山东省岩溶塌陷发育特征及诱因分析

在归纳山东省岩溶塌陷时空分布规律的基础上,从基岩特征、覆盖层特征、水动力条件、外界扰动4个方面分别阐述多处主要塌陷区的背景条件及影响因素,分析其主要诱发因素。结果表明:山东省岩溶塌陷主要分布于济南、泰安、枣庄、临沂等6个地市,且近年来烟台、济宁等新发塌陷区的岩溶塌陷呈现加剧趋势;山东省岩溶塌陷主要发生在薄覆盖型岩溶区,地层以奥陶系马家沟群为主,其次是三山子组、寒武系炒米店组;岩溶塌陷区土层厚度均小于30 m,覆盖层结构类型以多元结构为主,其次为二元结构和一元结构,且由试验得出黏性土的抗塌性能与其含水率、孔隙比等物理力学性质有关;岩溶水的大幅度波动是塌陷发生的最主要因素,且岩溶地下水位在基岩面附近波动时最易引发塌陷。山东省岩溶塌陷区主要分布于各重要地下水水源地,地下水不合理开发利用引发的水位大幅下降或波动是主要人为诱因,莱芜铁矿区水位受矿区排水影响明显,另外在泰安市城区铁路三角区和东平县东王庄—西王庄运输线路的震动荷载也是另一重要人为诱因。

济南泉域岩溶含水介质发育特征研究

为了表征和刻画岩溶介质空隙结构的复杂性和非均质性,以济南泉域为例,基于岩心的计算机断层扫描图像、压汞实验结果和节理裂隙测量等数据,采用图像二值化处理、分形维数理论和数理统计方法,识别济南泉域岩溶含水介质结构特征,分析含水介质岩溶发育程度及其影响因素。结果表明:研究区内炒米店组、北庵庄组和三山子组a段为岩溶发育程度相对更好的含水层组;炒米店组优势节理集中,岩溶发育优于马家沟群的;炒米店组与三山子组a段的岩溶连通性更优,储水性更好;北庵庄组、三山子组a段的分形维数均明显大于其他层组的,岩溶发育程度分形指数评价均为非常发育;北庵庄组和炒米店组岩石相对溶解度较高,三山子组a段可溶性矿物含量较多,受水流侵蚀更易发育溶蚀裂隙、溶孔或溶洞。

视电阻率法在隐伏岩溶灾害调查中的应用

隐伏岩溶发育引起的地面塌陷和地裂缝等地质灾害频繁发生,提高勘查方法和解译精度在隐伏岩溶区灾害调查中尤为重要。视电阻率法数据处理、反演算法以及综合解译方法的进步为地质灾害调查提供了有力手段。本文引入视电阻率三维模型,结合二维剖面分析,对采集的视电阻率数据进行综合整理,丰富了数据处理方法,提高了数据模块关联性,有效提高了解译精度和地质模型契合度。结合钻探验证情况对泰安市桥沟地区隐伏岩溶塌陷区进行分析研究,通过隐伏岩溶发育区的视电阻率特征,分析岩溶发育范围和成因,为隐伏岩溶区灾害调查提供了良好的地球物理应用和参考价值。

泰安市城区-旧县水源地岩溶地面塌陷历程及影响因素分析

文章总结泰安市城区—旧县水源地内岩溶塌陷的发生发展历程,综合前人研究成果及最新的野外调查统计结果,对影响研究区岩溶塌陷的分布及影响因素进行了剖析,探明了岩溶塌陷的发育条件及诱发因素。结果表明:(1)研究区内岩溶塌陷主要发生在岩溶发育较强、断裂带附近、土层厚度小于30 m的区域;发生塌陷区域的土层结构以二元结构为主,其次是多元结构;塌陷大多发生在汛期,尤其是在大型降雨之后;(2)强烈的地下水开采活动引发的岩溶水大幅度波动是塌陷发生的最主要诱发因素,且岩溶地下水位在基岩面附近波动时最易引发塌陷;外界对土体的扰动也对塌陷有一定的影响,泰安城区旧镇铁路交汇处的塌陷与列车行车震动有密不可分的联系。综合分析以往岩溶塌陷的研究方向和程度,建议今后的研究重点应为塌陷过程演化监测与模拟、塌陷预警预报方法探索及数据库建设。

基于综合指数法的泰莱盆地岩溶塌陷风险性评价

泰莱盆地岩溶地面塌陷始发于20世纪60年代,至今岩溶塌陷地质灾害仍不断发生,造成了日趋严重的经济损失和社会影响。本文将泰莱盆地作为整体研究对象,在对工作区地质环境条件进行充分分析的基础上,选取了包括岩溶塌陷影响因子及能反应社会影响的易损因子(包括灾损敏感因子和抗损强度因子)在内的共计12项指标作为岩溶塌陷评价要素,建立了研究区风险性评价体系;然后,利用层次分析法(AHP)计算各评价要素的权重,结合已有资料绘制各指标分级图并分别赋值;最后,利用MAPGIS软件叠加计算风险性指标,依据风险性分级标准进行研究区岩溶塌陷风险性评价分级区划。结果表明:高风险区主要分布在泰安市城区火车站、訾家灌庄、东羊娄—旧县一带;莱芜市大王庄镇孤山—后枯河及铁矿区孟公清、泉河一带,这些区域多位于水源地周边或矿山企业排水区,高强度的抽排地下水是岩溶塌陷发生的最主要的致塌因素。

泰安市城区岩溶地下水水化学特征及成因分析

岩溶地下水是泰安市城区重要供水水源,近年来随着气候环境变化和人为活动的影响,岩溶地下水水化学特征日趋复杂,但其水化学特征及成因尚不明晰。为识别研究区地下水水化学特征、成因机制,本文采用数理统计方法、离子比值、水化学图解等方法,研究了该区岩溶地下水的水文地球化学特征。结果表明:研究区内岩溶地下水水化学类型主要为HCO_(3)-Ca型、HCO_(3)·SO_(4)-Ca型、HCO_(3)·SO_(4)·Cl-Ca型。地下水水化学成分主要受水岩相互作用控制,以溶滤作用为主,地下水中的Ca^(2+)、Na^(+)、HCO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)主要来源于方解石、白云石的碳酸盐岩及石膏、盐岩等蒸发岩的溶解,且存在逆向的阳离子交替吸附作用,导致Ca^(2+)含量增加,Na^(+)含量减少,人为活动影响导致地下水中Cl-、NO_(3)^(-)浓度增加。研究成果为研究区内岩溶地下水的合理开发与保护提供了依据。

基于GIS分析的泰安市地质灾害风险评价

泰安市地处鲁中山区,山地丘陵广泛分布,崩塌、滑坡、泥石流和岩溶塌陷等地质灾害较为发育。本次研究依托新一轮1∶5万地质灾害风险普查,基于ArcGIS平台空间分析功能对高精度DEM、构造、工程地质和水文地质、降雨及植被等数据分析和提取,利用信息量法和层次分析法分别对崩滑泥石流和岩溶塌陷易发性评价,以降雨作为危险性评价因子,综合考虑人口和经济因素选择用地类型作为易损性条件进行风险区划,最终划分为地质灾害风险高、中、低3个等级,为今后有效开展自然灾害综合防治、衔接国土空间规划和保障经济社会可持续发展提供基础依据。

鲁中地区泰安-莱芜断陷盆地地下水水质安全性评价

地下水水质安全性评价是地下水资源保护的关键环节。为了阐明鲁中泰安-莱芜断陷盆地地下水水质安全性,本次研究系统评价研究区地下水水质现状、水质变化趋势和地下水污染风险,并以此为基础开展地下水污染预警分级,揭示地下水水质安全性。评价结果显示,研究区内地下水污染预警等级分为巨警、重警和中警3个级别。其中,巨警区占研究区总面积的21%,表明该区地下水水质极不安全;重警区占研究区总面积的26%,主要分布在巨警区外围约5km范围,地下水水质不安全;其他地区为中警区,占研究区总面积的53%,地下水水质临界安全。该研究可为鲁中地区泰安-莱芜断陷盆地地下水资源保护及合理开发利用提供有力支撑。

基于综合地球物理方法的隐伏线性构造探测

地球物理勘探技术经过多年的发展,方法越来越多,技术越来越成熟,其在水文地质、矿产勘查中的地位与作用也越来越明显,而隐伏线性构造作为重要的导矿、导热、导水空间,一直是地质工作的重点和难点.研究以综合地球物理方法在山东省某第四系覆盖区的应用效果为例,对不同物探方法的应用效果做了对比分析,并进行了综合解释和成果推断.项目在隐伏区开展了音频大地电磁法、电阻率测深法、联合剖面法和高密度电阻率法探测,通过综合分析不同方法得到的视电阻率分布特征确定了断裂的位置及产状,划分了工作区的地层结构,为地热井的选址和结构设计提供了可靠的地球物理依据.结果表明,采用合适的综合地球物理方法,可在一定程度上减小数据反演的多解性和误差,提高隐伏线性构造探测的准确性和成功率.

泰安旧县水源地地下水位动态特征及可开采量研究

泰安市城区水资源供需矛盾突出,地下水资源开采引发了岩溶塌陷等地质环境问题,亟需查明岩溶塌陷生态水位约束下水源地的允许开采量,确定水源地最优取水方案。以旧县水源地1980—2021年的地下水位、年降水量、地下水开采量、岩溶塌陷等数据为基础,探讨人类活动对水源地地下水位的演变的影响因素,分析发生岩溶塌陷的地下水临界水位。基于Modflow-GWM软件构建泰安城区-旧县岩溶水系统流动与管理耦合模拟模型,探讨防止岩溶塌陷发生的地下水允许开采的资源量。结果表明:(1)孔隙水水位年内动态受降水影响明显,呈现“降水-补给”型特点;岩溶水水位变化呈“枯低丰高”的特征,水位动态变化属降水入渗-开采型;(2)旧县水源地地下水位自1980—1990年呈现大幅下降,1990—2003年岩溶地下水位基本呈现波动下降,2004年后水源地地下水位上升较为明显;(3)研究水位动态与岩溶塌陷关系得出,防止发生岩溶塌陷的水源地临界水位为108 m,处于岩溶含水层顶板以上2 m;(4)通过地下水管理模型,确定在临界水位时模拟区岩溶水可开采量为8.2~8.5万m^(3)·d^(-1),其中旧县水源地可开采资源量为3.2~3.5万m^(3)·d^(-1)。