基于PHREEQC的某大坝排水洞析出物定量预测

水工建筑物排水孔洞中常常析出大量各色固体物质,对水工建筑物的安全稳定运行产生不可忽视的影响。某大型水利工程排水孔洞中析出物是典型的地下水环境变化下的水文地球化学现象,应用PHREEQC定量模拟析出量结果表明:单位长度析出量介于0.0303～0.9124kg/a,大坝析出物问题并不严重;一、二、三、五、七号单元的单位长度析出量小于0.66kg/a;四号、六号单元的单位长度析出量分别为0.8656kg/a和0.9124kg/a,属于相对危险部位,应该重点监测。应用PHREEQC定量模拟水-岩相互作用,揭示析出物的水文地球化学变化过程,可以为大坝安全监测提供科学依据。     

基于化学热力学的饱和指数模型求解方法的改进

饱和指数SI是反映水环境中矿物溶解/沉淀状态的重要参数,而水溶液中络合物的存在对SI值有很大的影响,因此正确计算络合物的含量,可提高水-岩作用SI模型的计算精度。依据化学热力学的基本理论,作者扩展了活度系数计算方程、优化了阀值的选取、并改进了输出结果。结合某工程实例,与传统算法做了比较,证明该模型的算法具有更好的稳定性和计算精度,结果亦与实际情况更相符。     

皖北刘桥二矿井下析出物的成因探讨

皖北刘桥二矿投产两年多来，井下的渗水部位不断有钙质及铁、锰质等析出物形成。初步分析认为，这是地下水的水文地球化学环境变化及其对围岩产生机械、化学潜蚀作用的结果。析出物形成速度快、局部排出量大，对矿井水环境质量和井巷围岩稳定性有一定影响。由于该现象在黄淮地区的许多矿井中均有发现，故应引起生产单位和学术界的充分重视。     

安砂水电站坝基地下水析出物的研究

从我国首次大坝安全定期检查中得知, 在已建成并运行多年的许多大坝中, 其坝内廊道或基础廊道中的排水孔、排水沟, 均不同程度地发现有地下水析出物存在, 有的析出量特别多, 种类也比较复杂, 曾引起电厂及专家们的重视。本文从研究安砂水电站大坝工程地质、水文地质环境入手, 采取多种分析测试方法, 研究环境水、坝基岩体和析出物的矿物、化学成分、物化特性及颗粒组成等, 揭示坝基地下水析出物的形成机理, 并评价析出物对大坝安全的影响。     

基于断层量化隐伏型煤矿基岩含水层水化学空间演化机制研究

地质构造是控制地下水化学场形成的关键因子,但由于其类型、性质和组合方式存在较大差异,致使定量表征地质构造对含水层水化学空间演化是个难点问题,亟待解决。本文以典型隐伏型煤田——淮北煤田袁店一矿的二叠系主采煤层砂岩裂隙含水层（简称“煤系”）和石炭系太原组灰岩岩溶裂隙含水层（简称“太灰”）为研究对象,基于主成分分析和离子比例分析,阐明控制含水层水化学空间演化的关键因素,利用断层复杂系数量化地质构造对地下含水层水- 岩作用的影响,揭示袁店一矿水化学空间演化机制。研究结果表明,袁店一矿煤系主要水- 岩作用为阳离子交替吸附与脱硫酸,太灰主要水- 岩作用为碳酸盐溶解与黄铁矿氧化。袁店一矿东部断层复杂系数平均值为0. 56,中部为0. 61,西部为0. 71。随着断层复杂系数平均值的增加,断层愈发育,煤系在袁店一矿主要水- 岩作用阳离子交替吸附与脱硫酸有向非碳酸盐溶解转变的趋势;太灰在袁店一矿主要水- 岩作用碳酸盐溶解与黄铁矿氧化有进一步增强的趋势。研究成果为研究华北隐伏型煤田地下水化学演化的构造控制机制提供了新思路,奠定了良好的理论基础。     

塔里木盆地海相油藏具有高热稳定性的地球化学条件探讨

塔里木盆地在埋深超过8000 m、油藏经历200℃以上高温改造仍然发现液态烃类流体稳定存在,目前勘探工作正在面向深层-超深层拓展,塔里木盆地海相原油具有的高热稳定性来自其较好的保存条件。本文总结了近年来塔里木盆地海相油藏研究进展,结合宏观地质背景演化,主要从微观过程入手探讨塔里木盆地海相油藏热稳定性的地球化学特征。认为宏观上塔里木盆地目前的低地温梯度有利于油藏的稳定保存;而油藏储层中普遍缺乏氧化性矿物,石膏类等含硫矿物也贫乏,使得油藏储层中的烃-水-岩相互作用(包括热化学硫酸盐还原反应)发生的程度有限;同时,塔里木盆地海相油藏中地层水广泛发育、分布复杂,这对油藏中的液态烃类,特别是大分子烃类的热裂解具有抑制作用,从而有利于油藏的稳定保存。有必要进一步开展针对塔里木盆地海相原油热稳定性的微观地球化学特征探讨,特别是烃-水-岩相互作用中有利于原油烃类流体稳定保存的物理化学机理分析,研究成果将有助于深化塔里木盆地深层-超深层油气藏的勘探研究工作。     

霸县凹陷深部地下热水的地球化学特征及其成因

霸县凹陷位于华北冀中坳陷北部,地热资源丰富。文中利用霸县凹陷的油气勘探和开发井的试油测温、地层水化学分析等资料,研究了霸县凹陷深部三套主要热水储层——馆陶组(Ng)、东营组(Ed)和沙河街组沙二—三段(Es_(2+3))地下热水地球化学特征及成因。霸县凹陷深部地下热水主要有3种类型的化学组成,其中第Ⅰ类深部热水主要赋存于馆陶组,矿化度5g/L,阴离子以Cl~-和HCO_3~-为主,阳离子主要为Na~+,为Cl·HCO_3-Na型水,总体处于开放的水文地球化学环境,为以大气水渗入为主的溶滤水,其化学成分的形成作用主要为大气渗入水的溶滤作用以及深部沉积水的混合作用。Ⅱ类地下热水主要赋存于东营组和沙河街组二—三段,阴离子以Cl~-为主,阳离子主要为Na~+,为Cl-Na型水,总体处于半开放-半封闭的水文地球化学环境。Ⅱ类地下热水主要为沉积水和混合水,蒸发浓缩作用参与了Ⅱ类地下热水化学成分的形成。Ⅲ类地下热水主要赋存于东营组和沙河街组二—三段,阴离子以Cl~-为主,阳离子以Na~+和Ca~(2+)为主,为Cl-Na·Ca型水,总体处于封闭的水文地球化学环境。Ⅲ类地下热水主要为沉积水,其水化学的成因主要为斜长石的钠长石化作用。随着埋藏深度的增加,地下热水温度增加,由Ⅰ类至Ⅱ类和Ⅲ类热水,水-岩相互作用逐渐增强,矿化度逐渐增大,相应的水化学类型也逐渐变化,钠氯系数(rNa/rCl)和脱硫酸系数(rSO_4×100/rCl)逐渐减小,而变质系数(r(Cl-Na)/rMg)逐渐增加。     

广东雷州半岛玄武岩地下水水文地球化学特征及演化模拟

应用水化学分析软件和水-岩作用模拟软件对雷州半岛的水文地球化学进行了分析和路径模拟。沿东、西2个地下水径流方向从一级台地补给区至二级台地、三级台地排泄区的模拟计算结果表明,地下水可能经历了一系列复杂的水-岩作用,包括石膏、高岭石、钙蒙脱石、伊利石、绿泥石、斜辉石(或透辉石)、针铁矿、赤铁矿的溶解或沉淀及CO2气体的溶解或逸出等地球化学反应。针铁矿、赤铁矿和透辉石的溶解或沉淀量在沿东面地下水径流方向上远小于沿西面方向;针铁矿和赤铁矿只在少量水点发生溶解进入地下水,在大多数水点处于饱和状态而从地下水中析出;CO2气体在大多数取样点发生溶解进入地下水中,其溶解量较大,且随着CO2在水中浓度的变大,其饱和指数也增大,达到饱和后从水中逸出。可见水-岩作用模拟结果有助于揭示研究区地下水化学环境的演化机制。     

金成矿作用的流体-岩石相互作用模型化研究

考虑到水-岩相互作用过程中化学反应的热力学和动力学,流体流动的动力学和扩散及弥散作用,建立了金成矿作用的流体-岩石相互作用动力学模型。以东北寨金矿床为例,设置初始和边界条件,求得了数值解。计算了反应时间、总硫活度、热液温度、氧逸度及流体流速对金从围岩中活化转入溶液的影响;同时还计算了当成矿溶液流经围岩发生化学反应金沉淀成矿时,反应时间、流体流速的影响及黄铁矿和石英与金沉淀的相互关系。     

湖南茶陵邓阜仙花岗岩中“眼球”状析出物地球化学特征及成因

湖南茶陵邓阜仙岩体燕山期细粒二云母花岗岩(γⅡ)中分布大量"眼球"状析出物,单个"眼球"大小约1~3 cm,其分布呈单个的"眼球"独立产出,或由大量"眼球"连成条带,延伸可达几米至数十米。"眼球"状析出物具有明显的成分分带,核部"黑眼珠"富含黑云母(大部分蚀变为绿泥石),边部"白眼仁"富含石英;"眼球"与花岗岩围岩(γⅡ)界线清楚截然,具有流动构造,可能是岩浆液态分异的结果。南岭主要钨矿成矿花岗岩具有高分异演化特征,同时发生液态分异作用。对比邓阜仙"眼球"及附近二云母花岗岩∑REE为97.83×10-6~219.37×10-6,LREE/HREE为10.41~15.29,稀土元素配分曲线呈右倾的"V"字形,不具有四分组效应,δEu负异常不明显,指示其演化程度不高,由此认为南岭岩浆液态分异作用主要发生在高分异演化的碱长花岗岩阶段,但在岩浆演化至二云母花岗岩阶段就已经开始,甚至可能发生的更早。岩浆液态分异作用使"眼球"中挥发分元素Li、F含量升高,成矿元素Cu、Pb、Zn等富集,岩浆液态分异制约着元素的迁入迁出,促进了挥发分元素以及成矿元素的富集,对矿化的形成也有一定制约作用。     

毕节市北部岩溶地下水水化学特征及影响因素的多元统计分析

本文利用层次聚类分析和因子分析两种多元统计方法探讨了贵州省毕节市岩溶地下水水化学组分特征及影响因素。结果表明:研究区地下水组分浓度变化范围较大,具有明显的空间变异性,其受到地理因素、水岩作用过程、土壤等自然因素、人类活动的影响。这四个影响因素能够解释地下水水化学组分82%的特征,其中,水岩作用过程和人类活动是主要影响因素。地下水中HCO3-、SO42-、Ca2+和Mg2+主要来源于碳酸盐岩矿物的溶解,同时也受到人类采煤活动的影响;Cl-、K+、Na+和NO3-则主要受到人类活动,特别是农业化肥、粪肥、农药施用和生活污水排放等因素的影响。本研究有助于深化对西南岩溶地下水水化学特征的理解,有助于有效预测岩溶地下水污染物来源,且对岩溶区水资源的合理开发利用具有积极的指导意义。     

GIS支持下人类活动对地下水动态影响的定量分析

应用地球动力学原理分析和研究了人类活动对水资源变化的影响,提出可将人为作用影响作为一个综合性的抽象指数,通过求取其它因素的变化利用余差法反求得到的计算思路.借助于GIS技术,建立了度量人为作用对地下水动态影响的通用数学模型,并用实例进行了验证,计算结果与实际情况相符,表明所提的方法是可行的.     

基于水-岩相互作用的泥岩库岸时变稳定性分析

为探寻云南省富宁港区泥岩库岸在水-岩相互作用下的稳定性演变规律,通过富宁港区一期工程现场采集泥岩试样,经过不同次数的干湿循环后,进行常规三轴压缩试验。将得到的岩石抗剪强度参数进行工程转换,经回归分析后构建泥岩岩体综合抗剪强度参数概率分布的时变模型。结合极限平衡法和可靠性理论,得到水-岩相互作用下泥岩库岸中值安全系数、可靠度及可靠安全系数的时变规律。分析结果表明,在水位反复升降作用下,综合二元指标的可靠安全系数能更合理地分析泥岩库岸稳定性;库岸整体稳定程度呈现出非线性衰变特点;库岸最危险滑动面表现为由内向外的渐进性破坏。以试验为基础,提出的泥岩库岸时变稳定性分析方法为研究水位周期性涨落下库岸的稳定性演变规律提供了一条有效途径。     

水-岩化学作用等效裂纹扩展细观力学模型

从化学腐蚀下岩石细观结构的变化出发,研究水化学溶液对岩石中裂纹的腐蚀作用。运用地球化学矿物-水反应的溶解动力学,考查水-岩反应化学溶液中不同时间段离子浓度的变化,从理论上探讨化学腐蚀下等效裂纹扩展的定量化分析方法。通过质量守恒定律计算出裂纹在迹长及隙宽方向的变化,将水化腐蚀等效成有效裂纹长度,建立了水-岩化学作用下等效裂纹扩展的计算公式并计算应力强度因子。通过对砂岩的研究结果表明,水-岩化学作用对岩石裂纹的扩展有显著影响,并且具有时间效应。同时,水化学溶液的离子浓度及pH值大小对裂纹的扩展存在影响,其中pH值的变化对岩石的断裂力学效应更加显著。当溶液的酸性越强或碱性越强,腐蚀越大,裂纹扩展越快;pH值为中性时,腐蚀作用得到较大缓解,裂纹发展缓慢。为定量研究裂隙岩体在水岩化学作用下的细观机理提供了一种新的思路。     

基于变形的土石坝地震风险分析

土石坝抗震安全的设计一般立足于预防结构的倒塌,如何使土石坝结构地震破损控制在可接受的风险水平是一个值得研究的重要课题。应用地震风险分析理论,建立了土石坝地震风险分析方法,包括地震危险性分析、地震易损性分析和地震灾害损失评估3个方面。在场地地震危险性分析基础上,将基于性能的抗震设计思想应用于土石坝结构地震易损性分析中,以土石坝坝顶相对沉陷为评价指标,划分土石坝震损等级,最后结合地震经济损失分析,建立了土石坝地震风险计算模型,在技术和经济上对土石坝地震破损风险进行分析计算。以某高土石坝为例,用该模型对大坝的震害和经济损失进行了预测分析,其结论可为土石坝安全评价及投资决策等提供依据。     

矿区深部含水层水-岩作用的同位素与水化学示踪分析

为了有效揭示华北隐伏型煤矿区煤炭开采进程中深部含水层水-岩作用机制,本文以淮北煤田宿县-临涣矿区为研究示范,收集与采集1985～2011年期间矿区松散层第四含水层、煤系砂岩裂隙含水层、石炭系太原组岩溶含水层与奥陶系岩溶含水层深部地下水样166个,分析与测试87Sr/86Sr、34S、13C同位素以及Na++K+、Ca2+、Mg2+、HCO-3、Cl-、SO2-4、CO2-3等常规组分,并开展基于同位素与水化学的水-岩作用示踪与分析。研究成果表明:在矿区主要充水含水层中,煤系砂岩裂隙含水层脱硫酸与阳离子交替吸附作用最为显著,而松散层第四含水层、石炭系太原组岩溶含水层与奥陶系岩溶含水层黄铁矿氧化或地下水硬化最为显著;受煤炭开采影响,煤系砂岩裂隙含水层、奥陶系岩溶含水层主要水-岩作用逐渐减弱,松散层第四含水层、石炭系太原组岩溶含水层主要水-岩作用或增强、或减弱,增强或减弱的程度取决于井田基岩面标高、主要断层的展布形态与隔水性能以及煤层开采扰动范围等。     

许氏创孔海百合Traumatocrinus hsui的形态定量分析和个体发育过程

Traumatocrinus hsui Mu, 1949是关岭生物群的重要组成成员,以数量众多、保存精美、营假浮游生活闻名于世。笔者等通过对5件群体保存标本中的127个大小不同个体的系统描述和形态定量分析,认为T. hsui萼部与整个冠部存在异速生长的特征,个体发育过程中腕的级数和数目逐渐增加;T. hsui的个体发育可分为3个时期6个阶段,即幼年期（Ⅰ、Ⅱ）、少年期（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）、成年期;幼年期：个体较小,冠高小于26 mm,腕分枝至4级;少年期：个体中等,冠高26～130 mm,腕分枝至7级;成年期：个体较大,冠高大于130 mm,腕分枝至8级。前人在关岭生物群中研究命名的Traumatocrinus hsui enormis Mu, 1949,Traumatocrinus kueichouensis Mu, 1949,Traumatocrinus uniformis Mu, 1949,Traumatocrinus sp. Mu, 1949,Traumatocrinus guanlingensis Yu et al., 2000和Traumatocrinus xinpuensis Wang et al., 2002等均为T. hsui的同种异名,其命名标本为个体发育的不同阶段或局部特征。     

许氏创孔海百合Traumatocrinus hsui的形态定量分析和个体发育过程

Traumatocrinus hsu Mu, 1949是关岭生物群的重要组成成员,以数量众多、保存精美、营假浮游生活闻名于世。笔者等通过对5件群体保存标本中的127个大小不同个体的系统描述和形态定量分析,认为T. hsui萼部与整个冠部存在异速生长的特征,个体发育过程中腕的级数和数目逐渐增加;T. hsui的个体发育可分为3个时期6个阶段,即幼年期（Ⅰ、Ⅱ）、少年期（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）、成年期;幼年期：个体较小,冠高小于26 mm,腕分枝至4级;少年期：个体中等,冠高26～130 mm,腕分枝至7级;成年期：个体较大,冠高大于130 mm,腕分枝至8级。前人在关岭生物群中研究命名的Traumatocrinus hsui enormis Mu, 1949,Traumatocrinus kueichouensis Mu, 1949,Traumatocrinus uniformis Mu, 1949,Traumatocrinus sp. Mu, 1949,Traumatocrinus guanlingensis Yu et al., 2000和Traumatocrinus xinpuensis Wang et al., 2002等均为T. hsui的同种异名,其命名标本为个体发育的不同阶段或局部特征。     

基于浸润线矩阵的尾矿坝稳定性分析

由于尾矿坝的渗流边界条件极为复杂,采用的二维简化理论分析法的计算结果有可能与实测浸润线的结果相差较大,急需一种能较为准确预测尾矿坝浸润线位置的简易算法。在深入剖析尾矿坝浸润线影响因素的基础上,建立了浸润线叠加影响函数,归纳出与尾矿坝坝体特征相关的阶段影响因子,提出反映阶段影响因子的浸润线矩阵。运用多项式回归分析浸润线观测数据,拟合得出浸润线观测孔水位与库水位的函数曲线,求得尾矿坝浸润线矩阵。