岩溶水系统地下水资源保护区划研究——以聊城东阿岩溶水系为例

针对地下水水质恶化的现象,以东阿岩溶水系统为研究区域,建立地下水资源保护区划模型,对水系统内浅层和岩溶地下水分别进行水资源保护区划,结果表明:浅层地下水无自然防护区,均需要人为防护与治理,重点防护区占总区域面积的1/2;岩溶地下水下马头水源地以及其影响区域为重要水源地防护区,一般防护区占总区域面积的60%,重点防护区占23.66%,刁山坡监测点以及其影响区域为浅层和岩溶地下水的修复治理区。     

沂蒙山区典型断陷盆地岩溶地下水系统特征: 以莱芜盆地为例

2011年以来，中国地质调查局在沂蒙山区组织实施了1:5万标准图幅水文地质调查4万余km2，并在严重缺水村镇开展了大量的找水打井示范工作，获得了较为丰富的地质数据，对断陷盆地地下水流系统取得了新认识。受中新生代构造影响，沂蒙山区发生断裂褶皱、伸展滑脱及岩浆侵入活动，形成一系列"南超覆北断陷"的地堑-半地堑盆地，并最终形成现今典型的"盆-山"岩溶水文地质结构，及以盆地为单元的相对独立的岩溶地下水流系统。为研究沂蒙山区地下水流系统发育特征，选择莱芜盆地为典型研究区，基于野外地质调查，通过综合分析盆地南北两侧地貌单元、含水岩组立体空间分布及地下水水位、水化学及同位素结果等，探讨了沂蒙山区典型"盆-山"结构塑造的多级岩溶地下水流系统特征。结果表明，莱芜盆地岩溶地下水由盆地外围向盆地中心呈"向心式"径流；受人类活动影响、地质构造控制和含水层分布制约，盆地南北两侧地下水流系统特征存在差异:盆地南部发育中间和局部两级地下水流系统；盆地北部则仅发育单一的局部地下水流系统，但占有已勘查论证的近1/2的地下水水源地。此外，研究发现在大汶河最低侵蚀基准面，区域滑脱构造及热液混合作用拆离的空隙，与岩层面、层间裂隙、顺层溶蚀空隙等共同构成立体的岩溶地下水网络，影响着岩溶水循环途径及深度。以此认识为指导，实施的探采结合井成井率达到86%，强化了地下水流系统理论在北方基岩山区水文地质工作中理论与实践的结合。      

EOF-LSTM神经网络的电离层TEC预报模型

为有效利用电离层总电子含量序列的时间信息,提出一种经验正交函数分解与长短期记忆神经网络组合的预报模型,利用IGS提供的云南地区TEC格网数据,分别对不同地点和不同时段的电离层进行建模预报。实验结果表明,该模型在同一时段预报5 d的TEC值均方根误差最优达1.83 TECu,较单一模型减小16%,其平均相对精度最优达91.56%,较单一模型增加7%;在同一地点预报5 d的TEC值均方根误差最优达1.86 TECu,较单一模型减小25%,其平均相对精度最优达90.74%,较单一模型增加7%。     

青海天峻新关角隧道涌排水水源识别与量化分析

涌排水严重影响隧道施工与运行安全,查明隧道涌排水的来源,是隧道防水止水重要科学依据。青海天峻新关角隧道南北洞口处的地下水排水量分别为10 021,60 877 m3/d,两者存在近50 000 m3/d的差异,涌排水量大,且来源不明。基于水文地质条件分析,分别采集了新关角隧道隧址区内大气降水、不同类型地下水和隧道出口涌排水水化学和氢氧稳定同位素样品。样品测试结果显示:新关角隧道北出口涌排水ρ（TDS）为0.44 g/L,2H和18O均值为-52.7‰,-8.3‰;南出口涌排水ρ（TDS）为0.85 g/L,2H和18O均值为-54.8‰,-8.5‰,隧址区基岩裂隙水ρ（TDS）为0.32~1.22 g/L,2H和18O均值为-55.77‰,-8.61‰;岩溶水ρ（TDS）为0.28~0.43 g/L,2H和18O均值为-50.92‰,-8.13‰,冻结层上水ρ（TDS）为0.26~0.48 g/L,2H和18O均值为-45.5‰,-7.6‰。对比分析认为:新关角隧道北出口涌排水主要来源于岩溶水,岩溶水占比为63%~80%,基岩裂隙水占20%~37%;新关角隧道南出口涌排水主要源于基岩裂隙水,基岩裂隙水占72%~88%,岩溶水占比12%~28%。涌水来源识别与水量,可为后期监测站点优化设置及隧道运行期止水工程实施提供科学依据。      

基于多源遥感与地形信息的北极城镇用地信息提取

北极城镇空间信息对于研究北极,认识北极,利用北极都有重要意义。本文以北极圈内的城市特罗姆瑟为例,使用Landsat影像、DMSP/OLS夜间灯光、ASTER-GDEM2数据,通过特征提取得到属于光谱特征、纹理特征、夜间灯光特征、地形特征等18个特征,识别最优特征组合后基于AdaBoost算法提取1990、2004、2016年研究区的城镇用地,并将提取结果与最大似然法进行了对比,在此基础上进行了扩张分析。研究结果表明：引入地形与夜间灯光特征都可以在光谱纹理特征的基础上提高提取精度。基于光谱与纹理特征得到的总体精度与kappa值分别为86.20%和0.68;加入地形特征后精度分别提高2.70%（OA）和6.21%（kappa）;加入夜间灯光特征后精度分别提高2.10%和0.50;加入地形与夜间灯光特征精度分别提高3.70%和8.55%,因此光谱、纹理、地形与夜间灯光的组合是最优特征组合。通过最优特征组合进行AdaBoost城镇提取,比最大似然法对城镇的两分类总体精度高10%左右、kappa值高20%左右。计算结果显示,研究区城镇扩张强度为5.5×10^-4左右,属于缓慢扩张;扩张的平均动态度水平为0.018,是全球水平（0.0325）的一半左右;2004-2016年的动态度水平低于1990-2004年的动态度水平,说明研究区目前由高速发展期向平稳发展期过渡。     

基于超参数优化CatBoost算法的河流悬浮物浓度遥感反演

悬浮物浓度（TSM）是水生态环境评价的重要参数之一,及时掌握河流悬浮物浓度动态变化信息对于内陆水质监测、水环境治理是十分必要的。本研究基于野外实测光谱和悬浮物浓度数据,筛选与悬浮物浓度高度相关的波段组合反射率作为自变量,基于CatBoost、随机森林和多元线性回归算法构建悬浮物浓度遥感反演模型,采用带交叉验证的网格搜索法分别对CatBoost和随机森林2种机器学习模型进行超参数调优,确定模型最优参数配置,并对比不同模型反演精度,确定最优模型。基于最优模型,利用2019—2020年多时相Sentinel-2 MSI遥感影像,反演闽江下游悬浮物浓度,并分析其时空变化特征。结果表明：① b4/b3、(b6-b3)/(b6+b3)、(b4+b8)/b3、(1/b3-1/b4)×b5是MSI反演闽江下游TSM浓度的最佳波段组合反射率; ② 对比其他2种模型,基于超参数优化的CatBoost算法建立的悬浮物反演模型精度最高,其决定系数R²为0.95,均方根误差RMSE和平均绝对百分比误差MAPE分别为15.32 mg/L和19.68%; ③ 2019—2020年闽江下游悬浮物浓度分布“西低东高”,白沙至琅岐入海口呈升高趋势;④ 悬浮物浓度夏季最高,冬季和秋季次之,春季最低。本研究可为闽江下游悬浮物浓度监测及时空变化分析提供一种有效的技术手段和理论参考。     

北京新航城地区地面沉降演化规律及多源监测方法对比研究

为查明北京新航城地区地面沉降演化规律,结合基岩标-分层标和水准测量对新航城地区地面沉降特征进行了分析,并结合不同监测方法进行了对比研究评价。研究发现:①近十年新航城地区浅部地层中沉降量和沉降比例越来越小,沉降比例由2009年67.62%下降到2019年19.69%,而中部地层和深部地层则随着时间沉降量和沉降比例越来越大,中部地层沉降比例由2009年21.39%增加到2019年35.83%,深部地层沉降比例则由2009年10.99%增加到2019年44.48%;浅部地层含水层水位呈现周期性往复变化,中部和深部地层含水层在周期性变化中持续下降,地层在水位周期性往复变化中持续压缩。②根据历年水准测量和地下水动态监测成果,研究区自北向南累计沉降量逐渐减小。地面沉降和地下水位数据拟合后发现二者具有一定的相关性,相关性随着水位降幅的增大,相关性也随之增大,二者成正相关。③基岩标—分层标静力水准测量系统与人工水准测量系统对同一监测点和不同深度数据互校后的误差值非常接近,符合正态分布规律,不同深度的监测数据相关系数为0.993 6;对比2种方法各有优势与不足,应根据实际情况,多方面获取沉降信息与数据,满足地区级地面沉降监测与防治的不同需求。      

城市内涝场景下的微地图制作方法

随着我国城市化进程的加快,城市内涝灾害愈加频繁,人民的生命和财产安全受到了严重的威胁。然而,城市内涝灾害在愈加频繁的同时,产生了诸如信息获取不及时、制图时效性低、地图信息冗余等问题,难以为救援提供及时响应。基于此,本文提出了一种面向城市内涝场景下的微地图制作方法。首先,调用微博API获取任意时间段内特定主题下的社交媒体文本数据,对数据进行清洗与预处理;接着,选取BiLSTM-CRF模型提取社交媒体中有关城市内涝的地名地址信息;然后,结合Dijkstra算法为用户推荐避开危险路段的最优路径;最后,结合灾害信息与实际场景,制作城市内涝场景下的微地图。实验结果表明：(1)该方法能够有效识别城市内涝点,总体准确率达到92.7%;(2)对比官方发布的积水点,本文提取的积水点与官方积水点大部分重叠,能够有效为传统监测方法提供补充信息;(3)根据所得内涝点生成道路网级别的城市内涝地图,能够克服在海量地理空间信息中可视化冗余的不足,即有效缓解地理信息冗余的问题。由此可知,实时显示城市内涝信息,能够为用户掌握灾害现场的信息提供便利,调动他们参与制作微地图的积极性。与此同时,结合最优路径推荐,能够提高灾害...     

QuickBird 影像城市阴影信息的提取与消除

城市绿地信息在城市研究中的重要作用。但由于各种因素的影响,城市绿地信息提取的精度受到很大的限制,其中,城市中建筑物的阴影是城市绿地信息提取的一个重要限制因素。本研究选取呼和浩特市城区的QuickBird影像,在获取最佳波段组合的基础上,利用多种方法对遥感影像的阴影信息进行提取和消除,以期获得最佳的阴影消除方法,高效地提取城市绿地信息。首先,通过比值运算、波段重组,增强处理影像阴影信息,用最佳指数法分析QuickBird影像阴影提取的最佳波段组合;然后,根据阴影在近红外波段的最小亮度值与最大亮度值的范围建立掩膜,成功提取影像的阴影信息;最后,将色彩空间变换分别与同态滤波和Gamma矫正结合以消除影像阴影,并与其他方法进行对比。研究结果表明,QuickBird影像阴影提取的最佳波段组合为3/4、4、2波段组合,最佳亮度值范围为70-165;色彩空间变换与Gamma矫正相结合的方法可更好地消除阴影,并能较好地保留影像的彩色信息,是消除阴影的最佳方案。     

阴影消除植被指数(SEVI)去除地形本影和落影干扰的性能评估与应用

地形校正是崎岖山区遥感图像预处理的关键步骤。为了评估基于DEM数据的经验校正模型、山地辐射传输模型和波段组合优化计算模型在去除地形阴影效应方面的性能,并将其应用于福州市植被覆盖监测,本文采用C模型（和SCS+C模型）、6S+C模型和阴影消除植被指数（SEVI）进行评估、比较。采用1999年和2014年两期Landsat 5 TM卫星数据和相关的 30 m ASTER GDEM V2高程数据,分别计算了C校正（和SCS+C校正）和6S+C校正后的归一化植被指数（NDVI）和比值植被指数（RVI）以及基于表观反射率数据的SEVI。通过目视比较、光谱特征比较以及太阳入射角余弦值（cos i）与植被指数的线性回归分析,可以看出C模型和SCS+C模型对本影具有较好的校正效果,但对落影的校正效果欠佳。NDVI和RVI的本影与邻近无阴影阳坡的相对误差分别从71.64%、52.57%降至4.80%、6.43%（C模型）和0.50%、9.94%（SCS + C模型）,而落影与邻近无阴影阳坡的相对误差分别从62.01%、47.57%降至31.05%、24.40%（C模型）和33.42%、16.01%（SCS + C模型）。在NDVI的落影校正效果上,6S+C模型比C模型和SCS+C模型有一定的提升,本影与邻近无阴影阳坡之间的相对误差为8.63%,落影与邻近无阴影阳坡之间的相对误差为14.27%。而SEVI在消除本影和落影方面整体效果更好,本影和落影与邻近无阴影阳坡的相对误差分别为9.86%和10.53%。最后,基于SEVI对福州市1999-2014年的植被覆盖变化进行了监测。监测结果表明： ① 1999-2014年植被覆盖增加了893.61 km ²,植被增加区域主要分布在海拔250~1250 m范围内;② SEVI均值在坡度40°附近达到峰值。     

山东省地下水监测现状分析与展望

近年来,随着持续的开发利用,出现了水质明显变差,水位持续下降等情况,并由此引发了一系列地质环境问题,制约社会经济发展。该文梳理了自20世纪50年代以来地下水监测工作的发展沿革,概述了各时期监测工作的特点,分析了国家和省级地下水监测工程,对山东省地下水监测工作的作用,介绍了地下水监测内容和手段,总结了地下水监测在社会经济发展中发挥的巨大作用。针对重点监测区监测网有待完善,专门性监测井比例尚需提升,自动化监测能力稍显不足,监测经费保障体系不够完善,信息共享机制尚未健全等问题,提出了加强站网规划建设,完善技术标准,构建多部门信息共享机制,强化成果技术研究等建议。     

淄博市淄川区饮用天然矿泉水赋存条件与形成机理研究

淄博市淄川区饮用天然矿泉水按照含水层性质可划分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水和岩浆岩类构造裂隙水3大类。区内29眼井泉监测点饮用天然矿泉水检测结果显示,研究区存在锶型、锂型和锶锂复合型3种类型矿泉水。从水岩作用角度分析了矿泉水中锶和锂的来源,认为研究区广泛分布寒武纪碳酸盐岩,石灰岩尤其是鲕状灰岩中丰富的锶元素,是锶矿泉水形成主要的物源条件之一;地下水沿灰岩裂隙岩溶运动为矿泉水的形成创造了重要的水动力条件;研究区腐殖质经低矿化近中性的大气降水淋滤后,形成富含腐殖酸的偏酸性溶液入渗地下,对地下岩层产生溶解、溶滤作用,随着溶解过程的进行,岩石中的锶元素大量进入地下水中。     

国内外岩溶塌陷监测方法综述

岩溶塌陷是全球广泛分布的地质灾害问题,严重影响和制约了岩溶地区社会、经济发展,因此,开展岩溶塌陷监测工作,对塌陷预测预报具有及其重要的作用。岩溶塌陷的监测技术与塌陷形成的机理关系密切。该文分析了岩溶塌陷的分布规律和形成的条件,系统总结了国内外岩溶塌陷的监测内容、技术方法、各自优缺点,如BOTDR监测、TDR监测、地质雷达监测、水动力条件监测及地-沉降等方法,为系统性地开展岩溶塌陷监测工作提供技术和方法参考,展望了未来的岩溶塌陷监测工作,认为岩溶塌陷监测需结合塌陷的形成机理、塌陷地区覆盖层特征及水动力条件,综合利用多种监测手段联合进行,并形成完善的监测网络。     

基于AHP法的鲁中某高铁岩溶塌陷易发性评价

鲁中地区隐伏岩溶广泛分布,多年来岩溶塌陷灾害频发,给区内高速铁路的勘察、施工与运营管理带来了较多困难。本文以泰安东地区某拟建高速铁路为研究对象,在对线路穿越段地质构造、水文地质条件、岩溶塌陷发育现状总结分析的基础上,选取了8项岩溶塌陷影响因子作为评价指标,并运用AHP法计算了各评价指标的权重,构建了有针对性的评价指标体系,结合GIS空间分析方法进行了岩溶塌陷易发性评价。结果表明：研究区易发性高区面积约11.0km²,占比37.6%,易发性中等区面积约9.6km²,占比32.9%,易发性低区面积约7.8km²,占比26.8%,需在高速铁路建设过程中有针对性地采取进一步的防治工程措施。本研究成果可为高铁线路方案的确定及工程处理提供地质依据,也可为同类覆盖型岩溶区高速铁路工程的规划建设与防灾减灾管理提供参考。     

基于数值模型的肥城市地下水源地保护区划分

在北方隐伏岩溶分布地区,许多城市开发利用岩溶地下水资源作为饮用水水源,但利用数值模型方法进行岩溶水饮用水源保护区划分的工作较少。以山东省肥城市城区水源地为例,采用数值模型方法,构建地下水流数值模型,并采用质点追踪技术对岩溶水饮用水源保护区进行了划分。一级保护区面积1.53 km2,二级保护区面积28.4km2,准保护区面积约272.9 km2,全部位于肥城市辖区内。此次划定的保护区范围比之前划定的保护区范围更合理、准确,有利于加强地下水资源的管理和保护。     

山东省深部岩溶热储埋藏分布及岩溶发育特征

根据大量已有资料,对山东省深部岩溶热储的埋藏分布及岩溶发育特征进行了分析阐述,圈定了全省深部岩溶热储分布范围为4.4万km2,共12个地热区,岩溶类型包括岩溶-裂隙和裂隙-岩溶2种类型,对全省深部岩溶热储的进一步研究以及山东省今后深部岩溶热储地热资源的勘探与开发利用具有一定指导意义和参考价值。     

山东省滕州市荆泉水源地岩溶塌陷调查研究

针对山东省滕州市城市供水水源地——荆泉水源地及周围区域在2015年以来发生的多处岩溶塌陷情况,进行现场勘测,并就调查情况进行分析,总结了研究区的岩溶塌陷时空分布规律和形态特征等,该区岩溶塌陷主要发生在地势相对低洼,距河流较近的农田或村庄道路;发生时间一般是枯水期至丰水期之间和丰水期后的地下水位变化剧烈期。该区发生岩溶塌陷的主要原因是过量开采岩溶水,诱发因素有农田灌溉和降水,对该区域的岩溶塌陷灾害运用层次分析法进行易发性评价,并针对调查情况提出了控制规划地下水资源开采量,采取应急预防和监测预警措施的相应防治措施。     

五极纵轴测深法在龙岩灰岩地区寻找岩溶水的应用

曲潭测区内地形较平坦,多为第四系覆盖,表层土质较均匀,接地条件较好,选择五极纵轴电测深法在区内寻找岩溶地下水,通过视电阻率及激电二次场的测量,对物探异常的解译和深部钻孔验证,成功找到日出水量达千吨以上的岩溶地下水,为今后在灰岩地区寻找岩溶地下水提供借鉴意义。采用物探方法寻找岩溶地下水是一种不可替代的勘查方法,可以减少单纯钻探成井的盲目性,提高找水的成功率。     

全国水温台网井水温度2008年动态及其汶川地震前后的异常变化

在全面收集与系统分析全国水温台网近300口观测井2008年动态的基础上，梳理出井水温的正常年动态与固体潮，并进一步识别与分析2008-05-12汶川MS8.0地震震前、震时及震后的异常变化；归纳出全国井水温动态的正常年动态类型、特征及水温潮汐的基本特征，识别出汶川地震前14口井出现的异常，并分析该异常的形态与时空分布特征；分析125口井的同震响应与震后变化特征，进一步论证利用井水温动态监测地震前兆的可能性与存在的问题，提出把现有的水温观测网进一步改造与升级、开拓地壳热动态与地震活动关系观测与研究的创新思路。