致密砂岩的形成机制及其地质意义——以塔里木盆地英南2井为例

砂质岩的孔隙和喉道被网格状粘土矿物和次生加大矿物充填成微细孔喉状结构时,形成具有较高毛细管压力的致密砂岩。它与地层水发生水锁效应,可大大降低渗透率,成为致密砂岩盖层。当含水饱和度在50%以下时,束缚水饱和度比较低,致密砂岩储层可以产气;当含水饱和度在50%～90%区间时,具有较高的束缚水饱和度,相对渗透率非常低,它既不能产气也不能产水,反映为渗透率瓶颈区(具有盖层性质);当含水饱和度大于90%以上时,致密砂岩储层仅微量产水。塔里木盆地英南2井侏罗系气藏盖层由致密砂岩构成,不含水时的气体渗透率在(0.027～0.081)×10-3μm2,不能构成封堵;当含水饱和度达到60%以上时,相对渗透率几乎为零,构成有效盖层。     

水文地球化学信息对岩溶地下水流动系统特征的指示意义--以山西神头泉域为例

神头泉域岩溶水的水化学特征显示,岩溶水样的总溶解固体质量浓度、Sr2 质量浓度及宏量组分质量浓度均由泉域北、西、南部向排泄区增大,与岩溶水的流动方向一致.根据c(Sr)/c(Ca)与总溶解固体质量浓度可将神头泉群划分为3个泉组,对应于3个不同的岩溶水子系统,岩溶水样的聚类分析结果与这一结论相符合.研究表明水文地球化学信息对地下水系统的水动力特征分析具有指示意义.     

楔形体在波浪中自由入水的数值模拟

物体入水时波浪的影响不可忽略,基于流体力学模型采用VOF法,并利用自定义函数,模拟了楔形体的自由入水过程;同时结合推波板原理及海绵层消波理论实现了数值水槽的造消波,完成了波浪中楔形体自由入水的模拟,计算了楔形体入水时所受的水作用力、自由液面变化及物面压强分布等,研究了不同波高、周期以及在波浪不同位置入水时对楔形体的影响。结果表明:本文建立的数值模型可很好地模拟楔形体入水造成的射流及空泡的形成发展过程,波浪对楔形体入水的影响主要由波浪内部流场变化及表面波形决定,在波浪不同位置处入水对楔形体受力及入水形态均有较大影响。     

基于偏振原理的水面反射光的剥离

水面的镜面反射是影响水环境遥感的关键因素之一。通过分析气-水界面反射光的偏振特性,从多角度偏振遥感的角度,提出一种剥离水面反射光的方法,并通过室内实验进行了验证。将ASD光谱仪与线偏振片结合扩展成高光谱偏振传感器,获取不同观测天顶角时水面反射光的偏振光谱。结果表明,当探测角不满足布儒斯特角时,在偏振片的主消光方向能剥离绝大部分的水面反射光;当入射角越接近布儒斯特角,其剥离效果越佳;以布儒斯特角观测时,可以达到完全剥离的效果。即该方法能显著削弱、甚至完全剥离水面的反射光,直接获取离水辐亮度,对于提高水色遥感的精度有着重要的应用价值。     

基于CT三维重建的注水煤岩体裂隙扩展规律研究

针对煤层注水防尘过程中注水压力设置不合理、注水渗流效果差等问题,采用CT扫描技术与RFPA软件相结合的方法,构建了可以表征注水煤岩体内部孔裂隙结构的三维细观非均匀渗流损伤数值模型。通过对经过CT三维重构的煤岩模型进行不同注水压力的渗流损伤模拟,研究了煤层注水压力对煤样的渗流破坏、渗透率演化及声发射特性变化的影响;并通过对重构的煤岩模型进行缩放处理,研究了煤岩尺寸对煤样的渗流破坏和声发射变化的影响。研究结果表明：在煤样微观裂隙扩展过程中,随着注水压力的递增,煤样损伤单元数、渗流运动的渗流场分布范围、渗透率、声发射数目和能量总体呈上升趋势,局部范围内有波动发生,发生波动的原因是由于渗流运动的渗流场与煤样裂隙内部应力场发生临界反应,致使煤样破坏单元位置发生改变;煤样渗透率由3.82×10−5 μm2上升至0.314 μm2,孔隙率由5.45%上升至48.45%,揭示了煤岩体裂隙总体上随注水压力增大而不断扩展贯通,局部上随注水压力增大而扩展趋势有所下降的影响规律;随着煤样尺寸的增加,注水破坏后煤样的孔隙率呈现先下降后逐渐平稳的趋势,声发射特性变化趋势正好与之相反,表明煤样的尺寸对注水煤岩渗流破坏有显著影响,但当煤样尺寸超过40 mm时,煤样尺寸对注水煤岩渗流破坏的影响趋于稳定。CT扫描技术与RFPA软件相结合的方法能够有效模拟注水煤岩的裂隙渗流扩展行为。     

基于“情景-应对”的矿井水灾事故应急决策机制

为解决矿井水灾事故应急快速反应、高效决策的现场需求,针对矿井水灾事故的不确定性、复杂性和紧迫性等特点,运用多案例分析法,解析了11起典型矿井水灾事故,提出了判别“情景”和事故“情景”两个关键概念,定义了集合{突水水源,突水通道,采掘方式,出水量,淹没范围,生存空间}为矿井水灾事故的情景,并运用AHP分析法计算了6个情景要素各自的权重。确立了“情景-应对”应用在矿井水灾应急决策领域的实现途径,详细阐述了构建情景库、案例库、对策库的方法以及“情景-应对”型矿井水灾应急决策方案的生成过程,并提出了以“黄金72小时” “8天8夜”为时间节点的多阶段矿井水灾事故应急决策机制,案例推演应用表明,该应急决策机制不仅规范了事故应急流程,而且实现了精准、快速、高效的目标。     

基于无人机高光谱遥感技术对内陆养殖池塘水质监测的研究

为准确、快速、全面获取内陆养殖小区池塘及尾水处理池水体水质变化情况,建立养殖水环境实时预警调控及数字化管控机制,选择浙江湖州市集中连片的养殖小区为试验区,于2020年12月采用搭载GaiaSky-mini高光谱相机的无人机进行试验区近地遥感图像采集,并进行图像拼接、辐射校正和几何校正等预处理;然后对反射波段进行差值、比...     

黄河“八七”分水方案的适应性评价与提升策略

黄河"八七"分水方案是流域水资源管理的重要依据。颁布30余年来,黄河流域自然环境、经济社会等发生了显著变化,亟需科学认识分水方案对环境变化扰动的适应性。运用动力系统原理构建分水方案适应性的动力微分方程和综合评价模型,从敏感性、稳定性、抗力和恢复力4个方面建立包含20个指标的适应性评价指标体系,定量评价1999年以来分水方案的适应性,并采用HP（Hodrick-Prescott）滤波识别适应性变化趋势。结果表明:分水方案对环境变化的适应性良好,19年中63.2%的年份适应性值大于1;适应性先升后降,2005年达到峰值,之后逐渐降低,2014年起适应性值小于1,表现为不适应。分析影响分水方案适应性的主要因素,提出分水方案调整策略,为支撑流域水资源管理提供方向参考。     

滑坡对降雨响应的多指标监测及综合预警探析:以赣南罗坳滑坡为例

降雨量和位移是当前降雨型滑坡监测预警最常用的指标。然而,降雨量和位移监测结果只能反映降雨作用下滑坡的变形情况,不能揭示滑坡内在物理力学性状对降雨的响应。因此,除降雨量和位移监测之外,建立包括体积含水率、基质吸力等反映滑坡动态演化过程的关键指标监测体系必将成为今后更真实地把握滑坡内在演化趋势、更准确地建立滑坡综合预警判据的最有效手段。笔者对赣南地区典型降雨型滑坡进行了多指标监测及综合预警示范研究。结果表明:(1)在降雨条件下滑坡土体内部体积含水率、基质吸力和温度等多指标均产生有规律的动态响应;(2)随着降雨的持续,滑体体积含水率与基质吸力的变化均具有显著的滞后现象;(3)体积含水率和基质吸力变化速率与滑体位移具有显著的正相关性;(4)滑体温度分布变化规律受大气温度和体积含水率的共同影响。以实测数据的滑坡稳定性分析为基准,在考虑实际降雨入渗深度与滑坡稳定性的关联度上,建立了包括日降雨量、体积含水率增加速率、基质吸力减小速率以及位移速度多元指标预警方法体系,提出了基于关键指标综合预警体系及确定方法,旨在为降雨滑坡准确预警提供新模式。     

城市水资源的合理利用与可持续发展

自20世纪80年代以来,由于工业的高速发展,中国城市已由180座猛增至666座,城市人口和城市需水量都迅猛增长,造成城市水资源紧缺。城市发展也使污染问题日益严重,直接对水资源造成破坏,影响人体健康。地下水超量开采,引起地面沉降、岩溶塌陷、海水入侵等地质灾害,造成严重经济损失。针对以上问题,本文探讨了城市水资源紧缺的原因及其对生态的影响,提出城市水资源的合理规划、合理利用以及开源节流、保护生态环境与防止地质灾害的相关措施。