人工抽水引起土洞塌陷的可能性

在人工抽水过程中,抽水量越大、距抽水井越近,越可能产生土洞塌陷.在砂土层中,抽水持续时间越长,地下水潜蚀作用越强,越有可能产生土洞塌陷;在粘性土层中,避免反复频繁抽水及适当减少抽水初期的抽水量,有利于减少土洞塌陷的可能性.     

不同充填介质下的溶洞跨孔电阻率CT探查数值模拟

城市地铁修建过程中常常会遇到溶洞等不良地质条件,为更加准确探查地下溶洞的位置和大小,采用有限元法和最小二乘法正反演数值模拟手段,利用孔距、电极距和与钻孔距离三个变量构建了地下溶洞的地电模型,分析并总结了跨孔电阻率CT法对充气、充水和部分充水溶洞的电阻率响应特征及规律。结果表明:部分充水溶洞的水、气分界面明显,低阻区域和高阻区域与溶洞充水、充气部分位置大小一致,且随着溶洞充水量的增加,溶洞低电阻率响应增强,其异常范围向溶洞顶部扩大;跨孔电阻率CT法能够有效识别溶洞充填性状。      

开放洞穴环境变化特征及其影响因素:以桂林凉风洞为例

通过对桂林凉风洞洞穴内、外温湿度、pCO2进行连续高频监测,发现洞穴温度受大气度温影响呈现出季节性变化规律。由于受到洞穴结构的阻隔作用影响,洞穴由外向里的温度变化幅度逐渐变小,并且响应的时间存在季节性差异。监测数据表明:洞穴内部温度的季节性变化幅度明显低于洞外气温变化幅度。比较洞内、外温度的时间序列发现,在季节尺度上洞穴温度升温阶段滞后时间长（与外部通风的气温流动交换慢）,降温阶段滞后时间短（与外部通风的气温流动交换快,呈现突变特征）,这可能与不同季节洞穴内部结构的“缓冲作用”的强弱变化有关。该洞穴空气中pCO2存在明显的夏季高、冬季低的季节性变化特征。并且外界大气环境季节性变化和洞穴上覆动植物的季节性活动,使得洞穴pCO2主控因素也存在季节性差异。      

岩溶洞穴交互带概念的提出及其在水资源管理中的意义

岩溶地区以管道流为主的地下水补给、径流与排泄常常引起地下水与地表水间快速且频繁的交互与转化,并因此引发水环境退化问题。文章引用并拓展地表水文学和水文生态学中交互带的概念,提出南方岩溶地区管道流与其他类型水体交互的场所为岩溶洞穴交互带,并依据交互带的水流类型和交互方式,划分为泉口交互带、天窗交互带、落水洞交互带和管道交互带4种类型;且以泉口交互带和天窗交互带为重点,采用水文和水化学在线监测、现场测试、流量测量,结合水化学、浮游生物和微生物等的分析鉴定,剖析了交互带的水文、水化学特征和水生生物群落结构及其与水环境的关系。研究发现:岩溶洞穴交互带的水文功能有弱化趋势;泉口交互带的污染物降解能力明显,水化学功能尚能发挥作用;水生生物功能在退化,主要是由水文功能弱化导致的。水文功能弱化是岩溶洞穴交互带环境功能退化的重要原因。建议在岩溶地区的水文地质和环境地质工作中重视交互带,探索交互带的探测和监测技术,通过有效管理改善交互带的环境功能。      

雄安新区蓟县系雾迷山组岩溶热储特征、主控因素及有利区预测*

雄安新区蓟县系雾迷山组中赋存丰富的地热资源,研究雾迷山组岩溶热储特征及优质储集层发育的主控因素是地热资源勘探的基础。综合运用野外剖面、岩心、薄片、钻井、测井、录井等地质与地球物理资料,对雾迷山组岩溶热储特征和演化过程进行了深入研究,明确了优质储集层形成的控制因素,预测了有利靶区。结果表明,雾迷山组岩溶热储主要岩性为晶粒白云岩、颗粒白云岩、微生物白云岩、硅质白云岩和角砾白云岩等,溶蚀孔洞、裂缝及其组合为主要的储集空间类型。雾迷山组热储平均孔隙度为3.18%,平均渗透率为91.48×10^-3 μm²;其中角砾白云岩物性最好。雾迷山组岩溶热储经历了沉积—准同生期成孔(雾迷山沉积期)、Ⅰ期表生增孔(雾迷山沉积期后至青白口纪前)、Ⅰ期埋藏减孔(青白口纪前至三叠纪)、Ⅱ期表生增孔(三叠纪—古近纪)、Ⅱ期埋藏减孔(新近纪—第四纪)5个阶段,岩性及岩相、成岩作用和构造应力是雾迷山组有利热储形成的主控因素。藻云坪—云坪相、表生岩溶、埋藏溶蚀、准同生岩溶、岩溶高地—斜坡和地层裂缝段比率大于0.4的6项叠合区是研究区最有利的岩溶热储发育区。     

Drying increases organic colloidal mobilization in the karst vadose zone: Evidence from a 15-year cave-monitoring study

Understanding the hydrological processes of colloids within the karst vadose zone is vital to the security of karst groundwater and providing appropriate paleohydrological explanations of colloid-facilitated metals in speleothem. This study addresses the mobilization mechanisms driving colloidal organic matter (COM) transport in the karst vadose zone using a 15-year long monthly monitoring dataset from a cave drip point (HS4) in Heshang Cave, Qingjiang Valley, China. Variations in COM concentrations were reported as the fluorescence difference values of raw and filtered (<0.22 μm) samples at an excitation wavelength of 320 nm and emission wavelength of ~400 nm. A fluorescence humification index (HIX) lower than 0.8 and an autochthonous index (BIX) higher than 1.2 indicated that the origin of COM was mainly from the karst vadose zone, rather than the soil zone. The COM concentration varied from 0.001 to 0.038 Raman Unit (RU), with evident seasonal fluctuations. Rising limbs for COM values occurred prior to rising limbs within a dripwater hydrograph; moreover, the COM peak values corresponding to the beginning of the increasing hydrograph generally suggested that the mobilization of COM reflected the movement of the air–water interface (AWI) in the karst vadose zone rather than rainfall intensity or flow velocity. COM peak values were positively correlated with the antecedent drying duration and negatively correlated with HIX values. These phenomena may be explained by the increased amount of organic matter that was aggregated and absorbed on the surface of carbonate in the karst vadose zone during a longer drying duration. Moreover, the longer drying duration was also beneficial to autochthonous biological activity, which subsequently decreased the HIX value of the organic matter in the karst vadose zone. The movement of AWI and the drying duration are both controlled by the outside weather conditions. This study is therefore conducive to evaluating the security of karst groundwater in response to climate change, and challenges prevailing paleoclimate interpretations of colloid-facilitated metal abundance timeseries reported from speleothems.     

贵州洞穴空间格局及影响因素分析

以贵州水文地质图和地形图为基础,利用ArcGIS对境内近5000个洞穴洞口海拔、经纬度提取及所在地层、岩性、水系、构造划分,并运用最邻近指数、空间分析与耦合分析处理,研究了贵州全省4960个洞穴的分布特征,探讨了洞穴空间格局与地理要素之间的关系。通过对贵州洞穴进行点格局分析,得出最近邻指数为0.53,泰森多边形检验其变异系数达72.469%,符合凝聚分布模式;并采用点密度函数将全省洞穴划分为4个集聚区和1个弱影响区,即遵义—铜仁强影响区、毕节强影响区、黔西南—六盘水强影响区、贵阳—安顺—黔南强影响区和黔东南弱影响区。其中贵阳—安顺—黔南强影响区是洞穴最主要的分布区,占全省洞穴总量的36.63%,该影响区面积占全省面积的24.67%。贵州洞穴分布呈西密东疏的分布特征,形成明显的“片状”格局。在其研究背景下,地层、岩性、构造、气候、水文、海拔等因素主要制约洞穴的分布、数量、空间格局及其发育。     

从地形变资料探讨丽江7.0级地震的前兆特征

讨论了地震孕育发生的物理机制是“拉疏隆起－压缩凹陷”模式的形成机理及其特征;根据这一理性认识,应用丽江７．０级地震之前滇西地区的地形变资料,较确切出得出了本区有强震发生,并且可以认为孕震体是在丽江至玉龙雪山东麓地区;根据发震前夕所观测到孕震体的“拉疏隆起－压缩凹陷”的区域大小与幅度值及岩层的弹性应变,可近似计算震级的大小。     

窑洞外形特征对结构抗震性能影响研究

调查发现山西北部农村地区农居窑洞多是独立式土坯窑洞,结构主要受力体系是土坯砌体砌筑拱结构,其建造无统一标准,外形样式存在差异。由于拱结构的内力分布对外形尺寸变化比较敏感,为研究窑洞外形特征对结构抗震性能影响,建立相应的有限元模型进行计算分析,对比不同外形特征窑洞在地震作用下的损伤情况,并结合历史震害,指出窑洞结构的薄弱位置。研究结果表明覆土较厚的窑洞容易损伤,连拱孔数较多窑洞的两侧位置更容易发生破坏,拱的曲线形状对结构抗震性能有一定影响,合理拱曲线窑洞的抗震性能优于一般形状窑洞。     

河北武城凸起地热田地热地质特征

在“雄县模式”和环境压力的双重驱动下,河北地区已形成我国最大的地热供暖城市群。因此,研究武城凸起地热田地热地质特征,对河北省故城县地热开发具有重要的指导意义。本文通过测井、地震和区域地质资料,结合水化学特征、同位素测试结果的分析,系统分析了地热田的不同类型热储展布、储集层物性、地下热水补给来源和循环路径特征,并精细评价了地热资源量。结果表明武城凸起地热田热储类型主要为馆陶组砂岩热储和奥陶系岩溶热储。砂岩热储区域稳定分布,主要产水层为下馆陶组,底板埋深1 200~1 600 m,单井出水量79~123 m³/h, 井口水温52~54 ℃;岩溶热储有利区带主要分布在寒武—三叠系卷入的背斜核部,呈南北向带状展布,主要产水层为上马家沟组、下马家沟组和亮甲山组,顶板埋深2 100~2 900 m,单井出水量75~98 m³/h,井口水温82~85 ℃。地下热水来源为西部太行山脉和北部燕山山脉,热水沿着NE-SW向断裂破碎带和岩溶不整合面向上水平运移进入浅层热储,通过沧县隆起和邢衡隆起在武城凸起汇集,形成中低温地热田。地下热水质类型为Cl-Na型,最大循环深度为2 822.5~3 032.5 m,¹⁴C测年表明砂岩热储和岩溶热储年龄分别为21 ka和32 ka。明化镇组和石炭—二叠系分别为两套热储的直接盖层。武城凸起地热田地热资源量分层精细评价结果表明,热储地热资源量合计4.86×10¹⁰ GJ,折合标煤16.6×10⁸ t。年可开采地热资源量可满足供暖面积1.1×10⁸ m²,市场开发潜力巨大。