盆地潜凸起岩溶热储地热田成因机理：以菏泽潜凸起为例

盆地潜凸起岩溶热储地热田是我国主要供暖用热储之一,具有分布面积广、水温高、水量大等特点,是北方清洁供暖的重要可再生热源。本文以菏泽潜凸起岩溶热储地热田为例,通过地质构造、岩溶发育特征、同位素和水文地球化学特征、地温场空间分布规律、地热水动力场的系统分析,揭示地热田岩溶地热水补给源、运移途径和富集机理：地热水来源于东北部梁山、东部嘉祥一带基岩山区大气降水入渗补给,主要循环富集于层间岩溶与断裂破碎带复合处。根据地温场空间分布特征揭示的热源及其传递和聚集特征,提出了四元聚热机制,一元是大地热流毯状传导聚热、二元是凸起区高热导率分流聚热、三元是导热断裂或岩体接触带带状对流聚热、四元是地下水运移传导-对流聚热。在热储富集和聚热成因机理研究基础上,构建了基于水源、热源及深部岩溶发育特征的地热田成因机理模型,揭示了地热能富集规律。     

华北盆地梁村古潜山岩溶热储聚热机制及资源潜力

地热是一种绿色低碳的清洁能源,其规模化开发利用对减少碳排放量与改善大气环境意义重大,为促进中低温水热型地热流体发电技术在实现“双碳”目标中的应用,本文在揭示梁村古潜山潜凸起岩溶热储聚热机制、评价资源潜力的基础上,对10 MW地热电站示范工程的资源保证能力进行了论证.通过地温梯度、大地热流值与构造格架、岩石热导率相关性对比分析,岩溶发育特征、热储富水性与构造、岩性、水动力条件组合关系研究,揭示了梁村古潜山潜凸起岩溶热储的四元聚热机制：一元为华北克拉通破坏、岩石圈减薄导致的高大地热流传导聚热,二元为凸起区高热导率分流聚热,三元为深大断裂带对流聚热,四元为成岩压密水对流聚热;计算出梁村古潜山潜凸起寒武系-奥陶系裂隙岩溶热储中蕴藏的可利用热资源量为2.218 3×10¹⁹ J、地热水资源量为6.34×10⁹ m³.在四元聚热驱动下,形成了梁村古潜山潜凸起高地温梯度岩溶热储地热田,其热能量与地热流体资源量满足10 MW地热电站建设需求.     

鲁西北平原地热热源机制的气体同位素约束

利用地热系统中气体的组分、丰度及同位素组成,可以识别地热流体的来源,追溯其热源形成机制。鲁西北平原地热资源自1998年以来大规模开发利用,但对其热源形成机制的认识尚不明确。本文利用溶解性气体组分和同位素特征对鲁西北平原热源成生条件进行了研究。溶解气成分结果表明,地热气体组分均以N₂为主,主要为大气降水入渗成因,在相对封闭的地质环境中深循环,混合一定量的地壳深部或地幔来源的气体。利用³He/⁴He比值,定量计算出研究区壳幔热源配分比为0.90～1.57,热源主要为地壳岩石放射性生热与来自上地幔沿深大断裂的对流热。其中,砂岩热储受构造活动影响较小,地幔热流占45%左右。而岩溶热储受构造控热明显:处于深大断裂或济南岩体与灰岩接触带附近的岩溶热储地幔热流占比相对较大,达48.77%～52.75%,显示除了正常的大地热流传导产热,沿深大断裂、岩体与灰岩接触带存在来自上地幔的对流聚热;处于齐广断裂与济南岩体中间的稳定地块地幔热流相对较小,仅占38.87%～40.97%,指示构造相对稳定区获得深部热流较少。     

永定河对北京西山岩溶水和玉泉山泉的影响

岩溶介质赋水各向异性使岩溶含水层具有不均一性和复杂性,增加了刻画地下水流场的难度和不确定性。为深入理解岩溶水系统不均一性,基于水化学和同位素数据研究了西山岩溶水系统补径排路径,为厘清岩溶水流场特征提供了新的依据。水化学和同位素证据表明西山岩溶区有3个补给源区:军庄、潭柘寺降水补给区和永定河渗漏补给区,每个补给区各自具有独立的径流通道。军庄补给区为降水和河水补给,降水补给向温泉-永丰屯方向径流;入渗河水补给沿永定河断裂向南东方向径流,在古城一带转向北东方向补给玉泉山泉。潭柘寺降水补给沿八宝山断裂北侧经回民公墓,八宝山朝四季青方向径流。自北而南可分为军庄-永丰屯径流带、永定河-香山径流带、潭柘寺-八宝山-四季青径流带。潭柘寺和永定河是西山岩溶水和重要补给源区,对玉泉山泉有直接影响。     

泰山北翼岩溶含水介质分布及地下水循环规律研究

为了深入认识济南岩溶泉水及地热水循环过程,本文以泰山北翼碳酸盐岩含水介质空间分布特征为研究出发点,分析其埋藏条件和连续性特征,并利用数理统计、空间插值、Piper三线图、概念模型等方法,结合水动力场、水化学场、水温度场和水年龄场“四场”分析,揭示区域地下水循环规律。结果表明：地表分水岭与齐广断裂、禹王山断裂、聊考断裂等深大断裂控制了泰山北翼地区岩溶含水介质空间展布,大致呈现由南向北埋藏深度逐渐增大的变化趋势,受马山断裂、东坞断裂、文祖断裂等次级断裂影响岩溶含水介质上下盘有不同错动,但东西展布仍具有较好连续性;区域地下水循环过程极其复杂,泰山岩群、寒武纪及奥陶纪各类含水岩组通过排泄 渗漏、断裂垂向径流、水平地下径流等形式发生水流交汇,并在山前局部地区与第四纪松散孔隙水产生水量交换,最终通过泉或人工开采形式排泄。区域地下水流具有统一的“四场”,并且呈现明显的水平与垂向分带特征,大致沿东阿断裂及其延长线—吴家堡—华山—章丘区—淄博磁村一线划分冷泉与地热水的分界线,以600 m、1000 m划分出浅、中、深循环深度分界线;冷泉以浅循环为主,中、深循环为辅,地下水矿化度、温度、年龄偏低,而地热水以中、深循环为主,浅循环为辅,地下水矿化度、温度、年龄偏大。不同含水介质水流具有一定内在关联,构成一个完整的岩溶水系统。     

广安市铜锣山背斜三叠纪岩溶热储结构特征及热水成因研究

为探讨广安市铜锣山背斜三叠纪岩溶热储特征、地热水水化学与同位素组成、热储温度及地热水循环机理,采用地热钻探、水化学与同位素取样测试、热水溶质组分图解分析等手段和方法,开展了地热水成因的研究工作。结果表明:研究区三叠纪碳酸盐岩热储结构相对完整,热储盖层、热储层和热储下部隔水层形成独立的地热水文地质单元。岩溶地热水水化学类型主要为SO₄-Ca·Mg和SO₄-Ca型,富含F、Sr、Li、B和SiO₂物质,其水源补给为大气降水,补给区位于铜锣山以北的大巴山一带,深部地热水补给高程大于1 100 m,补给区年均温度为9 ℃。热储温度为56~76 ℃,热水循环深度为2 013~3 030 m。地热水在循环过程中,主要发生碳酸盐岩和蒸发岩溶解、冷热水混合过程,且冷水混入比例大于80%。结合区域地热地质条件,构建了研究区地热水成因概念模型。      

济南西北部碳酸盐岩热储浅埋区热异常机理研究

为了探寻济南岩体北部碳酸盐岩热储浅埋地热异常区形成机理,利用地质钻探编录、抽水试验、测温、水质分析测试等手段,对碳酸盐岩浅埋地热异常区地质特征、热储物性特征、地温场特征、水化学特征等进行研究,结果表明：碳酸盐岩浅埋区热储层发育在奥陶纪灰岩地层中,热储层岩溶裂隙发育,热储埋深150~1000m,地热异常区盖层地温梯度为7. 2~11. 5℃/100m,水化学类型为SO4- Ca型,TDS为1. 3~1. 5g/L,地热水中含有对人体有益的微量元素,地热水来源为大气降水,地热水中50年以前入渗的“古水”占主导;明确了热源除正常的地温传导之外,济南岩体阻挡迫使水流深循环加热后上涌,断裂沟通深部热源等也是地热异常区形成的重要因素。     

基于水化学的北京及周边岩溶地热水形成条件研究

北京市及周边岩溶地热田地热水在由浅至深的深循环,在高水头作用下上涌的过程中,溶解了热储及围岩的岩盐、石膏等成分,并不同程度与浅部冷水混合,形成了现今的地热水水化学特征。水文地球化学与同位素特征表明,岩溶地热水的补给来源是北京市及周边山区的大气降水,北京平原区浅埋的岩溶冷水也可能形成补给。自补给区至岩溶热储深埋区,地热水的循环交替条件逐步变差,水质逐渐变复杂,变质程度逐步增高。水化学特征显示,除天竺、后沙峪和凤河营等水文地质环境较封闭的地热田外,北京市及周边大部分地热田的岩溶地热水补给条件良好,地热水的可开采资源量大。     

西宁盆地北西缘地下热水分布特征

笔者重点对西宁盆地北西缘南门峡-台子地区地下热水的赋存条件、热储构造概念模型进行了讨论。基于实际资料,得出地处老爷山凸起与双树凹陷间斜坡带,具有“凹中凸”地质结构的南门峡-台子地热异常热储为新元古界克素尔组大理岩和白垩系民和组砂砾岩,地热地质条件好。提出了该区的热储概念模型是“层控热储-侧向径流补给-大地热流供热-深大断裂导热-低热导率岩层聚热”,且具一定的地热资源开发利用前景。     

东濮凹陷奥陶系岩溶型热储分布特征及成因研究

科学开发、利用东濮凹陷地热资源对于缓解雾霾与大气治理具有积极作用。东濮凹陷及周边基岩主要为奥陶系灰岩,地层厚度约0~1 200m,岩溶热储型地热资源开发潜力巨大。受控于区域构造发育史,加之多期岩溶作用叠加改造,各区域岩溶作用强度、影响的奥陶系地层、形成的岩溶类型均不相同。纵向上峰峰组下段、上马家沟组、冶里—亮甲山组为岩溶发育有利区;平面上北部地区岩溶储层相对较差,南部兰聊断层上升盘为有利岩溶发育区。东濮凹陷地热田增温机制主要为热传导型,地温梯度等值线与"两凹一隆"的构造形态相对应,呈NE—NNE向展布,中央隆起部位地温梯度高于次凹部位;凹陷南部地温梯度高于北部。地温梯度、基底断裂、奥陶系矿化度等平面展布特征表明,黄河断裂具有导水导热性质;长垣、兰聊断裂、奥陶系岩溶风化壳具有导水性能,且凹陷东西两侧都具有地下水源补给区;奥陶系地层具有良好的储水性能,其上的石炭—二叠系可作为热储盖层。东濮凹陷北区、中区以及南区的地热田模型特征均表现大地热流供热—低热导率岩层聚热—大气降水侧向径流补给—岩溶热储,但北区和中区为传热模式热传导,而南区为热传导兼局部深循环热对流。南区较高的地热背景、良好的导水导热通道,加之南区奥陶系基底破碎、储水性能良好,具有较好的开发潜力。东濮凹陷是油气开发的传统地区,充分利用区内油气勘探资料与废弃油气井,是高速、经济开发其地热资源的一条道路。     

大牛地气田无土相钻井液流变模式优选

大牛地气田无土相钻井液实例计算表明,赫巴模式的相关系数最大,残差平方和最小,其次是卡森模式、幂律模式,最差的是宾汉模式,建议优先选用赫巴模式。     

滑坡空间预测数学模型的对比及其应用

滑坡灾害空间预测经历了从定性-半定量-定量、从确定性-非确定性-概率论的发展过程,其中预测模型的建立、预测方法的选取是滑坡空间预测的核心过程,关系到预测结果的最终确定.讨论了信息量模型、信息-物元模型、信息-神经网络模型的预测流程和关键技术问题,将这3种非确定性数学模型运用于万州安乐寺古滑坡区的滑坡危险性预测中,并对3种模型的预测结果进行了对比分析,指出3种预测数学模型的优劣及其应用中需注意的问题,对比研究表明3种模型均不失为滑坡空间预测中较为有效的数学模型.     

再论矿床模型及分类

本文在综合前人资料的基础上概述了矿床模型的概念、研究现状、分类及其相互关系。矿床模型研究在８０年代掀起了高潮，在世界范围内，有关矿床模型的专著和文章大量出版及在各种地学刊物上刊登。矿床模型是描述一组矿床本质属性的系统有序的信息，是对整个矿床系统的简化、抽象和类比。因此，将一个完整的矿床系统分为特征描述，成因机制，找矿标志和经济评价四部分，由此分为四种模型亚类：描述性模型，成因模型，找矿模型和地质经济模型。这四种模型有交叉、重复，后面的模型是建立在前面模型基础之上的，如成因模型是建立在对矿床及其控矿条件等精确描述之上的模型，地质经济模型则建立在前面三种模型的基础之上。     

路基沉降预测的Usher模型应用研究

基于线性或近似线性加载情况下路基沉降过程和Usher曲线,将广泛用于经济和资源预测的Usher模型应用于路基沉降预测。对Usher模型微分方程式的分析表明,目前用于沉降预测的Logistic模型和Gompertz模型是Usher模型的两种简化形式,但Usher模型对于实际情况具有更强的适应性。阐述了Usher模型参数的计算方法,并结合某工程实例进行了计算分析,对比结果说明Usher模型用于沉降预测的效果较好,且比Logistic模型和Gompertz模型具有更高的预测精度,可供工程应用参考。     

河流—地下水水流模型研究进展

收集前人研究成果,归纳河流—地下水水流模型的解析模型和数值模型,分析河流—地下水水流模型的模拟中影响最敏感的因素,讨论河流污染质入渗到含水层后对含水介质渗透性能的影响,河流—地下水模型最主要的问题在于河流参数的求取和河流的处理,分析河流—地下水水流模型研究存在的问题。     

计算区段控制浓度的合理定量化模型研究

对污染物实施总量控制已经成为我国防止水环境恶化、实现水资源可持续利用的主要战略手段之一。本文就总量控制工作进行了理论探讨，从理论上提出了控制平均浓度和最大浓度两种情况下的排污等效模型。同时对计算区段控制浓度的确定进行了定量化模型研究。该模型简便易操作、实用性强，具有一定的理论意义和实用价值。     

基于遗传算法的新安江模型日模拟参数优选研究

在概念性水文模型的参数率定中,目前还没有一个传统优化方法能够提供保证足够高效和稳定性的算法。为了克服传统优化方法中局部收敛性的缺点,近年来利用遗传算法通过计算机准确稳定地进行概念性水文模型的参数优选的尝试得到越来越多的重视和发展。目前优选水文模型待定参数,大多是从次洪模型的方面去讨论,有关日模拟模型的遗传算法参数优选讨论的较少。本文系统分析了基于遗传算法的新安江模型日模拟参数的自动优选,同时针对遗传算法在模型参数众多的情况下时间效率低下问题,通过利用新安江模型参数分层原理与模型参数敏感性分析对优选结果影响,提出一套简化的日模型参数遗传算法优选方案。经过流域模拟检验,该优选方案可行,运行效率高,可以作为类似模型遗传算法参数率定快速、有效的方案。     

分布式水文模型构建理论与方法述评

回顾了分布式水文模型的发展历程,分析总结了分布式水文模型的构建理论与方法,并对其关键内核——“物理基础”的含义做了深入而新颖的分析。分析了两类当前比较活跃的模型——分布式物理模型与分布式概念性模型中存在的问题及发展前景,并探讨了综合二者之长的具有物理基础的松散型分布式水文模型的构建思路,以及学者们期待中的基于确定性与随机性耦合的分布式水文模型。     

Grade and Tonnage Model of Contact Metasomatic Copper Deposit in China

INTRODUCTIONSystematic exploration theory is an important aspect ofquantitative prediction and exploration assessment of m ineralresources.Recently,the three- stage quantitative evaluation ofmineral resources (China Mineral Information ResearchInstitute,1996 ;Zhao,1995 ) is widely carried out in the West.The three- stage prediction and evaluation includes:1findingpracticable prospect area on the basis of analyzing m etallogenicgeological setting,2 establishing grade- tonnage model oftar…     

SWAT模型在密赛流域的应用与比较研究

为对比分布式水文模型SWAT与典型集总式水文模型新安江模型的径流模拟能力,以钱塘江支流密赛流域为实验流域,以CRU气象数据集为气象输入资料,分别进行SWAT日、月径流模拟与验证,并与新安江模型模拟成果进行对比。结果显示SWAT模型在实验流域的月尺度径流模拟中更具优势,也表明SWAT模型在我国径流模拟中具有良好的适用性。