,基本可以代表基岩山区水文地质学的发展方向,总体表现为单一方法向方法体系发展、单一图件向图系发展、反映地表浅层规律向揭露深部地质特征发展、解决供需向着眼未来发展等。认为加强水文地质定性要素的定量化数据转化、加大水文地质编图趋势预测的体视化研究和加快基岩山区水文地质学方法体系建设是基岩山区水文地质学发展的当务之急。

缺水基岩山区蓄水构造类型划分及其属性分析

近十多年来,服务脱贫攻坚的基岩山区找水打井工作充分运用并丰富了蓄水构造理论,但缺乏对其类型的统一划分和属性的深入分析。以蓄水构造为理论指导,考虑地貌汇水、岩性赋水、构造控水等控制因素,以构造为主控因素,综合地形地貌、地层岩性和植被发育及开发利用实际价值等因素,系统总结划分出缺水基岩山区水平岩层、单斜、褶皱、断裂、接触、风化壳、复合、洞藏等8类20型35式蓄水构造,并借鉴、结合新构造控水理论和地下水系统理论分析总结不同尺度、不同类型蓄水构造的共性特征,从蓄水构造空间组合特征、边界水文地质性质、水动力条件、尺度效应、控水共生特征、开发利用实际价值等方面,提出了岩性与地质构造的相关性、透水与隔水的相对性、汇水与蓄水的平衡性、尺度与系统的统一性、形成与改造的继承性和规模与目的的匹配性等蓄水构造属性。研究成果细化完善了缺水基岩山区地下水蓄水构造类型划分,总结提炼了蓄水构造属性特征,深化了对蓄水构造概念内涵的理解与认识。既进一步推动了基岩山区水文地质学的研究,也可为缺水区找水定井提供参考,并指导缺水区水资源可持续利用。

基岩山区大地电磁法TE和TM极化特征

在基岩山区进行大地电磁测深勘探,经常受到静态效应影响。地表电阻率不均匀或地形起伏使测深曲线不规则,断面等值线图上出现密集垂直分布的等值线,掩盖或混淆了实际探测目标体产生的异常,给资料解释带来很大的困扰。大地电磁测深矢量测量包含TE和TM极化模式信息,两种极化模式获得的ρyx和ρxy卡尼亚视电阻率曲线特征及相互关系与地下电性结构有关。研究各种静态效应对两种极化模式的测深曲线影响规律,总结两种曲线的组合特征,可以识别静态效应,分离干扰,准确获得地下地质构造的信息。实例证明基岩山区大地电磁法工作中,利用ρxy和ρyx卡尼亚视电阻率曲线异常特征和影响规律共同解释可以获得较好的地质效果。

岩溶山区浅层基岩滑坡失稳机理研究——以大方县金星组滑坡为例

岩溶山区浅层滑坡具有发育规律性差、前期变形迹象小、面小点多等特征,早期识别难度大,难以实现全面调查与监测,因此,对典型案例的成因机理进行研究具有重要意义。2016年7月1日贵州省大方县金星组发生滑坡,共造成23人死亡。金星组滑坡滑体厚度平均仅为4 m,总方量约9.5×104m3,属于典型的岩溶山区浅层基岩滑坡。研究认为,坡角大于岩层倾角的顺层坡体结构是滑坡发生的主要内在因素,而滑坡发生前的降雨入渗且无有效的排泄途径,导致坡体中的薄层泥岩发生泥化是金星组滑坡发生的直接触发因素。

北京地区地下水环境背景值选取方案初步研究

选择受人类活动影响较小的北京山区基岩水(包括泉水)和北京平原区隐伏基岩水进行取样测试,分析水质的影响因素及其分布演化规律。分析结果:一是地层岩性对水质起到一定的控制作用,不同岩性介质中的水质会有不同特点;二是运移时间长短的不同,会影响水质特点;三是人类活动对地下水的原始状况产生了较大的影响。故背景值的选取应尽量避开地层岩性、运移时间、人类活动的影响。基于上述认识,提出了本区地下水背景值选取的3种方案并进行了对比探讨,包括:(1)工业化之前的大气降水;(2)工业化之前的地下水;(3)当前水质最好的地下水。经综合分析研判,基于极限推理的方法,认为可参照工业化之前的大气降水水质浓度值作为地下水环境背景值,这在原理上更加符合背景值的含义,同时便于不同岩性区(包括第四系)统一对比,方便使用。通过资料收集,初步给出了一套可作为北京地区地下水环境背景值的主要离子浓度值,同时在有机指标方面也进行了分析探讨。

太行山前丘陵区基岩裂隙水赋存的非均一性和易疏干性特征

针对太行山东簏丘陵区地下水能否可持续开发利用问题,基于探采结合的大量深井抽水及水位恢复试验资料,采用量化对比分析方法,揭示了研究区基岩裂隙水赋存非均一性和开采易疏干性特征。研究结果表明,不仅不同井位区之间地下水赋存具有空间非均一性,而且,各井孔内的不同深度也存在明显差异:在抽水时间小于70min时段,ZKs-3井的水位降深大于ZKs-2井的降深;70min之后,随着抽水时间增加,ZKs-2井的水位降深大于ZKs-3井的降深,且二者之差逐渐增大,表明ZKs-2井位的含水系统上部富水性较强、下部富水性较弱,ZKs-3井位的含水系统上部富水性较弱、下部富水性较强。不同井位含水系统具有不同的开采易疏干性:随着抽水试验轮次的增加,ZKs-2井的最大水位降深和水位恢复所需时间依次增加,但每次水位都能完全恢复至初始水位状态;ZKs-3井的水位未能完全恢复至初始水位状态,且至初始水位的距离依次增大,但每次水位恢复至稳定状态所用的时间没有明显变化。因此,合理设计井的结构与布局是防止山丘区地下水疏干性开采的关键。

高密度电法与瞬变电磁法联合勘查河北承德地区基岩裂隙水

缺水基岩山区的找水定井难度较大,单一地球物理方法很难达到准确找水的目的。为了弥补高密度电法探测深度浅,受地形影响较大等问题,采用高密度电法联合瞬变电磁法对基岩山区地下水进行探测,高效经济地实现山区地下水资源精准勘查。在探讨高密度电法和瞬变电磁法的基本原理和联合探测可行性的基础上,介绍了联合探测的找水前提和依据,结合河北承德地区基岩山区地下水勘查的工程应用,讨论了地形对高密度电法的影响,分析了两种方法的联合探测结果,综合两者低阻异常对应区域最终确定了基岩裂隙含水区,并通过钻孔验证了综合地球物理技术在基岩山区找水的有效性,为今后在类似地质条件地区基岩裂隙水的勘查提供了理论和实践依据。

试论水文地质纲要图的涵意

随着按图幅开展的1:5万水文地质调查工作的推进,水文地质图的编制愈显重要。如何编制易读、准确的水文地质图是摆在水文地质工作者面前的一个课题。通过多年探索,笔者针对基岩山区提出了水文地质纲要图的概念与内涵,并在沂蒙山区1:5万水文地质图编制中进行了尝试和探索。结果表明,以地下水系统为对象的区域性水文地质纲要图作为水文地质图的镶图,可使读者从地下水系统角度掌握区域水文地质条件及地下水运动规律,并且有助于图幅内容的理解。

辽西严重缺水地区缺水原因及开发利用建议研究——以辽西凌源市为例

为研究辽西基岩山区严重缺水问题,以辽宁凌源地区为例,对缺水现状和原因进行分析,在此基础上对凌源市地不同地段地下水开发利用进行规划分区,并提出有益建议。结果可知:凌源市水资源严重不足,旱灾频繁,春旱概率达90%,缺水问题严重,缺水问题主要受自然因素、地质因素以及水资源开发利用技术等制约。针对凌源市乃至辽西山区典型的缺水状况及原因,根据不同地质、水文地质条件和开采条件,对该区域不同地段地下水开发利用进行规划和分区,为合理开发利用地下水资源及解决人畜饮用水问题提供依据,也为凌源市乃至辽西基岩山区地下水开发利用方向提供技术支撑。

基岩山区地下水系统图编制思路与方法初步研究

如何编制一张地下水系统图件现已逐步成为水文地质工作者关心的热点。基岩山区的地下水系统图件编制尚未有明确的参考规范,利用香溪河岩溶流域1∶5万水文地质调查成果,对基岩山区地下水系统编图进行研究,初步提出地下水系统图件编制的一些思路与方法,并尝试用地下水系统图件来更好地展现图幅区水文地质条件,对水文地质工作者具有重要的参考价值。

基岩山区找水与蓄水条件分析——以单斜和接触型蓄水构造为例

基于河南巩义抗旱找水工作,在分析基岩山区蓄水条件的基础上,对巩义地区分处两地的单斜蓄水构造和接触型蓄水构造进行分析,并采用物探和钻探方法进行验证,结果表明物探方法对基岩山区地层与含水情况具有一定的"透视"功能,为基岩山区找水工作提供了技术支持。其中物探所揭示的异常深度与实际层位之间呈现良好对应,两者的换算系数为0.75。两地单井涌水量的差异则体现出蓄水构造三要素的不可或缺性与同等重要性。在透水岩层与相对不透水岩层构成良好储水空间的同时,地下水的补给条件决定了单井涌水量的大小。

基岩山区矿坑涌水量预测中“富水系数法”可行性讨论

一些矿产资源勘探和核实报告常常采用所谓“富水系数法”来估算未来矿山开采的矿井涌水量,但该方法是否合理,一直是业内争议的问题。文章以有多年开采历史的煤矿山开采资料为基础,通过对矿井涌水量与煤炭开采量、开采面积、开采深度等的统计分析,探讨了矿井涌水量与上述因素之间的相关关系。研究结果表明,随着矿山开采的延续,矿井涌水量与煤炭资源的开采量之间并不呈简单的“线性关系”,从而得出采用所谓“富水系数法”来估算基岩山区矿山未来开采的矿井涌水量是不合理的结论。

测温法在基岩山区找水工作中的应用

常温下同一地区的地面水和地下水存在着一定的温度差异，这两种水体之间的渗透补给会使这种温差产生变化。本文提出的测温法就是基于这一变化特点，通过对山区河流水温的测量，推算出地下水向山区河流的排泄量，从而达到寻找地下水源，定量地评估地下水量的目的。

音频大地电磁法TE、TM极化模式在基岩山区地热勘查中的应用

在不同静态效应下,音频大地电磁法(Audio Magnetotelluric sounding,AMT)TE极化模式和TM极化模式视电阻率曲线具有不同特征。理论模型正演结果表明:TM极化模式受地形起伏影响相对较大;TE极化模式受地形起伏影响相对较小,在识别山区构造方面更具优势。实际应用案例中,通过对比同一剖面TE极化模式和TM极化模式的反演结果,结合地质与钻孔资料,发现TE极化模式与钻孔资料吻合较好,在识别山区构造带富水低阻异常方面异常清晰,效果显著。

遥感在长白山玄武岩覆盖区基岩填图中的应用

长白山地区地处吉林省东南部,属辽东-吉南成矿带的北东段,具有较好的找矿潜力,但限于大面积新生代玄武岩覆盖,传统地质找矿工作一直难有突破。为加大该区的地质研究程度,充分利用遥感覆盖范围广、获取信息量大、获取信息不受地面条件限制等特点,采用高分辨率数据和高程数据,通过总结区内玄武岩平台、火山锥和出露基岩在色调、地貌、水系和人文活动方面的组合特征,进行遥感解译,结合相关地质资料和野外验证填绘基岩地质图,为该区玄武岩盖下找矿提供基础地质信息,也为类似区域地质调查提供了遥感解译方法参考。