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, 最新更新时间 , doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202304011
摘要:
清洁能源开发利用是当前全球可持续发展共同关注的资源环境问题。干热岩（hot dry rock，HDR）指埋藏于地球深部，内部不存在或仅存在少量流体，温度高于180 °C的异常高温岩体，作为未来人类可持续利用的重要战略可接替清洁能源，其开发利用备受关注。文章旨在梳理总结国内外典型干热岩勘查与开发利用进展的基础上，对干热岩资源研究方向提供几点思考，希望对我国未来干热岩勘查与开发工作起到有益参考借鉴作用。自20世纪70年代提出干热岩概念以来，世界各国开展了多处勘查开发工程探索，在取得大量理论技术突破的同时，也存在不少失败的案例。虽然全球投入建设的干热岩开发工程数量总体上不断增加，为干热岩勘查开发积累了宝贵经验，但是迄今为止尚未建造有商业规模的储层，由于缺乏持续经费支持、水力压裂诱发微地震等问题，多数被迫终止。目前来看，全球干热岩开发正逐渐进入新的探索阶段，欧美各国纷纷加强相关基础理论和技术攻关。我国近年来在干热岩资源调查评价和勘查开发取得了重要阶段性成果，编制了中国大地热流值、居里面深度、控热构造等系列基础图件，初步估算了我国陆域干热岩资源潜力，并在青海共和、福建漳州、广东惠州、河北马头营、山西大同、江苏兴化等地区相继开展了干热岩勘查开发探索。其中，青海共和盆地恰卜恰地区在4 000 m深探获超过200 °C的高温干热岩体。2019年在青海共和启动我国首个干热岩勘查试采示范工程建设，2020年完成干热岩储层规模化建造，有效改造体积超千万立方米，并于2021年实现试验性发电并网，在干热岩深部探测、高温硬岩钻探、规模化储层建造、循环连通、有机朗肯循环发电等方面取得了系列基础成果，推动了我国干热岩在勘查开发方面的实质性进展。总体来看，全球干热岩勘查开发取得了长足进展，实践证明干热岩资源是一种十分有发展前途的绿色能源，未来有望成为全球源源不竭的能源支撑。然而，干热岩现有开发利用路径及其配套技术、装备与商业化开发预期相比还存在较大差距。我国干热岩资源开发尽管实现了从“0”到“1”的突破，但距离国际水平还有较长的路要走，仍需要在高温硬岩钻完井、深部储层精细刻画、安全规模化储层建造、高效换热取热等方面推动颠覆性技术创新，破解规模化、经济性开发难题。
清洁能源开发利用是当前全球可持续发展共同关注的资源环境问题。干热岩（hot dry rock，HDR）指埋藏于地球深部，内部不存在或仅存在少量流体，温度高于180 °C的异常高温岩体，作为未来人类可持续利用的重要战略可接替清洁能源，其开发利用备受关注。文章旨在梳理总结国内外典型干热岩勘查与开发利用进展的基础上，对干热岩资源研究方向提供几点思考，希望对我国未来干热岩勘查与开发工作起到有益参考借鉴作用。自20世纪70年代提出干热岩概念以来，世界各国开展了多处勘查开发工程探索，在取得大量理论技术突破的同时，也存在不少失败的案例。虽然全球投入建设的干热岩开发工程数量总体上不断增加，为干热岩勘查开发积累了宝贵经验，但是迄今为止尚未建造有商业规模的储层，由于缺乏持续经费支持、水力压裂诱发微地震等问题，多数被迫终止。目前来看，全球干热岩开发正逐渐进入新的探索阶段，欧美各国纷纷加强相关基础理论和技术攻关。我国近年来在干热岩资源调查评价和勘查开发取得了重要阶段性成果，编制了中国大地热流值、居里面深度、控热构造等系列基础图件，初步估算了我国陆域干热岩资源潜力，并在青海共和、福建漳州、广东惠州、河北马头营、山西大同、江苏兴化等地区相继开展了干热岩勘查开发探索。其中，青海共和盆地恰卜恰地区在4 000 m深探获超过200 °C的高温干热岩体。2019年在青海共和启动我国首个干热岩勘查试采示范工程建设，2020年完成干热岩储层规模化建造，有效改造体积超千万立方米，并于2021年实现试验性发电并网，在干热岩深部探测、高温硬岩钻探、规模化储层建造、循环连通、有机朗肯循环发电等方面取得了系列基础成果，推动了我国干热岩在勘查开发方面的实质性进展。总体来看，全球干热岩勘查开发取得了长足进展，实践证明干热岩资源是一种十分有发展前途的绿色能源，未来有望成为全球源源不竭的能源支撑。然而，干热岩现有开发利用路径及其配套技术、装备与商业化开发预期相比还存在较大差距。我国干热岩资源开发尽管实现了从“0”到“1”的突破，但距离国际水平还有较长的路要走，仍需要在高温硬岩钻完井、深部储层精细刻画、安全规模化储层建造、高效换热取热等方面推动颠覆性技术创新，破解规模化、经济性开发难题。
, 最新更新时间 , doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202209010
摘要:
储层压裂阶段，对近井渗透率的高效评估是分析压裂效果、更新压裂方案的重要环节。但受技术或成本制约，目前仍然缺少深部储层近井渗透率原位测算方法。借助于压裂施工过程的间歇性注入和返排泄压环节，提出一种依托压裂施工过程的单井注抽示踪试验工艺，以及基于数值求解和解析解的两种渗透率估算方法，实现了低成本条件下深部储层渗透率原位测试。将该套方法体系应用于实际增强型地热系统场地，结果显示：在单井注抽试验示踪剂突破曲线不完备条件下，通过数值方法仍然能够合理地估算近井渗透率（0.8 D），但方法计算效率较低；而在示踪剂突破曲线相对完备条件下（即监测得到示踪剂浓度峰值），可采用解析法快速估算渗透率（0.25 D）；但由于解析法中未能精确考虑井筒内部长距离示踪剂迁移过程和储层内部弥散作用对示踪剂突破曲线的影响，计算精度相对较低。然而，通过数值方法和解析方法估算近井渗透率处于同一数量级，表明解析法仍可以作为渗透率原位快速估算的一种有效手段。文章提出的单井注抽试验工艺和数据解释方法体系为深部储层渗透率原位测试提供了一种新的途径。
储层压裂阶段，对近井渗透率的高效评估是分析压裂效果、更新压裂方案的重要环节。但受技术或成本制约，目前仍然缺少深部储层近井渗透率原位测算方法。借助于压裂施工过程的间歇性注入和返排泄压环节，提出一种依托压裂施工过程的单井注抽示踪试验工艺，以及基于数值求解和解析解的两种渗透率估算方法，实现了低成本条件下深部储层渗透率原位测试。将该套方法体系应用于实际增强型地热系统场地，结果显示：在单井注抽试验示踪剂突破曲线不完备条件下，通过数值方法仍然能够合理地估算近井渗透率（0.8 D），但方法计算效率较低；而在示踪剂突破曲线相对完备条件下（即监测得到示踪剂浓度峰值），可采用解析法快速估算渗透率（0.25 D）；但由于解析法中未能精确考虑井筒内部长距离示踪剂迁移过程和储层内部弥散作用对示踪剂突破曲线的影响，计算精度相对较低。然而，通过数值方法和解析方法估算近井渗透率处于同一数量级，表明解析法仍可以作为渗透率原位快速估算的一种有效手段。文章提出的单井注抽试验工艺和数据解释方法体系为深部储层渗透率原位测试提供了一种新的途径。
, 最新更新时间 , doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202207046
摘要:
随着城市工程建设的发展，建筑工程事故问题愈发突出，采用传统方法求取的岩土参数区间无法满足实际工程需要。基于无监督学习思想，选取工程性质较差的泥炭质土，结合工程经验选用8个物理指标作为输入集，利用主成分分析（PCA）算法实现多样本多参数去耦合的降维处理，得出各物理指标相关性及敏感度，结合其相关性及敏感度赋予不同埋深泥炭质土物理指标的综合评价值。利用k-means聚类分析泥炭质土物理指标、综合评价值及工程特性之间关系，为岩土参数选取提供理论基础。采用监督学习方法——BP神经网络算法分析无监督结果，验证（PCA—k-means）算法模型的合理性。将通过聚类分析得到的正态样本利用多种截尾法优化，得到可靠取值区间，并将取值结果与实际工程取值比较，验证该模型工程参数取值合理性。该算法模型具有较好的工程应用价值，所得研究结果可为工程勘察、设计、施工参数取值提供参考，也能为岩土参数取值分析提供新的分析方法。
随着城市工程建设的发展，建筑工程事故问题愈发突出，采用传统方法求取的岩土参数区间无法满足实际工程需要。基于无监督学习思想，选取工程性质较差的泥炭质土，结合工程经验选用8个物理指标作为输入集，利用主成分分析（PCA）算法实现多样本多参数去耦合的降维处理，得出各物理指标相关性及敏感度，结合其相关性及敏感度赋予不同埋深泥炭质土物理指标的综合评价值。利用k-means聚类分析泥炭质土物理指标、综合评价值及工程特性之间关系，为岩土参数选取提供理论基础。采用监督学习方法——BP神经网络算法分析无监督结果，验证（PCA—k-means）算法模型的合理性。将通过聚类分析得到的正态样本利用多种截尾法优化，得到可靠取值区间，并将取值结果与实际工程取值比较，验证该模型工程参数取值合理性。该算法模型具有较好的工程应用价值，所得研究结果可为工程勘察、设计、施工参数取值提供参考，也能为岩土参数取值分析提供新的分析方法。
, 最新更新时间 , doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202212020
摘要:
经典的地下水渗流理论是基于水均衡原理建立的，无法解释天然地震活动等外部荷载引起的井水位变化现象，也不利于深入认识地下水渗流运动在各种环境地质灾害中的作用。针对这一问题，基于流固耦合的动力学理论构建了地震波应力驱动承压含水层孔隙压力变化的数学模型，借助软件Comsol实现了对模型的有限元数值求解及影响因素分析，利用Cooper理论反演出井水位的变化特征，并将结果与强震引起川滇地区井水位的变化特征进行对比。结果表明：当地震波荷载作用于承压含水层时，孔隙压力会表现出与地震波同周期的振荡变化特征，且地震波振幅、频率以及水力坡度对孔隙压力的变化特征影响显著。地震波荷载施加初期，孔隙压力迅速增大，随后含水层中的部分水会被缓慢排出，荷载压力逐渐转移到颗粒骨架上，孔隙压力的变化速率随之变缓并趋于新的平衡。井水位变化特征与孔隙压力密切相关，其振荡周期与变化形态与孔隙压力相一致，幅度不同，总体上表现出振荡上升且趋于稳定的变化特征，与川滇地区观测到的井水位变化形态基本相同。该成果对于应力作用下地下水渗流运动理论的建立和完善具有宝贵的探索意义，可以丰富和拓展传统地下水动力学和经典流固耦合理论的研究思路和应用领域。
经典的地下水渗流理论是基于水均衡原理建立的，无法解释天然地震活动等外部荷载引起的井水位变化现象，也不利于深入认识地下水渗流运动在各种环境地质灾害中的作用。针对这一问题，基于流固耦合的动力学理论构建了地震波应力驱动承压含水层孔隙压力变化的数学模型，借助软件Comsol实现了对模型的有限元数值求解及影响因素分析，利用Cooper理论反演出井水位的变化特征，并将结果与强震引起川滇地区井水位的变化特征进行对比。结果表明：当地震波荷载作用于承压含水层时，孔隙压力会表现出与地震波同周期的振荡变化特征，且地震波振幅、频率以及水力坡度对孔隙压力的变化特征影响显著。地震波荷载施加初期，孔隙压力迅速增大，随后含水层中的部分水会被缓慢排出，荷载压力逐渐转移到颗粒骨架上，孔隙压力的变化速率随之变缓并趋于新的平衡。井水位变化特征与孔隙压力密切相关，其振荡周期与变化形态与孔隙压力相一致，幅度不同，总体上表现出振荡上升且趋于稳定的变化特征，与川滇地区观测到的井水位变化形态基本相同。该成果对于应力作用下地下水渗流运动理论的建立和完善具有宝贵的探索意义，可以丰富和拓展传统地下水动力学和经典流固耦合理论的研究思路和应用领域。
, 最新更新时间 , doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202211076
摘要:
针对位于干旱-半干旱气候带的中国北部矿区生态修复过程中重构层状土壤水分运移规律研究较少的问题，本研究通过设置不同层状结构土壤进行水分运移入渗试验，监测土壤剖面水分变化，采用Hydrus-1D模拟降雨入渗过程，从土壤水分、水势和水通量3个方面揭示层状土壤水分运移特征，并基于优化后的模型进行情景模拟，探究夹层特征对浅层土壤水分阻滞的影响。研究结果表明，夹层明显改变了土壤水分的分配与运移过程，土壤水势在夹层界面连续分布，而土壤水分在夹层界面发生突变；虽然黄土夹层和风化砂岩夹层都阻滞了土壤水分的下渗，但其阻滞原理不同，前者表现为黏质夹层渗透性能差导致夹层以上土壤水分滞留，后者归因于粗质夹层土壤质势小造成水分持留在上部黏质土壤中；根据不同夹层属性的情景模拟结果，提出在风积沙40 cm深度处设置20 cm厚的黄土夹层有利于提高夹层以上土壤水分以供植被的利用。研究探明了风积沙区充填黄土对土壤水分运动的影响，并为土壤类型以风积沙和黄土为主的陕北榆神矿区在生态修复中的土壤重构方式提供了参考依据。
针对位于干旱-半干旱气候带的中国北部矿区生态修复过程中重构层状土壤水分运移规律研究较少的问题，本研究通过设置不同层状结构土壤进行水分运移入渗试验，监测土壤剖面水分变化，采用Hydrus-1D模拟降雨入渗过程，从土壤水分、水势和水通量3个方面揭示层状土壤水分运移特征，并基于优化后的模型进行情景模拟，探究夹层特征对浅层土壤水分阻滞的影响。研究结果表明，夹层明显改变了土壤水分的分配与运移过程，土壤水势在夹层界面连续分布，而土壤水分在夹层界面发生突变；虽然黄土夹层和风化砂岩夹层都阻滞了土壤水分的下渗，但其阻滞原理不同，前者表现为黏质夹层渗透性能差导致夹层以上土壤水分滞留，后者归因于粗质夹层土壤质势小造成水分持留在上部黏质土壤中；根据不同夹层属性的情景模拟结果，提出在风积沙40 cm深度处设置20 cm厚的黄土夹层有利于提高夹层以上土壤水分以供植被的利用。研究探明了风积沙区充填黄土对土壤水分运动的影响，并为土壤类型以风积沙和黄土为主的陕北榆神矿区在生态修复中的土壤重构方式提供了参考依据。
, 最新更新时间 , doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202208042
摘要:
在制定地下水污染修复方案时，污染源参数和渗透系数场是最重要的地下水数值模型参数，但前人研究多集中于单一类型参数的识别。研究中采用地下水污染物运移模型（MT3DMS）和数据同化方法（迭代局部更新集合平滑器，ILUES）构成地下水污染源识别的求解框架，并利用Karhunen-Loève展开技术实现渗透系数场的参数降维，最后通过同化水头与浓度数据实现地下水污染源强和渗透系数场的联合反演。结果表明：（1）ILUES算法能精确识别污染源参数和渗透系数场，并且具有很高的普适性；（2）精确表征渗透系数在空间上呈现出的非均质性，是预测污染物迁移路径、反演污染强度的关键；（3）ILUES算法参数影响着反演效果，综合考虑计算效率和计算精度等，可以得到算例的最佳样本集合大小（Ne=4000）和ILUES算法最佳参数组合（局部临近样本集合占比α=0.4，相对权重b=4）。但在实际工程案例中，如果对精度的要求不是过高，经验组合（α=0.1，b=1）更值得推荐。研究结果对于区域地下水资源调查、评价和管理等工作具有较强的实践意义，并可为后期地下水污染预测及地下水监测井网优化提供技术支撑。
在制定地下水污染修复方案时，污染源参数和渗透系数场是最重要的地下水数值模型参数，但前人研究多集中于单一类型参数的识别。研究中采用地下水污染物运移模型（MT3DMS）和数据同化方法（迭代局部更新集合平滑器，ILUES）构成地下水污染源识别的求解框架，并利用Karhunen-Loève展开技术实现渗透系数场的参数降维，最后通过同化水头与浓度数据实现地下水污染源强和渗透系数场的联合反演。结果表明：（1）ILUES算法能精确识别污染源参数和渗透系数场，并且具有很高的普适性；（2）精确表征渗透系数在空间上呈现出的非均质性，是预测污染物迁移路径、反演污染强度的关键；（3）ILUES算法参数影响着反演效果，综合考虑计算效率和计算精度等，可以得到算例的最佳样本集合大小（Ne=4000）和ILUES算法最佳参数组合（局部临近样本集合占比α=0.4，相对权重b=4）。但在实际工程案例中，如果对精度的要求不是过高，经验组合（α=0.1，b=1）更值得推荐。研究结果对于区域地下水资源调查、评价和管理等工作具有较强的实践意义，并可为后期地下水污染预测及地下水监测井网优化提供技术支撑。
, 最新更新时间 , doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202205055
摘要:
爆破振动效应下海底隧道涌水量预测目前仍是一个难题。以青岛地铁1号线瓦屋庄站-贵州路站过海区间海底隧道为工程背景，基于等效连续介质模型，利用镜像法推导考虑损伤区因素的海底隧道涌水量计算公式，通过正演与反演的方式，结合数值模拟计算结果以及实际工程监测结果综合验证公式正确性并分析损伤区因素对涌水量的影响机制。结果表明：爆破振动产生的挤压作用使得隧道周边围岩孔隙水压力会在短时间内急速上升，到达峰值后随着爆破振动的减弱及消失开始缓慢下降；在损伤区因素影响下，隧道涌水量随着损伤区厚度增加逐渐变大，但不会随着损伤区渗透系数的增加而不断增加；数值模拟计算考虑爆破损伤区与否的隧道涌水量比值为1.4，与文章所推公式计算结果1.342相比误差仅为4.1％，且计算结果与现场实测结果相比仅少0.53 m3 / （d·m），相对于传统计算公式结果更接近实测结果，说明本文计算公式符合适用于考虑损伤区因素下隧道涌水量计算，具有较高的工程应用价值。
爆破振动效应下海底隧道涌水量预测目前仍是一个难题。以青岛地铁1号线瓦屋庄站-贵州路站过海区间海底隧道为工程背景，基于等效连续介质模型，利用镜像法推导考虑损伤区因素的海底隧道涌水量计算公式，通过正演与反演的方式，结合数值模拟计算结果以及实际工程监测结果综合验证公式正确性并分析损伤区因素对涌水量的影响机制。结果表明：爆破振动产生的挤压作用使得隧道周边围岩孔隙水压力会在短时间内急速上升，到达峰值后随着爆破振动的减弱及消失开始缓慢下降；在损伤区因素影响下，隧道涌水量随着损伤区厚度增加逐渐变大，但不会随着损伤区渗透系数的增加而不断增加；数值模拟计算考虑爆破损伤区与否的隧道涌水量比值为1.4，与文章所推公式计算结果1.342相比误差仅为4.1％，且计算结果与现场实测结果相比仅少0.53 m3 / （d·m），相对于传统计算公式结果更接近实测结果，说明本文计算公式符合适用于考虑损伤区因素下隧道涌水量计算，具有较高的工程应用价值。
, 最新更新时间 , doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202302065
摘要:
“双碳”背景下，山西省持续深入推进清洁能源发展，2020年3月在大同天镇县水桶寺村附近探获高温高压地热流体。为探究大同阳高—天镇地区高温地热系统及成因机制，选择阳高孤山村—平山村一带20 km2的范围作为重点研究区，采用地质调查、地球物理、钻探、测井等手段查明研究区地热赋存条件和规律。研究结果表明：（1）阳高—天镇地区的地热资源主要赋存于太古界变质岩及断裂带含水岩组中，直接热源可能为中上地壳未冷却的岩浆囊，盖层为第四系堆积物、新近系、古近系砂砾石层；（2）该地区高温地热系统为对流、传导型地热系统：一方面大气降水、地表水经孔隙渗透作用及断层裂隙通道下渗至热储位置受热形成热水，随后沿断裂通道对流上升至浅地表出露成温泉，另一方面新生代以来持续的伸展拉张环境，导致软流圈上涌，上地幔部分熔融形成的基性玄武岩浆经深部断裂通道上升至中上地壳形成多个岩浆囊，热量通过断裂或高热导率值的太古界变质岩传递至浅地表形成地热异常；（3）YG-1井抽水试验结果显示，该地区水热型地热资源以静储量为主，开发利用应考虑采用无干扰换热技术。综合分析区域地质条件，结合物探、钻探成果，认为该地区深部可能存在干热岩型地热资源，有待进一步查证。
“双碳”背景下，山西省持续深入推进清洁能源发展，2020年3月在大同天镇县水桶寺村附近探获高温高压地热流体。为探究大同阳高—天镇地区高温地热系统及成因机制，选择阳高孤山村—平山村一带20 km2的范围作为重点研究区，采用地质调查、地球物理、钻探、测井等手段查明研究区地热赋存条件和规律。研究结果表明：（1）阳高—天镇地区的地热资源主要赋存于太古界变质岩及断裂带含水岩组中，直接热源可能为中上地壳未冷却的岩浆囊，盖层为第四系堆积物、新近系、古近系砂砾石层；（2）该地区高温地热系统为对流、传导型地热系统：一方面大气降水、地表水经孔隙渗透作用及断层裂隙通道下渗至热储位置受热形成热水，随后沿断裂通道对流上升至浅地表出露成温泉，另一方面新生代以来持续的伸展拉张环境，导致软流圈上涌，上地幔部分熔融形成的基性玄武岩浆经深部断裂通道上升至中上地壳形成多个岩浆囊，热量通过断裂或高热导率值的太古界变质岩传递至浅地表形成地热异常；（3）YG-1井抽水试验结果显示，该地区水热型地热资源以静储量为主，开发利用应考虑采用无干扰换热技术。综合分析区域地质条件，结合物探、钻探成果，认为该地区深部可能存在干热岩型地热资源，有待进一步查证。
, 最新更新时间 , doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202302046
摘要:
地热资源在开发利用过程中，会遇到热储温度、压力随开采量和时间的增加而降低，地热尾水的排放也会对环境造成热污染等问题，热储回灌可以成为解决这些问题的有效措施。在进行地热开发利用之前，科学合理的规划采灌井的布局方式，探索采灌井不过早发生热突破、地热资源实现高效利用的最优采灌方案，有利于延长地热井的使用寿命。丰沛盆地为古近纪以来发育的新生代断陷盆地，岩溶裂隙型热储分布较为广泛，以奥陶系灰岩为主。文章在江苏沛县安国镇（苏北农村清洁能源供暖示范区）地热资源勘查成果基础上，基于地热井抽水试验、回灌试验获取的采灌井间距、灌采比等重要参数，利用Feflow6.2软件建立了地下热水渗流与热量运移三维耦合数值模型，模拟预测了奥陶系灰岩热储层中地热水的可开采资源量，进行了采灌井开发利用方案的模拟优选。研究结果表明：RPX01开采井与RPX02回灌井合理井底间距为389 m；地热井的灌采比为1.29，确定了一抽一灌的方式进行可持续开发利用；水位降深稳定在50.61 m时，开采井可开采资源量为1000 m3/d；开采量为1000 m³/d、回灌量1000 m³/d，回灌温度40 °C时，10个供暖期后开采井水位降深45.49 m，温度降低1.44 °C，是本次模拟方案中的最佳循环开发利用方案。上述结果为苏北农村清洁能源供暖示范区建设提供了科学决策依据。
地热资源在开发利用过程中，会遇到热储温度、压力随开采量和时间的增加而降低，地热尾水的排放也会对环境造成热污染等问题，热储回灌可以成为解决这些问题的有效措施。在进行地热开发利用之前，科学合理的规划采灌井的布局方式，探索采灌井不过早发生热突破、地热资源实现高效利用的最优采灌方案，有利于延长地热井的使用寿命。丰沛盆地为古近纪以来发育的新生代断陷盆地，岩溶裂隙型热储分布较为广泛，以奥陶系灰岩为主。文章在江苏沛县安国镇（苏北农村清洁能源供暖示范区）地热资源勘查成果基础上，基于地热井抽水试验、回灌试验获取的采灌井间距、灌采比等重要参数，利用Feflow6.2软件建立了地下热水渗流与热量运移三维耦合数值模型，模拟预测了奥陶系灰岩热储层中地热水的可开采资源量，进行了采灌井开发利用方案的模拟优选。研究结果表明：RPX01开采井与RPX02回灌井合理井底间距为389 m；地热井的灌采比为1.29，确定了一抽一灌的方式进行可持续开发利用；水位降深稳定在50.61 m时，开采井可开采资源量为1000 m3/d；开采量为1000 m³/d、回灌量1000 m³/d，回灌温度40 °C时，10个供暖期后开采井水位降深45.49 m，温度降低1.44 °C，是本次模拟方案中的最佳循环开发利用方案。上述结果为苏北农村清洁能源供暖示范区建设提供了科学决策依据。
, 最新更新时间 , doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202211041
摘要:
当前，地下工程围岩蠕变问题仍然存在，蠕变理论需要进一步丰富。岩石蠕变实质上是损伤不断积累的过程，针对蠕变条件下岩石损伤演化情况，文章采用TAW-2000对取自四川乐山依卜隧道的红砂岩进行三轴蠕变试验，分析不同围压下试样蠕变变形规律，同时以西原模型为基础，结合Weibull分布和Perzyna 黏塑性理论，建立一种改进的可以描述岩石蠕变破坏全过程的黏弹塑性蠕变模型。通过划分蠕变阶段来定义临界点损伤变量，从而更为准确的确定加速蠕变启动时间。得出如下结论：（1）模型曲线与试验数据具有良好的一致性，验证了模型的准确性与合理性，说明基于Weibull分布建立的红砂岩黏弹塑性蠕变模型是可行的。（2）基于Perzyna黏塑性理论，建立了可以更加准确的描述加速蠕变的黏塑性应变表达式。（3）通过定义不同蠕变阶段的临界点损伤变量更好的反映了岩石蠕变变形与损伤之间关系，弥补了西原模型不能描述加速蠕变的缺点，丰富了岩石类材料的蠕变本构理论。
当前，地下工程围岩蠕变问题仍然存在，蠕变理论需要进一步丰富。岩石蠕变实质上是损伤不断积累的过程，针对蠕变条件下岩石损伤演化情况，文章采用TAW-2000对取自四川乐山依卜隧道的红砂岩进行三轴蠕变试验，分析不同围压下试样蠕变变形规律，同时以西原模型为基础，结合Weibull分布和Perzyna 黏塑性理论，建立一种改进的可以描述岩石蠕变破坏全过程的黏弹塑性蠕变模型。通过划分蠕变阶段来定义临界点损伤变量，从而更为准确的确定加速蠕变启动时间。得出如下结论：（1）模型曲线与试验数据具有良好的一致性，验证了模型的准确性与合理性，说明基于Weibull分布建立的红砂岩黏弹塑性蠕变模型是可行的。（2）基于Perzyna黏塑性理论，建立了可以更加准确的描述加速蠕变的黏塑性应变表达式。（3）通过定义不同蠕变阶段的临界点损伤变量更好的反映了岩石蠕变变形与损伤之间关系，弥补了西原模型不能描述加速蠕变的缺点，丰富了岩石类材料的蠕变本构理论。
, 最新更新时间 , doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202302054
摘要:
岩石圈热-流变结构研究是揭示岩石圈范围内的热状态的有效手段，开展地热异常区的岩石圈热-流变结构研究可以对热源贡献进行有效约束。东南沿海地区是我国地热资源重要分布区，地表出露大量天然温泉，地热钻探揭露深部具有较高的地温梯度，然而关于其热源机制尚未有定论，且深部是否赋存有干热岩资源亦不清楚。以广东惠州黄沙洞地热田为研究对象，分析岩石圈尺度温度分布和流变强度，探讨黄沙洞地热田的热源构成，分析浅部水热系统的热影响，并对干热岩资源前景进行分析。结果表明：（1）黄沙洞地热田水热活动影响下地表热通量为130.3 mW/m2，地壳热流与地幔热流值相近，表现为温壳温幔型岩石圈热结构，此外，构造活动相关热流达到了30.5~60.3 mW/m2；（2）岩石圈流变结构显示中地壳存在韧性流变层，上地壳与下地壳以脆性破裂为主，下地壳与岩石圈地幔表现出流变结构耦合，为相对稳固的地壳底界；（3）黄沙洞地热田的热源以地壳构造活动产生的热源为主导，地幔热源和放射性生热是主要的热源组成部分。构造热作用的主要方式包括区域深断裂的热聚敛和水热系统循环换热，两者可能通过“接力式”热传递携带热量至浅表；（4）区域深断裂的热聚敛在构造热作用中的占比是影响干热岩资源前景的关键因素。本项研究可为后续东南沿海同类型地区的干热岩资源勘查与靶区选址提供热源参考。
岩石圈热-流变结构研究是揭示岩石圈范围内的热状态的有效手段，开展地热异常区的岩石圈热-流变结构研究可以对热源贡献进行有效约束。东南沿海地区是我国地热资源重要分布区，地表出露大量天然温泉，地热钻探揭露深部具有较高的地温梯度，然而关于其热源机制尚未有定论，且深部是否赋存有干热岩资源亦不清楚。以广东惠州黄沙洞地热田为研究对象，分析岩石圈尺度温度分布和流变强度，探讨黄沙洞地热田的热源构成，分析浅部水热系统的热影响，并对干热岩资源前景进行分析。结果表明：（1）黄沙洞地热田水热活动影响下地表热通量为130.3 mW/m2，地壳热流与地幔热流值相近，表现为温壳温幔型岩石圈热结构，此外，构造活动相关热流达到了30.5~60.3 mW/m2；（2）岩石圈流变结构显示中地壳存在韧性流变层，上地壳与下地壳以脆性破裂为主，下地壳与岩石圈地幔表现出流变结构耦合，为相对稳固的地壳底界；（3）黄沙洞地热田的热源以地壳构造活动产生的热源为主导，地幔热源和放射性生热是主要的热源组成部分。构造热作用的主要方式包括区域深断裂的热聚敛和水热系统循环换热，两者可能通过“接力式”热传递携带热量至浅表；（4）区域深断裂的热聚敛在构造热作用中的占比是影响干热岩资源前景的关键因素。本项研究可为后续东南沿海同类型地区的干热岩资源勘查与靶区选址提供热源参考。
, 最新更新时间 , doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202209020
摘要:
被称为“工业血液”的轻非水相液体(LNAPL)及其衍生物在开采、生产、运输过程中所产生的污染已经成为常见的污染物，目前诸多学者对LNAPL污染进行了广泛研究，但对于LNAPL在土壤中迁移及毛细作用研究尚不充分。本次试验的目的是通过室内模拟试验分析不同竖管直径条件下LNAPL在不同介质中的毛细上升规律，为研究LNAPL对地下水污染提供一定的理论依据。结果表明：影响毛细上升高度因素大小依次为：溶液>介质>竖管直径；竖管直径与最大毛细上升高度并不是完全成比例关系，并且对毛细上升高度的影响相对较小；水与柴油在不同介质中毛细上升高度、毛细上升速率变化趋势基本一致，但是具体数值上存在差异，柴油的最大毛细上升高度与水相比降低了40%～50%，柴油的最大毛细上升速率与水相比降低30%～50%。这些特征都能够较好地体现LNAPL在不同介质中的毛细上升规律，在认识LNAPL对地下水的污染以及污染土地修复方面具有重要意义。
被称为“工业血液”的轻非水相液体(LNAPL)及其衍生物在开采、生产、运输过程中所产生的污染已经成为常见的污染物，目前诸多学者对LNAPL污染进行了广泛研究，但对于LNAPL在土壤中迁移及毛细作用研究尚不充分。本次试验的目的是通过室内模拟试验分析不同竖管直径条件下LNAPL在不同介质中的毛细上升规律，为研究LNAPL对地下水污染提供一定的理论依据。结果表明：影响毛细上升高度因素大小依次为：溶液>介质>竖管直径；竖管直径与最大毛细上升高度并不是完全成比例关系，并且对毛细上升高度的影响相对较小；水与柴油在不同介质中毛细上升高度、毛细上升速率变化趋势基本一致，但是具体数值上存在差异，柴油的最大毛细上升高度与水相比降低了40%～50%，柴油的最大毛细上升速率与水相比降低30%～50%。这些特征都能够较好地体现LNAPL在不同介质中的毛细上升规律，在认识LNAPL对地下水的污染以及污染土地修复方面具有重要意义。
, 最新更新时间 , doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202208083
摘要:
随着南水北调工程的实施及地下水压采工作的落实，华北平原局部地下水水位逐步回升，然而地下水均衡要素变化趋势及对生态环境的影响缺乏系统研究。以华北平原典型区域南水北调受水区保定平原为例，采用水均衡法计算地下水补给和排泄项，应用因子分析法分析1975—2019年地下水均衡要素变化的原因，根据最优开采系数法计算地下水可采资源和压采资源量，以此调控保定平原地下水资源的开发利用。结果表明：近40年来，保定平原地下水补给项小于排泄项，呈负均衡状态，主要发生变化的地下水均衡要素有渠灌入渗、渠系渗漏、井灌回归、河道渗漏、降雨入渗和人工开采；影响地下水均衡要素变化的主要因子是人类活动，贡献率为77.2%；地下水补排失衡减缓后地下水水位埋深增幅变小、地下水水位降落漏斗面积逐渐减少、白洋淀湿地面积逐步恢复；确定了保定平原地下水资源的最优开采系数为0.64，地下水可开采资源量的范围为8.89×108 ~11.35×108 m3/a，压采量为2.68×108~5.14×108 m3/a。研究成果为同类地下水开采利用提供了技术指导，也为雄安新区建设提供了地下水生态环境保障。
随着南水北调工程的实施及地下水压采工作的落实，华北平原局部地下水水位逐步回升，然而地下水均衡要素变化趋势及对生态环境的影响缺乏系统研究。以华北平原典型区域南水北调受水区保定平原为例，采用水均衡法计算地下水补给和排泄项，应用因子分析法分析1975—2019年地下水均衡要素变化的原因，根据最优开采系数法计算地下水可采资源和压采资源量，以此调控保定平原地下水资源的开发利用。结果表明：近40年来，保定平原地下水补给项小于排泄项，呈负均衡状态，主要发生变化的地下水均衡要素有渠灌入渗、渠系渗漏、井灌回归、河道渗漏、降雨入渗和人工开采；影响地下水均衡要素变化的主要因子是人类活动，贡献率为77.2%；地下水补排失衡减缓后地下水水位埋深增幅变小、地下水水位降落漏斗面积逐渐减少、白洋淀湿地面积逐步恢复；确定了保定平原地下水资源的最优开采系数为0.64，地下水可开采资源量的范围为8.89×108 ~11.35×108 m3/a，压采量为2.68×108~5.14×108 m3/a。研究成果为同类地下水开采利用提供了技术指导，也为雄安新区建设提供了地下水生态环境保障。
, 最新更新时间 , doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202301006
摘要:
地表硅酸盐矿物风化通常是水体中钙、镁、钠、钾等元素的重要来源，然而相比于水体中的钙、镁和钠，前人对钾的水文地球化学行为的认识仍十分有限。表生地球化学领域最新研究证明风化、吸附等多种水岩反应伴随着较大的钾同位素分馏，表明钾同位素技术可以用于示踪地下水中钾的来源及迁移转化。文章通过系统总结上地壳、水圈和其他地表储库（植物、肥料）的钾同位素组成，发现水圈普遍比大陆上地壳富集41K，为识别地下水的钾来源提供了基础；通过总结钾同位素在常见的水岩作用过程（硅酸盐矿物溶解、次生黏土形成、吸附作用、离子交换反应）中的分馏行为，发现硅酸盐矿物溶解分馏有限，次生黏土矿物形成引起水体富集41K，表面吸附和离子交换使水体富集39K，不同水岩反应中K同位素行为差异为示踪地下水中钾的迁移转化过程提供了基础；列举了应用钾同位素示踪硅酸盐岩风化和水体污染的最新研究成果。由于钾同位素是硅酸盐岩风化的良好示踪剂，可以利用钾同位素揭示CO2较充足含水层中钾元素释放及迁移转化机理；由于表面吸附和离子交换控制的钾同位素分馏方向与风化控制的钾同位素分馏方向不同，可以利用钾同位素识别出地下水循环过程中多种水岩反应对钾迁移转化的共同控制。在此基础上，本文对钾同位素在水文地球化学领域的应用进行了展望：（1）开展对研究区多端元控制下地下水钾来源贡献的研究；（2）开展地下水漫长循环过程中钾迁移转化的定量研究；（3）联合使用多种同位素示踪碳循环相关的过程。
地表硅酸盐矿物风化通常是水体中钙、镁、钠、钾等元素的重要来源，然而相比于水体中的钙、镁和钠，前人对钾的水文地球化学行为的认识仍十分有限。表生地球化学领域最新研究证明风化、吸附等多种水岩反应伴随着较大的钾同位素分馏，表明钾同位素技术可以用于示踪地下水中钾的来源及迁移转化。文章通过系统总结上地壳、水圈和其他地表储库（植物、肥料）的钾同位素组成，发现水圈普遍比大陆上地壳富集41K，为识别地下水的钾来源提供了基础；通过总结钾同位素在常见的水岩作用过程（硅酸盐矿物溶解、次生黏土形成、吸附作用、离子交换反应）中的分馏行为，发现硅酸盐矿物溶解分馏有限，次生黏土矿物形成引起水体富集41K，表面吸附和离子交换使水体富集39K，不同水岩反应中K同位素行为差异为示踪地下水中钾的迁移转化过程提供了基础；列举了应用钾同位素示踪硅酸盐岩风化和水体污染的最新研究成果。由于钾同位素是硅酸盐岩风化的良好示踪剂，可以利用钾同位素揭示CO2较充足含水层中钾元素释放及迁移转化机理；由于表面吸附和离子交换控制的钾同位素分馏方向与风化控制的钾同位素分馏方向不同，可以利用钾同位素识别出地下水循环过程中多种水岩反应对钾迁移转化的共同控制。在此基础上，本文对钾同位素在水文地球化学领域的应用进行了展望：（1）开展对研究区多端元控制下地下水钾来源贡献的研究；（2）开展地下水漫长循环过程中钾迁移转化的定量研究；（3）联合使用多种同位素示踪碳循环相关的过程。
, 最新更新时间 , doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202207022
摘要:
滑坡涌浪灾害造成的伤亡和损失一般远超滑坡灾害本身，已引起广泛关注。针对该类灾害的预测评价一直是研究的难点，精细刻画滑坡涌浪运动特征和能量转化规律是解决问题的关键和前提。因此，本文以天然碎石模拟散粒体滑坡，建立缩尺的矩形水槽滑坡涌浪三维物理试验模型，研究滑坡体积、速度和水深对堆积体形态和涌浪特征的影响以及滑体与水体能量转化规律。研究结论包括：（1）滑体通过冲击、挤压和抬升水体形成涌浪的特征受滑体规模和形态影响显著；厚度大且速度快的滑体趋向产生非线性过渡波而厚度小且速度低的滑体一般产生非线性震荡波；（2）基于试验提出的体积效应和速度效应揭示了一定水深的涌浪规模与滑坡体积和速度呈正相关规律，水深效应则解释了一定波能的涌浪在波形和速度上的分布差异，结果表明浅水比深水工况涌浪高度平均高出67%、波速平均高出51.17%；（3）基于试验的数值反演总结了滑体势能与波能转化率为1.00%~3.07%，由于三维试验中滑体与水体在水平和环向的扩散造成更多能量耗散，相较二维试验转化率较低。本文探讨了散粒体滑坡运动过程和首浪产生、传播及爬高特征，揭示了滑体-水体能量转化基本规律，研究成果对滑坡涌浪防灾减灾工作具有一定的理论价值和意义。
滑坡涌浪灾害造成的伤亡和损失一般远超滑坡灾害本身，已引起广泛关注。针对该类灾害的预测评价一直是研究的难点，精细刻画滑坡涌浪运动特征和能量转化规律是解决问题的关键和前提。因此，本文以天然碎石模拟散粒体滑坡，建立缩尺的矩形水槽滑坡涌浪三维物理试验模型，研究滑坡体积、速度和水深对堆积体形态和涌浪特征的影响以及滑体与水体能量转化规律。研究结论包括：（1）滑体通过冲击、挤压和抬升水体形成涌浪的特征受滑体规模和形态影响显著；厚度大且速度快的滑体趋向产生非线性过渡波而厚度小且速度低的滑体一般产生非线性震荡波；（2）基于试验提出的体积效应和速度效应揭示了一定水深的涌浪规模与滑坡体积和速度呈正相关规律，水深效应则解释了一定波能的涌浪在波形和速度上的分布差异，结果表明浅水比深水工况涌浪高度平均高出67%、波速平均高出51.17%；（3）基于试验的数值反演总结了滑体势能与波能转化率为1.00%~3.07%，由于三维试验中滑体与水体在水平和环向的扩散造成更多能量耗散，相较二维试验转化率较低。本文探讨了散粒体滑坡运动过程和首浪产生、传播及爬高特征，揭示了滑体-水体能量转化基本规律，研究成果对滑坡涌浪防灾减灾工作具有一定的理论价值和意义。
, 最新更新时间 , doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202209029
摘要:
2022年9月5日四川省泸定县Ms6.8级地震诱发大量次生地质灾害。为深入认识此次地震地质灾害发育分布规律及特征，分析地质灾害发展趋势及潜在风险，文章在现场调查获取的一手资料，结合震区首轮地质灾害排查资料、遥感解译和区域地质背景资料综合研究，对地震地质灾害的特征、控灾条件及防灾减灾对策进行了研究。结果表明：截至2022年9月14日22时，地震重灾区泸定县和石棉县境内共诱发有威胁对象的地质灾害隐患点565处，包括崩塌331处、滑坡234处，导致81处已有地质灾害隐患点加剧变形；地震诱发的地质灾害类型主要以中、小型群发性高位崩塌和滑坡为主，主要集中分布在震中附近地震烈度Ⅸ度区域，包括泸定县磨西镇、得妥乡、得妥乡—德威镇段大渡河两岸及石棉县草科乡、王岗坪乡；位于地震烈度Ⅸ度区内的湾东河等流域，根据汶川地震经验认为，在未来5年内泥石流将处于活跃期，泥石流防治工程设计需考虑其高频率、黏性泥石流等特征；得妥乡—德威镇段大渡河两岸残留在坡面的崩滑体在降雨作用下易转化成坡面泥石流，建议在防治工程设计时要充分考虑两种灾害类型的转化形式。研究可为震区地震地质灾害防范及灾后重建规划提供科学参考。
2022年9月5日四川省泸定县Ms6.8级地震诱发大量次生地质灾害。为深入认识此次地震地质灾害发育分布规律及特征，分析地质灾害发展趋势及潜在风险，文章在现场调查获取的一手资料，结合震区首轮地质灾害排查资料、遥感解译和区域地质背景资料综合研究，对地震地质灾害的特征、控灾条件及防灾减灾对策进行了研究。结果表明：截至2022年9月14日22时，地震重灾区泸定县和石棉县境内共诱发有威胁对象的地质灾害隐患点565处，包括崩塌331处、滑坡234处，导致81处已有地质灾害隐患点加剧变形；地震诱发的地质灾害类型主要以中、小型群发性高位崩塌和滑坡为主，主要集中分布在震中附近地震烈度Ⅸ度区域，包括泸定县磨西镇、得妥乡、得妥乡—德威镇段大渡河两岸及石棉县草科乡、王岗坪乡；位于地震烈度Ⅸ度区内的湾东河等流域，根据汶川地震经验认为，在未来5年内泥石流将处于活跃期，泥石流防治工程设计需考虑其高频率、黏性泥石流等特征；得妥乡—德威镇段大渡河两岸残留在坡面的崩滑体在降雨作用下易转化成坡面泥石流，建议在防治工程设计时要充分考虑两种灾害类型的转化形式。研究可为震区地震地质灾害防范及灾后重建规划提供科学参考。
, 最新更新时间 , doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202206003
摘要:
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。然而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。本文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，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；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、地灾高发区以及水源地区域，与研究区实际地质条件更为符合；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、地面塌陷等地质问题，合理规避约束性活动断裂区域岩体破碎、地下水富集等地质问题。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。
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。然而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。本文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，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；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、地灾高发区以及水源地区域，与研究区实际地质条件更为符合；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、地面塌陷等地质问题，合理规避约束性活动断裂区域岩体破碎、地下水富集等地质问题。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。
, 最新更新时间 , doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202208068
摘要:
崩塌风险识别是崩塌灾害防治的基础。由于高位崩塌一般具有突发性、隐蔽性、高差大等特点，这给信息采集、灾害识别和风险评估等工作带来了极大的挑战。针对这一工程难题，本文以白龙江流域九龙峡高位斜坡为例，采用倾斜摄影构建高位崩塌识别指标及其结构面信息提取方法，提出了赤平投影定性分析与InSAR定量分析相结合的崩塌风险评估模型，形成了崩塌识别、稳定性分析和形变监测三者相结合的高位崩塌识别与风险评价的全过程模式。结果显示：（1）2020年1月—2022年6月，研究区斜坡最大累积变形量为120 mm，研究区东侧斜坡、西侧坡脚、南侧突出山咀变形较为强烈，变形等级以一、二级为主，灾害危险等级较高；(2)研究区共有崩塌危岩体22处（其中高风险7处，占32%；中风险11处，占50%；低风险4处，占18%），分布高度37 m～640 m之间，高风险危岩主要集中在南侧突出的山咀、东侧斜坡以及西侧坡脚地带。这些分析结果与公路灾害养护历史资料相吻合，验证了倾斜摄影和InSAR技术在高位崩塌风险识别方面的可行性。这为该技术在崩塌灾害防治方面的应用提供了依据和借鉴。
崩塌风险识别是崩塌灾害防治的基础。由于高位崩塌一般具有突发性、隐蔽性、高差大等特点，这给信息采集、灾害识别和风险评估等工作带来了极大的挑战。针对这一工程难题，本文以白龙江流域九龙峡高位斜坡为例，采用倾斜摄影构建高位崩塌识别指标及其结构面信息提取方法，提出了赤平投影定性分析与InSAR定量分析相结合的崩塌风险评估模型，形成了崩塌识别、稳定性分析和形变监测三者相结合的高位崩塌识别与风险评价的全过程模式。结果显示：（1）2020年1月—2022年6月，研究区斜坡最大累积变形量为120 mm，研究区东侧斜坡、西侧坡脚、南侧突出山咀变形较为强烈，变形等级以一、二级为主，灾害危险等级较高；(2)研究区共有崩塌危岩体22处（其中高风险7处，占32%；中风险11处，占50%；低风险4处，占18%），分布高度37 m～640 m之间，高风险危岩主要集中在南侧突出的山咀、东侧斜坡以及西侧坡脚地带。这些分析结果与公路灾害养护历史资料相吻合，验证了倾斜摄影和InSAR技术在高位崩塌风险识别方面的可行性。这为该技术在崩塌灾害防治方面的应用提供了依据和借鉴。
, 最新更新时间 , doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202208053
摘要:
广州市地形地貌复杂多样，经济发达，人类工程活动密集，由此产生的大量人工开挖边坡危岩体对当地生产生活带来了巨大隐患。为准确评估边坡危岩体影响范围，提升边坡危岩体灾害防治能力，降低崩塌威胁，亟需完善边坡危岩体的影响范围计算模型。本研究在广州市危岩体调查的基础上归纳出常见边坡危岩体的类型和坡形特征，并据此分类建立危岩体影响范围物理几何模型，综合考虑坡面摩擦力、块体碰撞、弹跳、碎裂、接触面覆盖物性质和回弹系数、地形条件、地震等崩塌运动过程的主要影响因素，通过合理概化运动过程要素建立起直线型、曲线型边坡在不同坡度条件下的崩塌影响范围计算模型，并根据地震峰值加速度对崩塌体动能的影响求得地震工况下崩塌影响范围的扩大系数。该模型在前人研究基础上进一步归纳总结坡形分类，完整给出常见地形条件和工况下边坡危岩体最大影响范围的计算模型，在获取坡高、坡度和地表特征后即可计算得出危岩体影响范围。与实际验证比对，模型结果在保证一定安全距离的基础上相对误差较小，可做到快速准确的对常见人工边坡边坡危岩体最大影响范围进行评价，为边坡危岩体防治提供可靠依据。
广州市地形地貌复杂多样，经济发达，人类工程活动密集，由此产生的大量人工开挖边坡危岩体对当地生产生活带来了巨大隐患。为准确评估边坡危岩体影响范围，提升边坡危岩体灾害防治能力，降低崩塌威胁，亟需完善边坡危岩体的影响范围计算模型。本研究在广州市危岩体调查的基础上归纳出常见边坡危岩体的类型和坡形特征，并据此分类建立危岩体影响范围物理几何模型，综合考虑坡面摩擦力、块体碰撞、弹跳、碎裂、接触面覆盖物性质和回弹系数、地形条件、地震等崩塌运动过程的主要影响因素，通过合理概化运动过程要素建立起直线型、曲线型边坡在不同坡度条件下的崩塌影响范围计算模型，并根据地震峰值加速度对崩塌体动能的影响求得地震工况下崩塌影响范围的扩大系数。该模型在前人研究基础上进一步归纳总结坡形分类，完整给出常见地形条件和工况下边坡危岩体最大影响范围的计算模型，在获取坡高、坡度和地表特征后即可计算得出危岩体影响范围。与实际验证比对，模型结果在保证一定安全距离的基础上相对误差较小，可做到快速准确的对常见人工边坡边坡危岩体最大影响范围进行评价，为边坡危岩体防治提供可靠依据。
, 最新更新时间 , doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202211018
摘要:
福建省滑坡灾害频发，开展区域尺度上的滑坡灾害预警是有效防灾减灾的重要手段，由于滑坡成灾机理复杂，传统的区域滑坡预警方法存在精度不足等问题。深度学习主要是指通过构建神经网络模型进行特征的提取、抽象、表示与学习的技术，是机器学习的一种。卷积神经网络作为一种经典的深度学习算法，具有比传统机器学习更强大的分类能力与表征能力。文章以福建省为研究区，将卷积神经网络引入滑坡灾害预警领域，构建福建省区域滑坡预警模型，过程如下：①采用SMOTE优化算法对2010—2018年福建省滑坡灾害样本库进行优化，扩充正样本的个数，将正负样本比例从1∶3.4扩充到1∶2，样本总量达到19151个。②构建卷积神经网络模型结构，模型结构包括一个输入层、两个卷积层、两个最大池化层和一个全连接层以及一个输出层。③使用卷积神经网络对优化后的样本（2010—2018年样本的80%作为训练集）进行训练，并用贝叶斯优化算法优化模型超参数，得到福建省区域滑坡预警模型。④以2010—2018年样本的20%作为测试集对模型进行校验，采用混淆矩阵、ROC曲线进行模型校验，结果显示模型准确度为0.94−0.97，AUC值达到0.975，模型精度与泛化能力良好。⑤以2019年汛期滑坡灾害实况作为正样本，通过时空采样的方法采集负样本，构建2019年区域滑坡样本校验集（样本数603个），对模型进行进一步实况校验，采用混淆矩阵、ROC曲线进行模型校验，结果显示模型准确度为0.75−0.80，AUC值为0.852。虽然仅用了2019年一年汛期的滑坡实况样本进行校验，但也达到较好的效果。本文将卷积神经网络算法应用到区域滑坡预警中，为建立区域滑坡预警模型提供了一种新的途径，初步校验表明，模型效果良好，今后将在福建省对模型进行进一步的应用与校验。
福建省滑坡灾害频发，开展区域尺度上的滑坡灾害预警是有效防灾减灾的重要手段，由于滑坡成灾机理复杂，传统的区域滑坡预警方法存在精度不足等问题。深度学习主要是指通过构建神经网络模型进行特征的提取、抽象、表示与学习的技术，是机器学习的一种。卷积神经网络作为一种经典的深度学习算法，具有比传统机器学习更强大的分类能力与表征能力。文章以福建省为研究区，将卷积神经网络引入滑坡灾害预警领域，构建福建省区域滑坡预警模型，过程如下：①采用SMOTE优化算法对2010—2018年福建省滑坡灾害样本库进行优化，扩充正样本的个数，将正负样本比例从1∶3.4扩充到1∶2，样本总量达到19151个。②构建卷积神经网络模型结构，模型结构包括一个输入层、两个卷积层、两个最大池化层和一个全连接层以及一个输出层。③使用卷积神经网络对优化后的样本（2010—2018年样本的80%作为训练集）进行训练，并用贝叶斯优化算法优化模型超参数，得到福建省区域滑坡预警模型。④以2010—2018年样本的20%作为测试集对模型进行校验，采用混淆矩阵、ROC曲线进行模型校验，结果显示模型准确度为0.94−0.97，AUC值达到0.975，模型精度与泛化能力良好。⑤以2019年汛期滑坡灾害实况作为正样本，通过时空采样的方法采集负样本，构建2019年区域滑坡样本校验集（样本数603个），对模型进行进一步实况校验，采用混淆矩阵、ROC曲线进行模型校验，结果显示模型准确度为0.75−0.80，AUC值为0.852。虽然仅用了2019年一年汛期的滑坡实况样本进行校验，但也达到较好的效果。本文将卷积神经网络算法应用到区域滑坡预警中，为建立区域滑坡预警模型提供了一种新的途径，初步校验表明，模型效果良好，今后将在福建省对模型进行进一步的应用与校验。
, 最新更新时间 , doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202207050
摘要:
针对Sinmap模型在评价降雨作用下浅层黄土滑坡稳定性中存在的评价精度较低问题，基于最大熵模型（Maxent）对Sinmap模型评价进行改进，构建了一种基于Maxent-Sinmap模型评价降雨作用下区域性浅层降雨型黄土滑坡稳定性方法。以黄土滑坡高发区志丹县为例，利用野外及室内相关工作获取地形、岩土体力学参数及地质灾害等相关数据，通过Maxent模型获取主要环境变量实现分区，在此基础上通过Sinmap模型对降雨作用下浅层黄土滑坡稳定性进行评价。研究结果如下：基于Maxent模型得到志丹县内坡度（27.1%）、降雨量（20.3%）、地貌（18.8%）、道路缓冲区（18.7%）及植被覆盖率（6.2%）等对历史灾点的贡献率。相较于传统Sinmap模型，该模型不稳定区域灾点密度分别提高了17.26%（小雨）、16.54%（中雨）、17.39%（大雨）、14.20（暴雨）、12.96%（大暴雨）。Maxent-Sinmap模型计算结果相较于Sinmap模型计算结果具有更大的稳定区域，且稳定区的扩大区无历史灾点分布。表明该模型具有更高精度及更可靠的结果，可以更好的为区域性浅层降雨型滑坡评价提供科学依据。
针对Sinmap模型在评价降雨作用下浅层黄土滑坡稳定性中存在的评价精度较低问题，基于最大熵模型（Maxent）对Sinmap模型评价进行改进，构建了一种基于Maxent-Sinmap模型评价降雨作用下区域性浅层降雨型黄土滑坡稳定性方法。以黄土滑坡高发区志丹县为例，利用野外及室内相关工作获取地形、岩土体力学参数及地质灾害等相关数据，通过Maxent模型获取主要环境变量实现分区，在此基础上通过Sinmap模型对降雨作用下浅层黄土滑坡稳定性进行评价。研究结果如下：基于Maxent模型得到志丹县内坡度（27.1%）、降雨量（20.3%）、地貌（18.8%）、道路缓冲区（18.7%）及植被覆盖率（6.2%）等对历史灾点的贡献率。相较于传统Sinmap模型，该模型不稳定区域灾点密度分别提高了17.26%（小雨）、16.54%（中雨）、17.39%（大雨）、14.20（暴雨）、12.96%（大暴雨）。Maxent-Sinmap模型计算结果相较于Sinmap模型计算结果具有更大的稳定区域，且稳定区的扩大区无历史灾点分布。表明该模型具有更高精度及更可靠的结果，可以更好的为区域性浅层降雨型滑坡评价提供科学依据。
, 最新更新时间 , doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202207019
摘要:
为深入研究雄安新区东北部地面沉降主控因素，有效减缓地面沉降快速发展趋势，提出针对性防控对策。本文以大营镇分层标组为研究对象，利用常规土工试验、高压固结试验与分层沉降观测数据，结合前人研究成果对本区地面沉降成因进行探讨。结果表明：研究区第四系松散层总厚度412 m，其中浅部地层（第I、II含水组）厚度约170 m，黏性土占比66.4%~80.2%，结构松散，砂黏互层交替频繁，释水条件较好。浅部黏性土颗粒较细、分选性好、孔隙度大，液性指数多大于0.25，呈软塑、可塑态，自重压缩系数为0.03~0.43，均值0.08，与深部相比压缩性较强。浅部黏性土层以欠固结、正常固结夹欠固结状态为主，0~90 m超固结比均值0.55，90~280 m均值0.89，易于发生塑性变形，形成永久性沉降。2020年12月—2021年12月，研究区第四系以上地层总沉降量为61 mm。其中，0~160 m第四系松散层沉降贡献量最大，为42 mm，表现为塑性形变特征；160~415 m第四系地层沉降贡献量小，为19 mm，表现为黏弹塑性形变特征。过量开采浅层地下水引起浅部固结程度低、压缩性高的黏性土层发生塑性变形是本区发生严重沉降的主要原因。
为深入研究雄安新区东北部地面沉降主控因素，有效减缓地面沉降快速发展趋势，提出针对性防控对策。本文以大营镇分层标组为研究对象，利用常规土工试验、高压固结试验与分层沉降观测数据，结合前人研究成果对本区地面沉降成因进行探讨。结果表明：研究区第四系松散层总厚度412 m，其中浅部地层（第I、II含水组）厚度约170 m，黏性土占比66.4%~80.2%，结构松散，砂黏互层交替频繁，释水条件较好。浅部黏性土颗粒较细、分选性好、孔隙度大，液性指数多大于0.25，呈软塑、可塑态，自重压缩系数为0.03~0.43，均值0.08，与深部相比压缩性较强。浅部黏性土层以欠固结、正常固结夹欠固结状态为主，0~90 m超固结比均值0.55，90~280 m均值0.89，易于发生塑性变形，形成永久性沉降。2020年12月—2021年12月，研究区第四系以上地层总沉降量为61 mm。其中，0~160 m第四系松散层沉降贡献量最大，为42 mm，表现为塑性形变特征；160~415 m第四系地层沉降贡献量小，为19 mm，表现为黏弹塑性形变特征。过量开采浅层地下水引起浅部固结程度低、压缩性高的黏性土层发生塑性变形是本区发生严重沉降的主要原因。
, 最新更新时间 , doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202208040
摘要:
沧州市长期以来面临严重的地面沉降问题，在控制沉降发展的前提下，为合理利用地下水资源，需要确立开采水位埋深警戒线。本文针对地面沉降综合防治如何确定临界水位这一科学问题，以沧州三个典型沉降区土样为研究对象，分析了地层固结特征，通过关联地层厚度的方式改进了以先期固结压力求解临界水位的方法，结合多年来地面沉降与地下水水位监测数据，对沧州市临界水位进行了综合定量评估。本文研究表明：沧州地区0 m~150 m以内多为正常固结或欠固结土，150 m以下普遍为超固结土，非弹性释水变形是影响该地区地面沉降速率变化的重要因素。运用改进后的方法计算出沧州市区、肃宁县及东光县的临界水位埋深分别为66.8 m、67.5 m、67.8 m。综合分析沧州市区累计地面沉降与地下水水位变化资料，得出两者之间的指数函数关系，并以沉降速率为指标，求得65~70 m为沧州市区临界水位区间范围。在验证了两种方法计算结果一致性的基础上，最终将65 m作为沧州市区采取地面沉降防控措施的参考临界水位，为地方政府制定合理的地下水开采方案提供可靠依据。
沧州市长期以来面临严重的地面沉降问题，在控制沉降发展的前提下，为合理利用地下水资源，需要确立开采水位埋深警戒线。本文针对地面沉降综合防治如何确定临界水位这一科学问题，以沧州三个典型沉降区土样为研究对象，分析了地层固结特征，通过关联地层厚度的方式改进了以先期固结压力求解临界水位的方法，结合多年来地面沉降与地下水水位监测数据，对沧州市临界水位进行了综合定量评估。本文研究表明：沧州地区0 m~150 m以内多为正常固结或欠固结土，150 m以下普遍为超固结土，非弹性释水变形是影响该地区地面沉降速率变化的重要因素。运用改进后的方法计算出沧州市区、肃宁县及东光县的临界水位埋深分别为66.8 m、67.5 m、67.8 m。综合分析沧州市区累计地面沉降与地下水水位变化资料，得出两者之间的指数函数关系，并以沉降速率为指标，求得65~70 m为沧州市区临界水位区间范围。在验证了两种方法计算结果一致性的基础上，最终将65 m作为沧州市区采取地面沉降防控措施的参考临界水位，为地方政府制定合理的地下水开采方案提供可靠依据。
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