环境同位素在水文地质和环境地质研究中的应用

氢和氧的稳定同位素作为水起源的标记业已成为水文地质学和环境地质学的重要工具，被用来定量评价自然界的许多水文地质学和环境地质学过程。但是，难点是标记的确定，^14C作为时钟可用于测定地下水年龄。然而，放射性碳是一个难于掌握的工具。困难是确定补给水到达潜水面时^14C的初始放射性。

青藏高原构造混杂岩带的孕灾地质基因与重大工程地质问题研究

孕灾地质基因是指一定区域所具有的促进地质灾害孕生的内在关键因素。板块构造混杂岩带所处的特殊构造部位决定了其复杂的演化过程和特殊的地质基因。本文在梳理青藏高原构造混杂岩带地质特征的基础上,总结分析了其孕灾地质基因,包括活跃的地质构造、复杂的水热条件、混杂的岩性组合、特殊的蚀变软岩和构造岩溶导水通道等,是引发重大地质灾害和工程地质安全风险的根源。结合典型案例,剖析了构造混杂岩带大型滑坡的成因类型主要有三大类:构造控制型、泥质软岩控制型和蚀变蛇绿岩带控制型,其中蚀变蛇绿岩带是构造混杂岩带最具特色的易滑地质结构,具有典型的地质构造与特殊岩性联合控制特征。构造混杂岩带隧道工程变形破坏主要有塌方、水平收敛、环向收敛、底鼓和错断等五种模式,黏土化蚀变软岩的不良工程特性是制约构造混杂岩带隧道围岩稳定性的重要因素。针对传统的工程地质理论和灾害风险防控技术难以适应构造混杂岩带大规模工程建设面临的挑战,提出了有待深入研究的关键问题和防灾减灾策略。

矿区水文地质研究进展及中长期发展方向

矿区水资源保护和矿山防治水这两个互相矛盾又紧密联系的问题给传统的矿山水文地质学带来了更多的挑战和机遇,迫切需要新理论、新技术的发展。为了更好的实现矿区未来地下水资源的开采、利用与保护以及采煤安全和区域水资源可持续利用,本文选择长治盆地为重点研究区,从采动引起的覆岩移动入手,在资料分析的基础上,采用相似材料模拟、综合物探、野外监测、现场注(压)水试验的方法,运用水文地质学原理研究了采煤引起含水层结构变异厚度及其渗透性变化特征;在此基础上,以长治盆地集中开采区水文地质条件和野外监测数据为基础,建立了区域地下水流场三维动态模拟试验台,为研究含水层结构变异后的地下水循环机理和水资源重新分布提供技术支撑;本文同时指出了我国矿山水文地质研究目前存在的问题和面临的挑战,分析了矿山水文地质学科的发展趋势,展望了未来相关分支学科和关键核心技术的发展方向与前景。

三维水文地质建模技术研究综述

从空间数据模型、模型的构建方法、复杂地质体建模及应用三维水文地质模型进行地下水数值模拟等几个方面论述了三维水文地质建模技术的发展和研究现状,分析了目前三维水文地质建模技术的难点和不足;对未来三维水文地质建模技术的发展提出了建议;得出虽然目前一些难点和不足限制着三维水文地质建模技术的发展和应用,但由于水文地质行业对可视化及定量化的迫切需求及建模理论和建模技术的提高,其在水文地质行业中将发挥越来越重要的作用;最后,指出了针对不同应用的指导性质的概化原则、方法及标准体系的研究是未来专业水文地质工作人员重点研究的方向之一。

近年来国外水文地质研究综述

水文地质学在资源、环境等问题中发挥着重要作用。经过对近年来水文地质论文的统计与研究,介绍了国外水文地质的研究动态,论述了水文地质研究趋势。水文地质学在很多方面都有所发展,现重点综述了水文地质学在地质学中地位和重要性,其中的新生长点有环境地质、区域水文地质学等。并总结了以地下水资源评价和保护为目的的新技术和方法研究趋势。

人工内分泌网络模型在水文地质参数研究中的应用

传统方法在计算含水层渗透系数的过程中通常面临着不均匀系数C难以确定、对研究区水文地质条件较为依赖等困难。通过分析和概括内分泌系统独特的信息处理功能,构建了人工内分泌网络模型。在详细介绍模型算法和计算步骤的基础上,将其应用到华北平原滹沱河冲洪积扇前缘,根据孔隙度及粒度分布特征对含水层渗透系数进行预测,并与传统的经验公式Beyer法和Slichter法进行对比。计算结果表明:Beyer法的预测精度最低,其相对误差主要集中于0.078～1.342;Slichter法的预测精度有所提高,但对于渗透系数极端值的预测仍存在较大误差,相对误差主要集中于0.046～0.643;人工内分泌网络模型具有较高的预测精度,其相对误差主要集中于0.006～0.420。与传统经验公式相比,人工内分泌网络模型具有较高的计算精度和良好的通用性,且能够直接计算出含水层的垂向渗透系数,无需后期的数据验证。

国内水文地质三维可视化现状研究

水文地质学本身是三维科学,以往受技术的限制,对水文地质现象和规律的刻画只能通过二维图件,对空间信息采取隐含的存储和表达方式,使得水文地质分析工作变得十分抽象。三维可视化可直观再现水文地质现象和规律的空间特征,同时可辅助水文地质专家进行可视化分析研究,工作效率将大大提高。笔者对水文地质三维可视化技术研究和应用现状进行分析,总结了目前国内主要的研究方向和应用领域,阐述了未来的发展前景。

华北平原三维水文地质建模及其可视化研究

通过对华北平原地质及水文地质条件、可供三维建模的信息进行分析后,提出一种基于剖面数据的多源信息建模方法,以此来建立华北平原三维水文地质模型。该方法不但为水文地质行业的三维建模提供了参考,也为区域性、地质状况复杂、钻孔资料欠缺地区的三维地质建模提供了借鉴。实践证明该方法是可行的。

基于多源数据的弱透水层水文地质参数反演研究--以呼和浩特盆地某淤泥层为例

弱透水层是含水层系统的重要组成部分,其水文地质参数的准确获取一直以来都是研究难点,传统室内试验难以克服应力状态及环境变化对土层参数的影响,因此如何在原位状态下评价其水文地质参数有着重要意义。选取呼和浩特盆地某淤泥层为研究对象,基于抽水试验和溶质运移试验获得的多源数据,采用基于控制体积有限差分法的非结构化网格(Unstructured Grid)方法,建立三维地下水流-溶质运移耦合模型,对弱透水层水文地质参数进行反演。结果显示:模型计算的抽水井中水位和溶质浓度变化规律与实际观测数据能够较好拟合,模型识别出的抽水含水层渗透参数(4.8 m/d)与通过解析法计算得出的结果(4.17 m/d)相近,建立的数值模型符合实际水文地质条件;反演得到淤泥质弱透水层垂向渗透系数为1.2×10^(−4) m/d、储水率为1.0×10^(−5) m^(−1)。基于多源数据的参数反演方法可为弱透水层参数研究提供借鉴。

基于“海绵体”原位试验的环境地质适宜性评价及应用--以河南省新乡市为例

海绵城市是针对城市建设中解决城市雨洪问题提出的生态理念,其本质是通过渗、蓄、净、排等手段解决城市水资源问题的综合治理.本研究从环境地质条件出发,考虑海绵城市建设中地质体的海绵属性,开展研究区原位双环渗水试验和工程钻孔,针对原始海绵地质条件的降雨入渗最大深度和地表土体渗水速度进行分析,提出海绵渗水、海绵蓄水两个指标.该指标可有效表示及概括海绵城市建设中环境地质适宜性,易得易懂,具有较强的普适性,易于推广.最后以中国中部城市新乡市为例,进行海绵城市建设环境地质适宜性评价.

西北地区地下水的地质生态环境调节作用研究

针对西北干旱区特定的生态环境条件 ,通过凝结水对沙生植物作用的分析以及地下水位埋深对植物生长和土壤盐渍化影响的分析 ,探讨了地下水对生态环境的控制作用 ,认为地下水埋深及包气带水分运动状况 ,是主要生态环境指标 ,保持合理的生态地下水位是防治植物死亡和土地荒漠化的关键 ;维持适度的地下水位埋深 ,可以控制土壤水盐运移和均衡 ,达到改良土壤和改善地质生态环境的目的。文中还探讨了塔里木河和玛纳斯河流域水资源开发利用对生态环境的影响。

山西太原晋祠—兰村泉水复流的岩溶水文地质条件新认识

晋祠泉和兰村泉是山西著名的岩溶大泉,受自然条件变化和人类活动的影响,两个泉于20世纪末相继断流。针对山西省政府提出的要使晋祠、兰村泉水复流的生态修复目标任务,文章在泉域水文地质调查基础上,就泉水复流密切相关的四个关键性岩溶水文地质条件问题开展研究并提出了新认识。核实了目前划定的晋祠—兰村泉域边界,依据最新资料对现行的晋祠、兰村泉域边界提出了7处修正,修改后晋祠泉域面积由2 030 km2变为2 713 km2,兰村泉域面积由2 500 km2变为2 614 km2。汾河二库在蓄水后库区的主体部分划归到晋祠泉域而非兰村泉域,其渗漏补给是造成近年来晋祠泉域区域岩溶地下水位大幅回升的主要原因。确定了晋祠泉域内盘道—马家山断裂带是一个岩溶水强富水带,也是岩溶地下水从北部中、上寒武统含水岩组向南部中奥陶统含水岩组的转换带。圈定了晋祠泉域:玉门河南峪村—杜儿平煤矿东侧—官地矿与白家庄矿交界处—龙山—明仙村东—晋祠泉的岩溶地下水强径流带。这些认识是开展晋祠—兰村泉域岩溶地下水资源评价、地下水开发管理和保护的基础,更是制定晋祠、兰村泉水复流方案的重要依据。

地下水封储油库库址的水文地质工程地质问题

将石油储存于地下水封洞库是建设大型石油储备基地的重要发展方向。由于建设地下水封储油洞库的地质条件、设计和施工的复杂性,为满足建设的安全性和经济性,需要综合考虑水文地质、工程地质、环境地质问题。文章考虑了建设地下水封油库的原则和外部依托条件,特别针对库址选择时应注意的水文地质、工程地质问题,提出了相应的认识。

川西含油气拗陷上三叠统含水系统和水文地质期的划分和定位

本文通过沉积环境、岩性组合、水化学、碳同位素等的论证,将川西拗陷上三叠统划分为须家河组须二段、四段、六段3个主要含水系统,须一段、三段、五段3个相对隔水系统;通过地壳运动、水动力条件、地球物理场等论证了各含水系统经历的水文地质期的次数和型式。"统序"和"期序"的建立,从宏观上构建了深层水形成演化的模式,为深层水及其与聚气成藏之间规律性联系指示了研究的思路、途径和方向。

呼和浩特市大青山山前倾斜平原地质环境问题形成机理研究

长期地下水超采,导致呼和浩特市大青山山前倾斜平原浅层地下水疏干,深层承压水水位持续下降,局部地区承压水转为无压水等地质环境问题。利用呼和浩特市城区地下水开采量资料、地下水位动态监测资料以及呼和浩特市水文气象数据,结合该市城市社会经济发展状况,通过自然因素和人为影响两个方面对其地质环境问题产生机理进行总结分析。山前倾斜平原含水层结构的特殊性及自然条件的改变为呼和浩特市地质环境问题的发生提供了可能;承压水开采量的增大及山前侧向径流补给的减少是地质环境问题的发生的决定性因素;双层结构承压水对浅层水的山前侧向径流补给的袭夺,加速了大青山山前地质环境问题的形成和发展。

神府矿区煤炭开发面临的地质生态环境问题及对策研究

神府矿区蕴藏极其丰富的煤炭资源，已探明地质储量2300×10^8t，占全国总储量的1／3，煤层稳定，埋藏浅，适宜于现代化大规模集中开采，是中国21世纪优质清洁的动力和气化用煤。该区地处干旱-半干旱过渡地带，北邻毛乌素沙漠和库布其沙漠，南接黄土丘陵沟壑区，生态环境极其脆弱。而大量的煤炭开发又对地质生态环境造成影响，使本已十分脆弱的生态环境破坏更加严重。本文在分析研究该区地质水文地质背景基础上，阐明了煤炭开发面临的5个地质生态环境问题，并通过大量研究提出了“含水层再造”技术、人工回补建立地下水库等8种保护地质生态环境的对策。

应用水文地球化学方法分析郑家泉域水文地质条件

本文利用钻孔水化学数据和地球化学模拟方法,分析了郑家泉泉域基岩裂隙含水层各钻孔之间的水力联系和地下水补迳排特征。研究表明泉域北部的基岩裂隙含水层为条带状分布,到南部逐渐混合,郑家泉水的补给源主要来自西部和北部。

基于最频值法直线图解水文地质参数

由抽水试验数据应用计算机进行直线图解水文地质参数时,拟合直线的方法是基于最小二乘理论,但该方法易受异常值影响,拟合结果常常不理想,从而导致求解的参数值误差较大。相比最小二乘法,基于信息损失最小化的最频值算法对异常值不敏感,是一种更为稳健的算法。本文将最频值算法与直线图解法耦合,推导出了求解导水系数和贮水系数的新公式。最后,通过MATLAB环境下自行编制的程序,以一个抽水试验为例,对两种直线图解法进行了对比。结果表明,基于最频值算法的直线图解法求参结果更准确可靠。

神东煤炭基地1:50000活鸡兔幅矿区水文地质图数据集

本数据集在1:50 000活鸡兔图幅内综合应用了遥感、地面调查、物探、钻探,以及水化学同位素等多种方法进行数据采集,共完成2期遥感数据解译800 km^2,地面调查点377个,丰水期、枯水期地下水水位统测240点次,抽水试验10组,水体样品采集共计127组,水文地质钻探累计进尺600 m。本数据集细化了工作区内第四系孔隙含水层、白垩系洛河组孔隙-裂隙含水层富水等级,填补了侏罗系安定组、直罗组水文地质信息的空白;同时,加入了与采煤相关的次生环境地质要素,并首次将浅层含水层疏干区较为准确地勾画出来,还建立了采煤影响下的地下水的循环模式,突出了矿区水文地质调查的特色。本数据集为矿区水文地质调查工作的规划、部署与总结提供常态化支持,对保障国家能源安全、生态安全具有重要的现实意义。

地质环境中挥发性有机污染研究现状

有机化工产品的广泛使用和不当排放,造成越来越严重的环境有机污染。其中,地质环境有机污染研究,尤其是地下水有机污染调查和研究广泛开展。详细介绍了国内外关于有机污染尤其是挥发性有机污染的研究现状,认为目前该方面的研究主要侧重于地下水中有机污染方面,非饱和带中挥发性有机污染及土、孔、水共存的特性对其该种运移的影响研究则正在广泛兴起,并正在成为有机污染研究的一个重要的方向。