陕西关中盆地粉质黏土热物理性质研究

关中盆地浅层地热能资源十分丰富,但目前开采程度仍有待提高。土壤的热物理性质在很大程度上决定了其工程特性,对浅层地热能在开发利用过程中所涉及的基本理论和开发方法等具有较大影响。通过室内试验对西安市、咸阳市、渭南市和宝鸡市范围内的粉质黏土的热物理性质开展研究,对试验数据进行了分析,进而揭示了粉质黏土比热容、导温系数和热导率的宏观变化规律。结果表明: 粉质黏土的热导率为0.82~2.65 W/(m·K),导温系数为0.001 28~0.004 86 m²/h,比热容为0.77~1.53 kJ/(kg·K); 随着含水率的增大,热导率整体呈减小趋势,且数值分布范围缩小; 比热容总体随导温系数的增大而减小; 导温系数随热导率的增大呈线性增大,且相关系数均较高。研究可为工程实践过程中开发利用浅层地热提供一定的理论基础。     

典型地貌单元浅层地热能资源量赋存规律

浅层地热能是一种新型的具有无污染、分布广、可再生、能量大以及可就近利用等诸多优势的洁净能源。以陕西省4类典型地貌单元(风沙高原区、黄土高原区、河谷阶地区和山间盆地区)的10个代表性城市(榆林、延安、铜川、宝鸡、咸阳、西安、渭南、安康、汉中和商洛)为例,综合各类地质条件,分析了不同地貌单元的岩土体热物性特征和地温场特征。基于10个城市的浅层地热能适宜性分区结果,评价了每个城市浅层地热能的热容量、换热功率和潜力分区。将代表性城市的评价结论推广到典型地貌单元,针对性地给出了开发利用建议。通过以点带面的手段,研究典型地貌单元浅层地热能的赋存规律和开发利用方案,为加快推进浅层地热能广泛使用奠定良好的理论基础,亦为构建环境与友好型社会服务。     

关中盆地南部山前中深层地热资源赋存特征及应用

地热资源的广泛利用有助于减少化石燃料的使用、降低雾霾污染。关中盆地南部山前地区的地热资源丰富,开发潜力大,但研究程度较低。本文概述了关中盆地南部山前地区的自然地理概况,分析了该区域地热资源开发利用过程中存在的问题,总结了区域地热载体特征和构造单元特征,划分了区域内近地表处(20 m)、深层(1500 m)处、地温梯度以及大地热流值分布情况。按赋存条件的不同,将地热流体分为四个地段,并详细论述每段的地质特征和成因模式。认为研究区地热资源主要来源于地球的内部热能,其次为地壳中放射性元素衰变、矿物转化过程中产生的热能以及少量生物降解产生的能量,将地热资源的形成模式分为热传导型和热对流型两类,热传导型地热资源广泛分布,热对流型地热资源分布在导通深部高温部位的断裂带附近。采用体积法计算了关中盆地南部山前地区地热单元储存的总热量,4000 m以深暂难利用的地热资源量及4000 m以浅能利用的地热资源量。采用热流量法计算了宝鸡温水沟、眉县汤浴、蓝田汤浴、华清池和西安东大等高地温异常区的地热流体资源量。根据研究区地热资源赋存规律,划分了地热资源的鼓励开采区和保持开采区,指明了地热资源的利用方向。本文旨在适时推动陕西省关中盆地南部山前地区的清洁能源事业,为区域地热资源的科学、长期开发提供理论依据。     

陕西省恒温层深度主要影响因素及其估算

恒温层深度的预测与地热能开发利用、地下空间建设等密切相关,陕西省区域恒温层的研究工作进展较慢。通过探讨恒温层深度的影响因素认为:导热系数与恒温层深度呈弱负相关;地表与大气间表面传热系数与恒温层深度呈弱正相关;大气温度年振幅与恒温层深度呈正相关;导温系数与恒温层深度呈明显的正相关。介绍并验证了一种土壤恒温层深度的计算方法,通过该方法,计算了全省不同地貌单元恒温层深度的理论值。全省恒温层深度介于10.5～23.8 m之间:陕北地区恒温层深度为10.5～23.8 m;关中盆地恒温层深度为11～17.4 m;陕南地区恒温层深度为11.7～18.6 m。该研究系统地划分了陕西省区域恒温层的深度范围,为陕西省"绿色"追赶超越政策的实施做出贡献。     

浅谈空间信息技术在自然资源调查监测中的应用

空间信息技术在自然资源调查、生态环境监测与评价、自然灾害监测与评估、辅助科学决策等研究应用中发挥了重要作用,为在国民经济发展中合理开发利用自然资源提供了科学的数据手段和信息服务。本文对以自然资源的水资源、林业、矿产领域为例,研究提出了遥感解译、激光雷达、大数据空间分析在其中的应用方式。     

地下水地源热泵系统开发利用对工程场地地质环境影响的监测分析

地下水地源热泵系统优点突出,但由于系统运行过程中对地下水的水位、水温、水质有一定的影响,因此,地下水地源热泵系统开发利用对工程场地地质环境影响的研究十分必要。选取关中地区某学校地下水地源热泵系统工程及陕南地区某小区售楼部地下水地源热泵系统工程,通过监测工程运行期间地下水温度、水位和水质动态数据,分析地下水地源热泵系统开发利用过程中对地质条件的影响。结果显示：当工程采灌平衡时,地下水位恢复迅速,地下水地源热泵工程长期运行不会对区域地下水位产生明显的改变;在一个完整的供暖、制冷年内地下水回灌井从井口至井底不同深度地下水温度均处于平衡状态;工程运行过程中水质常规阴阳离子、总硬度、总碱度、总溶解性固体、pH值和水化学类型没有明显的改变,有毒物质中的氰化物、汞离子、砷离子、铅离子、铬离子、挥发酚、铜离子一直处于检出限以下,仅有锌离子浓度受工程运行有一定变化。论文通过分析地下水地源热泵系统开发利用对工程场地地质条件影响,为地下水地源热泵系统的科学推广应用提供技术支撑。     

车载激光扫描测量系统整体误差模型建立及其分析

影响车载激光扫描测量系统的点云定位精度的误差按来源主要分为测量误差、设备安置误差、数据处理误差3类。本文从车载激光扫描测量系统空间基准统一方程出发,推导了车载激光扫描测量系统综合误差模型,并分别研究了激光测距与测角、POS定位与定姿、激光扫描仪的安置参数及尺度因子等对激光脚点定位精度的影响规律。     

绿泥石千枚岩力学性质及其饱水劣化机制

针对工程中常见的千枚岩,进行了不同片理角度的压缩试验以及相关的SEM测试,分析了片理面和含水量对其力学性质和破坏模式的影响以及千枚岩的软化机理。研究结果表明:(1)不同片理角度千枚岩的应力-应变曲线大体一致,都经历了压密段、弹性段、屈服段和破坏段;饱水岩样的屈服段更加明显,峰值应变增加,应力-应变曲线跌落变缓。(2)千枚岩的各向异性显著,片理角度从0°到90°,弹性模量呈倒S型变化规律,变形模量和抗压强度呈先减小后增大的U型变化规律;饱水千枚岩的弹性模量和变形模量分别下降了41.63%～47.38%,37.44%～43.02%,强度软化系数为0.49～0.70,其中β=30°时软化系数最小。(3)千枚岩的破坏模式可分为3种类型:张拉劈裂破坏,剪切滑移破坏和张拉-剪切复合破坏。饱水试样的破碎程度低,脆性减弱,剪切破坏增强。(4)黏土矿物颗粒吸水膨胀、颗粒间胶结物溶解,使得黏土矿物软化、剥落,岩体结构变得松散,这些微结构的改变导致了千枚岩力学性质的劣化。     

风浪扰动下湖滨带悬浮物和营养盐响应特征

为研究风浪扰动下沉积物起悬过程中悬浮物浓度的分布特征和水体营养盐时空分布状况,以太湖西北湖滨带为例,选择代表4种不同生境的6个点位进行了连续12 d的野外观测.利用高精度分层同步采样装置,采用重量法计算悬浮量,并对悬浮过程中总磷(TP)、总氮(TN)、铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)浓度进行分析.结果表明:风速是引起太湖西北湖滨带水体悬浮物增加的主要因素,沉积物悬浮的临界风速为3.6 m/s.各点位悬浮物浓度的均值差异明显,表现为:无植被区植被区河口区湖心区.太湖西北湖滨带水体氮、磷浓度日变化幅度较大,TN浓度为1.82~4.96 mg/L,TP浓度为0.10~1.47 mg/L.NH_4~+-N和NO_3~--N浓度分别在0.09~2.83和1.05~3.69 mg/L之间波动.近岸无植被区水柱的总悬浮量与风速的相关性最好,相关系数达到0.722;而远岸湖心区与风速的相关系数仅为0.039.悬浮物浓度除了受风情(风向和风速)的影响外,同样受水深、地形特征和水生植被的影响.