柳林泉岩溶地下水污染与治理措施

柳林泉是吕梁地区最大的岩溶泉，属山西省重点保护泉之一，也是吕梁地区离柳煤电能源区和离石市、中阳县、柳林县三个县市城市生活的主要水源。从上世纪九十年代开始在不断的变化，许多有害元素的检出率从无到有逐渐增加，随着水量减少和环境的变化，水质将进一步恶化。针对柳林泉的污染状况提出治理措施，并能引起有关部门的重视。     

柳林泉水化学特征及补给来源

简要叙述了柳林泉域岩溶地下水水文地质结构，明确了奥陶系上马家沟组为最主要的含水层，通过对柳林泉水及泉域内“奥灰”钻孔水质分析化验资料的主要水化学特征进行对比，确定了柳林泉南北两岸的补给来源不同，南岸来自东部子系统，北岸来自北部子系统。     

柳林铀矿床地质特征及矿区远景评价

柳林铀矿床位于华北地台与扬子地台的接合部位,大地构造上归属于秦岭褶皱系的桐柏-大别褶皱带。区内燕山期岩浆活动强烈,地质构造复杂,多数断裂具有多期次活动的特点,区域构造线方向呈北西西-南东东向展布。区内主要出露燕山期花岗岩,其北部出露上元古界苏家河群及信阳群,为一套变质岩系。通过勘查,柳林铀矿床受构造控制,为小型矿床规模。笔者在总结其地质特征、成矿规律的基础上,对矿床成因进行了探讨,并对矿区远景进行评价。矿区的1号断裂带、6号细晶岩脉是主要矿带,通过进一步勘查有望使矿床储量达到中型规模。     

地质导向技术在煤层气水平井中的应用——以柳林区块某多分支水平井为例

地质导向技术能有效提高煤层气水平井施工成功率和煤层钻遇率,但由于其具有导向参数多、工艺要求高、易受地质因素影响等特点,使其在实际应用中还存在诸多难点。以柳林区块内某多分支水平井为例,针对该井现场地质导向作业面临的资料缺乏、参数受欠平衡钻进干扰、煤层结构复杂等难点,建立合适的地质导向模型,优选合理的导向参数和导向系统,对地质导向技术在实际应用中的工艺与流程进行了系统论述。实践表明,地质导向技术在该井的应用效果良好:煤层钻遇率达到了93.1%;截至目前,该井的产气量达8600m3/d,且还在进一步提升。     

人类活动对柳林泉域水文过程影响研究

20世纪50年代以后,柳林泉流量日益减少,人类活动成为其衰减的主要原因。通过分阶段应用灰色系统模型,定量地描述人类活动对柳林泉水文过程的影响。第一阶段(1957~1973年),柳林泉水流量只受自然条件的影响,第二阶段(1974~2009年)柳林泉水流量受自然条件和人类活动的双重影响。运用灰色关联分析和GM时滞模型,通过比较分析得到人类活动对柳林泉水文过程的影响。结果显示:人类活动导致泉水流量相对于降水量的时间滞后由0年增长到4年,即地下水压力波在传播过程中受到人类活动的干扰,强度被削弱,传播速度变缓。降水量对泉水流量的灰作用系数由第一阶段的1.127 2×10-2下降到了第二阶段的7.75×10-3,说明由于人类活动使降水量对泉水流量的补给强度减弱。     

柳林泉域岩溶水特点与地质背景条件分析

柳林泉域作为我国北方典型的单斜 - 顺置式岩溶水资源系统 ,岩溶水在循环过程中表现出与其它泉域共性的同时 ,也存在一些非常奇特的特征: ( 1)由于泉域内断层、褶皱轴和区域隔水顶板的阻水作用 ,造成了岩溶地下水在主径流方向上的二级排泄与三次富集; ( 2)由于泉域中部王家会阻水性背斜轴的倾覆所形成的地下潜流断面梯形形态 ,导致了泉水流量衰减幅度与阻水断面上游区岩溶地下水位下降幅度的不匹配; ( 3)由于泉域南、北翼岩溶地下水循环路径和所处的地球化学背景不同 ,导致了分布在三川河两岸相距不足 300m 的泉水水化学特征表现出很大的差异性 ; ( 4)由于岩相建造地处中奥陶世古膏盐湖东部边缘 ,泉域西部中硬石膏溶解不仅形成了岩溶热水 ,而且还使得柳林泉成为“锶矿泉水”。 上述特征都是由柳林泉域特定的地质结构、地球化学环境和岩相古地理条件所决定的。      

Simulating effect of anthropogenic activities and climate variation on Liulin Springs discharge depletion by using the ARIMAX model

Based on the groundwater development process, and regional economic and social developing history, we divided the spring hydrological process of the Liulin Springs Basin into two periods: pre‐1973 and post‐1974. In the first period (i.e. 1957–1973), the spring discharge was affected by climate variation alone, and in the second period (i.e. 1974–2009), the spring discharge charge was influenced by both climate variation and human activities. A piecewise analysis strategy was used to differentiate the contribution of anthropogenic activities from climate variation on karst spring discharge depletion in the second period. Then, the ARIMAX model was applied to spring flow time series of the first period to develop a model for the effects of climate variation only. Using this model, we estimated the spring discharge in the second period solely under the influence of climate variation. Based on the water budget, we subtracted observed spring discharge from the estimated spring discharge and acquired the contribution of human activities on spring discharge depletion for the second period. The results of the analysis indicated that the contribution of climate variation to the spring discharge depletion is?0.20 m³/s from 1970s to 2000s. The contribution of anthropogenic activities to the spring flow depletion was ?2.56 m³/s in 2000s, which was about 13 times more than that of climate variation. Our analysis further indicates that groundwater exploitation only accounts for 29% of the spring flow depletion due to the effects of human activities. The remaining 71% of the depletion is likely to be caused by other human activities, including dam building, dewatering during coal mining, and deforestation. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于随机森林的山西省柳林县黄土滑坡空间敏感性评价

基于随机森林模型,以GF-6影像和ALOS DEM数据为基本信息源,结合高程,地形起伏度及地形湿度等11项因子,对山西省柳林县进行滑坡敏感性空间区划。模型精度评价表明：随机森林模型精度为0.75,支持向量机模型精度为0.7,表明随机森林更适合柳林县的滑坡敏感性评价。指标重要性分析结果表明：高程、坡度、距道路距离以及距河流距离,是影响柳林县滑坡发育的主要因素。敏感性空间区划结果表明：高度敏感区约占柳林县总面积的28%,主要分布在三川河流域的南北边界及邻近区域内,其中贾家垣乡分布面积最广。从时间成本、训练难度、稳定度以及精确度考虑,随机森林模型更适合滑坡敏感性评价这类非线性计算问题。     

柳林地区煤层渗透率逐步回归分析与预测

渗透率是制约煤层气商业化开发至关重要的因素之一。以柳林地区煤层气勘探阶段获取的试井有效渗透率为基础,分析渗透率与有效应力、储层压力、煤层埋深等影响因素之间的关系,利用多元逐步回归分析方法建立渗透率预测模型。结果显示:柳林地区煤层渗透率回归方程具有较高的拟合度;多元逐步回归分析方法预测渗透率具有一定合理性;有利于煤层气开发的高渗区位于柳林地区中北部。      

煤层气开发中的层间矛盾问题——以柳林地区为例

直井分层压裂及合层排采能有效降低煤层气勘探开发成本,提高煤层气产能,但层间矛盾的干扰制约了这一排采工艺的推广。借鉴常规油气层间矛盾问题相关理论,首次提出并总结了煤层气开发中层间矛盾的概念、特点和影响因素。通过分析柳林地区典型井产能曲线特征,剖析了该区层间矛盾的特征和原因。结果表明:柳林地区合层排采太原组煤层（8号+9号）和合层排采山西组与太原组煤层（3号+4号+5号与8号+9号）时,层间矛盾问题严重;引起该层间矛盾的原因有煤层物性特征和煤层顶底板水文地质条件因素,其中8号煤层顶板水文地质条件是引发该区层间矛盾的主要因素。