基于GIS空间分析的虚拟钻孔确定与实现方法

在三维地质建模过程中,通过引入一定数量的虚拟钻孔,对地层分界面几何形态更加精确的控制,不仅能够明显改善地质分界面网格的质量,而且能够提高模型精度和可视化效果。现有虚拟钻孔的引入途径主要通过手工添加实现,受人为主观因素影响较大,且自动化水平低,耗时、费力,针对这一问题,提出了一种基于GIS空间分析的虚拟钻孔确定与实现方法。以地质勘查获取的钻孔数据和地质剖面图为数据源,在ArcGIS平台的支持下,综合运用自动矢量化（Arc Scan）、要素转点（Feature To Point）、创建TIN （Create Tin）、TIN转三角形（Tinto Triangle）、泰森多边形（Create Thiessen Polygons）和相交（Intersect）等空间分析和文件转换工具,分别生成断层构造和建模区域内的二维（2D）虚拟钻孔点;而后,在利用插值工具生成各地层栅格表面的基础上,结合图形插值（Interpolate Shape）工具将2D虚拟钻孔点投影为三维（3D）虚拟钻孔;然后,利用Model Builder可视化建模工具设计了生成虚拟钻孔的模型,实现虚拟钻孔创建的自动化;最后,将获得的3D虚拟钻孔应用于三维地质建模,并进行了建模对比实验,结果表明,该方法具有一定有效性、实用性和可操作性。     

基于地震波速度预测岩体物性参数模型与应用

以地震属性和钻孔测井参数为基础,依据试验数据构建数学模型,实现对煤层顶底板岩石物性参数的定量预测。通过试验拟合出纵横波波速之间关系、波速与密度的关系、动静杨氏模量、动静泊松比之间的关系,且相关程度较高。依据试验模拟结果对淮南刘庄区煤层顶底板岩石物性参数及孔隙度进行了预测。结果表明该地区的物性参数分布规律明显,且与实测结果吻合较好。模型计算与实例应用证实地震信息用于预测岩石力学参数具有可行性。     

地质流体热动力学研究现状与发展趋势

流体热动力学性质对理解各种作用过程中的地球化学行为是重要的。有关这方面的知识,通常是从实验资料获得。但实验工作毕竟是有限的,只能反映自然条件中很有限的范围。半经验的模式（如状态方程）或计算机模拟（如分子动力学和ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟）提供了地质流体系统定量研究的主要方法。一个好的状态方程,可以根据实验数据内插或外延,能获得很多物理—化学信息。计算机模拟甚至可以在实验室不能达到的条件下产生“实验数据”,为未来地球化学研究提供了很大的潜在发展可能性。未来研究工作的重点应是：①为Ｈ２Ｏ－ＣａＣｌ２－ＮａＣｌ－ＣＯ２－ＣＨ４－Ｈ２Ｓ－Ｎ２体系提供预测容积、相平衡和焓的状态方程;②有效的计算机程序能够模拟自然界中含水溶液流体混合物的各种特性（包括热动力、结构、迁移性质）;③将这些模式和计算机模拟应用于各种地质系统的研究（如热水溶液矿床和流体—岩石交换反应等）中。     

水下沙丘形态演化的数值模拟实验

水下沙丘在海洋、湖泊、河流等浅水砂质沉积区广泛分布。基于过程的数值实验方法探讨了沙丘形态演化问题,试图解释在沙丘形成过程中各因素的作用及它们之间的关系。模拟中考虑了以下的变量:水深、沉积物粒度、沉积层厚度以及台风作用。模拟结果显示,沙丘的空间分布控制了空间流场的参数k₂,沙丘波高受水深、沉积物粒度以及沉积层厚度等因素的影响,沉积层厚度决定了沙丘的形态是否饱满。在台风作用中,沙丘波峰的沉积物被侵蚀,高程降低,波高渐小;台风作用后,沉积物被重新输运至波峰,沙丘高度逐渐恢复。因此,沙丘的高度取决于台风作用的时间以及2次台风作用之间的间隔。沙丘形态和尺度在台风作用前后变化较小,但沙丘演化的速度却有所提高。根据台湾浅滩和北海南部地貌系统数据的验证,模拟具有较好的效果。     

三维井地电阻率有限元数值模拟及反演

油气资源和矿产资源勘探中,常需要较大的勘探深度和高的深部分辨能力,充分利用现有钻孔的三维井地电阻率成像技术能够适应于这种要求。通过设计一个高阻水平板状体模型,利用Ansys有限元软件对模型进行三维井地电阻率法有限元正演计算,并将模拟的响应视电阻率作为反演的输入,结合平滑约束最小二乘反演,分析了异常特征和分布规律,其结论和认识具有一定实用价值。     

构造应力环境对浅成岩体成矿系统的制约:从安庆月山岩体冷却过程动力学计算模拟结果分析

为探讨构造应力环境对浅成岩体成矿系统的制约,以安庆地区的月山岩体及其所形成的安庆铜矿床为例,在传统地质调查研究的基础上,通过假设不同的力学边界条件进行岩体冷却过程动力学的计算模拟实验研究。计算结果显示,在没有构造应力作用时,在岩体的接触带上不可能形成有利成矿定位的局部汇流扩容空间,挤压和拉伸作用都能够在岩体接触带形成局部汇流扩容空间,但二者的空间分布规律有着极大的差别,只有拉伸构造应力作用下的动力学计算模拟实验能在已发现矿体部位形成汇流扩容空间,表明构造应力环境对成矿定位的汇流空间的制约以及拉伸构造应力作用对月山岩体成矿的重要贡献。在拉伸构造应力和无构造应力作用时,接触带上的流体压力都是随着变形的进程而趋降低的,只有在挤压构造应力作用下,流体压力才会有一个超压的过程,流体超压是形成斑岩型矿床的重要机制。可见挤压环境才是一种有利于斑岩型矿床成矿的构造环境,铜陵-安庆地区缺乏与矽卡岩矿床相对应的斑岩型矿床主要原因之一是成矿时处于一种拉伸的构造应力作用环境。     

Detection of free vertical convection and double-diffusion in groundwater monitoring wells with geophysical borehole measurements

Two algorithms for in-situ detection and identification of vertical free convective and double-diffusive flows in groundwater monitoring wells or boreholes are proposed. With one algorithm the causes (driving forces) and with the other one the effects (convection or double-diffusion) of vertical transport processes can be detected based on geophysical borehole measurements in the water column. Five density-driven flow processes are identified: thermal, solutal, and thermosolutal convection leading to an equalization, as well as saltfingers and diffusive layering leading to an intensification of a vertical density gradient. The occurrence of density-driven transport processes could be proven in many groundwater monitoring wells and boreholes; especially shallow sections of boreholes or groundwater monitoring wells are affected dramatically by such vertical flows. Deep sections are also impaired as the critical threshold for the onset of a density-driven flow is considerably low. In monitoring wells or boreholes, several sections with different types of density-driven vertical flows may exist at the same time. Results from experimental investigations in a medium-scale testing facility with high aspect ratio (height/radius = 19) and from numerical modeling of a water column agree well with paramters of in-situ detected convection cells.     

Risk assessment of groundwater pollution using sensitivity analysis and a worst-case scenario analysis

This paper illustrates how sensitivity analysis and a worst-case scenario analysis can be useful tools in risk assessment of groundwater pollution. The approach is applied to a study area in Hungary with several known groundwater pollution sources and nearby drinking water production wells. The main concern is whether the contamination sources threaten the drinking water wells of the area. A groundwater flow and transport model is set up to answer this question. Due to limited data availability, the results of this model are associated with large uncertainty. Sensitivity analysis and a worst-case scenario analysis are applied to estimate this uncertainty and build confidence in the model results.     

山西（交城）花岗岩体地质环境与理化特征研究

本论文对交城花岗岩体的地质环境、工程力学和理化特征作了初步研究。认为交城岗花岩体的地质构造稳定、水文地质条件良好,岩性均匀,故选择交城花岗岩作为研究主岩,并对典型核素在填隙物和花岗岩上的吸附性能进行了试验。     

基于层次任务网络规划的分布式协同地理建模任务分解方法研究

为了有效地实现分布式协同地理建模中的合作规划和资源共享,通过分析分布式协同地理建模中任务分解过程,探讨地理建模任务的功能结构、计算复杂性、组织多方性和时空尺度等分解依据,采用层次任务网络(HTN)规划形式化表达地理建模任务,设计了基于顺序任务分解(OTD)的地理建模任务的递归分解算法,模拟领域专家寻求合作规划地理建模任务的思考方式。以分布式流域水文模型SWAT作为试验案例,开发并实现了地理建模任务HTN规划器,为分布式协同地理建模环境中的任务分解方法提供了新的思路。