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Shuiwen dizhi gongcheng dizhi / Hydrogeology & Engineering Geology
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Open Access journal
ISSN (Print) 1000-3665
Published by China Institute of Geological Environmental Monitoring

[1 journal]

2023 年 4 期目录
- First page: 1
  Abstract: 水文地质工程地质. 2023 50(4): 1-2.
  Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(4): 1-2.
  PubDate: 2023-07-15
  Issue No: Vol. 50, No. 4 (2023)
- Authors: 文冬光; 张二勇, 王贵玲, 张林友, 王璜, 张森琦, 叶成明, 王稳石, 金显鹏, 刘东林, 贾小丰, 李胜涛, 吴海东, 连晟, 冯庆达
  First page: 1
  Abstract: 文冬光, 张二勇, 王贵玲, 张林友, 王璜, 张森琦, 叶成明, 王稳石, 金显鹏, 刘东林, 贾小丰, 李胜涛, 吴海东, 连晟, 冯庆达清洁能源开发利用是当前全球可持续发展共同关注的资源环境问题。干热岩指埋藏于地球深部、内部不存在或仅存在少量流体，温度高于180 °C的高温岩体，作为未来人类可持续利用的重要战略可接替清洁能源，其开发利用备受关注。文章在梳理总结国内外典型干热岩勘查与开发利用进展的基础上，针对干热岩资源研究方向提出几点思考，希望对我国未来干热岩勘查与开发工作起到有益参考借鉴作用。自20世纪70年代提出干热岩概念以来，世界各国开展了多处勘查开发工程探索，在取得大量理论技术突破的同时，也存在不少失败的案例。虽然全球投入建设的干热岩开发工程数量总体上不断增加，为干热岩勘查开发积累了宝贵经验，但是迄今为止尚未建造有商业规模的储层，由于缺乏持续经费支持、水力压裂诱发微地震等问题，多数被迫终止。目前来看，全球干热岩开发正逐渐进入新的探索阶段，欧美各国纷纷加强相关基础理论和技术攻关。我国近年来在干热岩资源调查评价和勘查开发方面取得了重要阶段性成果，编制了大地热流、居里面深度、控热构造等系列基础图件，初步估算了我国陆域干热岩资源潜力，并在青海共和、福建漳州、广东惠州、河北马头营、山西大同、江苏兴化等地区相继开展了干热岩勘查开发探索。其中，青海共和盆地恰卜恰地区在4 000 m深度探获超过200 °C的高温干热岩体。2019年在青海共和启动我国首个干热岩勘查试采示范工程，2020年完成干热岩储层规模化建造，有效改造体积超千万立方米，并于2021年实现试验性发电并网，在干热岩深部探测、高温硬岩钻探、规模化储层建造、循环连通、有机朗肯循环发电等方面取得了系列基础成果，推动了我国干热岩在勘查开发方面的实质性进展。总体来看，全球干热岩勘查开发取得了长足进展，实践证明干热岩资源是一种十分੍...
  Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(4): 1-13.
  PubDate: 2023-07-15
  DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202304011
  Issue No: Vol. 50, No. 4 (2023)
- Authors: 龙慧; 李胜涛, 穆建强, 刘东林, 岳冬冬, 闫国钰
  First page: 14
  Abstract: 龙慧, 李胜涛, 穆建强, 刘东林, 岳冬冬, 闫国钰深层非均质性碳酸盐岩储层已经成为我国深部地热资源规模勘探的重要对象，地震探测技术在勘探开发中必不可少，但存在深部能量衰减严重、数据采集噪声发育、构造隆起区基底内幕成像困难等问题。为获取高品质深部地震勘探资料，在华北冀中平原典型地区开展了大量可控震源激发参数和检波器接收参数试验。在野外试验数据的基础上，通过对不同激发参数和接收参数获得的原始单炮记录进行定性分析，同时从频段能量、道集间频率、信噪比等方面进行定量分析，研究可控震源台数、扫描频率、扫描长度、震动次数、驱动幅度和检波器组合方式等参数的选择对地震资料质量的影响。结果表明适用于冀中平原地区深埋型岩溶热储二维地震勘探野外施工参数为：28 t可控震源4台震动4～6次，驱动幅度75%，非线性扫描（斜坡长度−3），扫描频率6～84 Hz，扫描长度12 s。按此参数施工获得原始单炮记录和数据处理剖面的质量较以往有了大幅提高，能够较为清晰地划分牛驼镇凸起构造区深部蓟县系高于庄组底界面。此次优选的地震采集参数对沉积型盆地深部地震勘探有一定的借鉴和指导意义。水文地质工程地质. 2023 50(4): 14-25.
  Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(4): 14-25.
  PubDate: 2023-07-15
  DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202301017
  Issue No: Vol. 50, No. 4 (2023)
广东惠州黄沙洞地区岩石圈热-流变结构及其热源启示
- Authors: 甘浩男; 蔺文静, 王贵玲, 闫晓雪, 岳高凡, 翁炜, 张德龙
  First page: 26
  Abstract: 甘浩男, 蔺文静, 王贵玲, 闫晓雪, 岳高凡, 翁炜, 张德龙岩石圈热-流变结构研究是揭示岩石圈范围内热状态的有效手段，开展地热异常区的岩石圈热-流变结构研究可以对热源贡献进行有效约束。东南沿海地区是我国地热资源重要分布区，地表出露大量天然温泉，地热钻探揭露深部具有较高的地温梯度，然而关于其热源机制尚未有定论，且深部是否赋存干热岩资源亦不清楚。以广东惠州黄沙洞地热田为研究对象，分析岩石圈尺度温度分布和流变强度，探讨黄沙洞地热田的热源构成，分析浅部水热系统的热影响，并对干热岩资源前景进行分析。结果表明：（1）黄沙洞地热田水热活动影响下地表热通量为130.3 mW/m<sup<2</sup<，地壳热流与地幔热流值相近，表现为温壳温幔型岩石圈热结构，此外，构造活动相关热流达到了30.5~60.3 mW/m<sup<2</sup<；（2）岩石圈流变结构显示中地壳存在韧性流变层，上地壳与下地壳以脆性破裂为主，下地壳与地幔表现出流变结构耦合，为相对稳固的地壳底界；（3）黄沙洞地热田的热源以地壳构造活动产生的热源为主，地幔热源和放射性生热是主要的热源组成部分，构造热作用的主要方式包括区域深断裂的热聚敛和水热系统循环换热，两者可能通过“接力式”热传递携带热量至浅表；（4）区域深断裂的热聚敛在构造热作用中的占比是影响干热岩资源前景的关键因素。本项研究可为后续东南沿海同类型地区的干热岩资源勘查与靶区选址提供参考。水文地质工程地质. 2023 50(4): 26-38.
  Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(4): 26-38.
  PubDate: 2023-07-15
  DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202302054
  Issue No: Vol. 50, No. 4 (2023)
- Authors: 何亚东; 贾小丰, 张自宾, 宋健, 郭靖, 刘培森, 张森琦, 段江飞
  First page: 39
  Abstract: 何亚东, 贾小丰, 张自宾, 宋健, 郭靖, 刘培森, 张森琦, 段江飞 “双碳”背景下，山西省持续深入推进清洁能源发展，2020年3月在大同天镇县水桶寺村附近探获高温高压地热流体。为探究大同阳高—天镇地区高温地热系统及成因机制，选择阳高孤山村—平山村一带20 km<sup<2</sup<的范围作为重点研究区，采用地质调查、地球物理、钻探、测井等手段查明研究区地热赋存条件和规律。研究结果表明：（1）阳高—天镇地区的地热资源主要赋存于太古界变质岩及断裂带含水岩组中，直接热源可能为中上地壳未冷却的岩浆囊，盖层为第四系堆积物、新近系和古近系砂砾石层。（2）该地区高温地热系统为对流、传导型地热系统：一方面大气降水、地表水经孔隙渗透作用及断层裂隙通道下渗至热储位置受热形成热水，随后沿断裂通道对流上升至浅地表出露成温泉；另一方面新生代以来持续的伸展拉张环境，导致软流圈上涌，上地幔部分熔融形成的基性玄武岩浆经深部断裂通道上升至中上地壳形成多个岩浆囊，热量通过断裂或高热导率值的太古界变质岩传递至浅地表形成地热异常。（3）YG-1井抽水试验结果显示，该地区水热型地热资源以静储量为主，开发利用应考虑采用无干扰换热技术。综合分析区域地质条件，结合物探、钻探成果，认为该地区深部可能存在干热岩型地热资源，有待进一步查证。水文地质工程地质. 2023 50(4): 39-49.
  Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(4): 39-49.
  PubDate: 2023-07-15
  DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202302065
  Issue No: Vol. 50, No. 4 (2023)
- Authors: 徐含英; 姜振蛟, 许天福, 陈炫沂
  First page: 50
  Abstract: 徐含英, 姜振蛟, 许天福, 陈炫沂储层压裂阶段，对近井渗透率的高效评估是分析压裂效果、更新压裂方案的重要环节。但受技术或成本制约，目前仍然缺少深部储层近井渗透率原位测算方法。借助于压裂施工过程的间歇性注入和返排泄压环节，提出一种依托压裂施工过程的单井注抽示踪试验工艺，以及基于数值求解和解析解的2种渗透率估算方法，实现了低成本条件下深部储层渗透率原位测试。将该套方法体系应用于实际增强型地热系统场地，结果显示：在单井注抽试验示踪剂突破曲线不完备条件下，通过数值方法仍然能够合理地估算近井渗透率（0.8 D），但方法计算效率较低；而在示踪剂突破曲线相对完备条件下（即监测得到示踪剂浓度峰值），可采用解析法快速估算渗透率（0.25 D）；但由于解析法中未能精确考虑井筒内部长距离示踪剂迁移过程和储层内部弥散作用对示踪剂突破曲线的影响，计算精度相对较低。然而，通过数值方法和解析方法估算近井渗透率处于同一数量级，表明解析法仍可以作为渗透率原位快速估算的一种有效手段。文章提出的单井注抽试验工艺和数据解释方法体系为深部储层渗透率原位测试提供了一种新的途径。水文地质工程地质. 2023 50(4): 50-58.
  Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(4): 50-58.
  PubDate: 2023-07-15
  DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202209010
  Issue No: Vol. 50, No. 4 (2023)
- Authors: 邹鹏飞; 王彩会, 杜建国, 葛伟亚, 骆祖江, 孔刚, 邱杨, 刘莉
  First page: 59
  Abstract: 邹鹏飞, 王彩会, 杜建国, 葛伟亚, 骆祖江, 孔刚, 邱杨, 刘莉在地热资源开发利用过程中，热储温度、压力会随开采量和时间的增加而降低，地热尾水的排放也会对环境造成热污染，热储回灌可以成为解决这些问题的有效措施。在进行地热开发利用之前，科学合理地规划采灌井的布局方式，探索避免采灌井过早发生热突破、实现地热资源高效利用的最优采灌方案，有利于延长地热井的使用寿命。江苏沛县安国镇所在的丰沛盆地为古近纪以来发育的新生代断陷盆地，岩溶裂隙型热储分布较为广泛，以奥陶系灰岩为主。文章在安国镇地热资源勘查成果的基础上，基于地热井抽水试验、回灌试验获取的采灌井间距、灌采比等重要参数，利用Feflow6.2软件建立了地下热水渗流与热量运移三维耦合数值模型，模拟预测了奥陶系灰岩热储层中地热水的可开采资源量，进行了采灌井开发利用方案的模拟优选。研究结果表明：RPX01开采井与RPX02回灌井合理井底间距为389 m；地热井的灌采比为1.29，确定了一抽一灌的方式进行可持续开发利用；水位降深稳定在50.61 m时，开采井可开采资源量为1000 m<sup<3</sup</d；开采量为1000 m<sup<3</sup</d、回灌量1000 m<sup<3</sup</d，回灌温度40 °C时，10个供暖期后开采井水位下降45.49 m，温度降低1.44 °C，是本次模拟方案中的最佳循环开发利用方案。上述结果为苏北农村清洁能源供暖示范区建设提供了科学决策依据。水文地质工程地质. 2023 50(4): 59-72.
  Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(4): 59-72.
  PubDate: 2023-07-15
  DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202302046
  Issue No: Vol. 50, No. 4 (2023)
地震波作用下承压含水层地下水渗流运动规律的研究
- Authors: 梁文宇; 兰双双, 谷洪彪, 乔鹏, 毛政潭
  First page: 73
  Abstract: 梁文宇, 兰双双, 谷洪彪, 乔鹏, 毛政潭经典的地下水渗流理论是基于水均衡原理建立的，无法解释天然地震活动等外部荷载引起的井水位变化现象，也不利于深入认识地下水渗流运动在各种环境地质灾害中的作用。针对这一问题，基于流固耦合的动力学理论构建了地震波应力驱动承压含水层孔隙压力变化的数学模型，借助软件Comsol实现了对模型的有限元数值求解及影响因素分析，利用Cooper理论反演出井水位的变化特征，并将结果与强震引起川滇地区井水位的变化特征进行对比。结果表明：当地震波荷载作用于承压含水层时，孔隙压力会表现出与地震波同周期的振荡变化特征，且地震波振幅、频率以及水力坡度对孔隙压力的变化特征影响显著。地震波荷载施加初期，孔隙压力迅速增大，随后含水层中的部分水被缓慢排出，荷载压力逐渐转移到颗粒骨架上，孔隙压力的变化速率随之变缓并趋于新的平衡。井水位变化特征与孔隙压力密切相关，其振荡周期与变化形态与孔隙压力一致，但幅度不同，总体上表现出振荡上升且趋于稳定的变化特征，与川滇地区观测到的井水位变化形态基本相同。该成果对于应力作用下地下水渗流运动理论的建立和完善具有宝贵的探索意义，可以丰富和拓展传统地下水动力学和经典流固耦合理论的研究思路和应用领域。水文地质工程地质. 2023 50(4): 73-83.
  Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(4): 73-83.
  PubDate: 2023-07-15
  DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202212020
  Issue No: Vol. 50, No. 4 (2023)
旱区不同层状结构土壤的水分运移过程与模拟
- Authors: 王强民; 赵明, 彭鸿杰, 胡贵明, 马开峰, 郭珂珂, 刘璞
  First page: 84
  Abstract: 王强民, 赵明, 彭鸿杰, 胡贵明, 马开峰, 郭珂珂, 刘璞针对位于干旱-半干旱气候带的我国西北部矿区生态修复过程中重构层状土壤水分运移规律不清等问题，通过设置不同层状结构土壤进行水分运移入渗试验，监测土壤剖面水分变化，采用Hydrus-1D模拟降雨入渗过程，从土壤水分、水势和水通量3个方面揭示层状土壤水分运移特征，并基于优化后的模型进行情景模拟，探究夹层特征对浅层土壤水分运移的影响。研究结果表明，夹层明显改变了土壤水分的分配与运移过程，土壤水势在夹层界面连续分布，而土壤水分在夹层界面发生突变；虽然黄土夹层和风化砂岩夹层都阻滞了土壤水分的下渗，但其阻滞原理不同，前者表现为黏质夹层渗透性能差导致夹层以上土壤水分滞留，后者归因于粗质夹层土壤基质势小造成水分持留在上部黏质土壤中；根据不同夹层属性的情景模拟结果，提出在风积沙40 cm深度处设置20 cm厚的黄土夹层有利于提高夹层以上土壤水分以供植被利用。研究探明了风积沙区充填黄土对土壤水分运动的影响，并为土壤类型以风积沙和黄土为主的我国西北部矿区在生态修复中的土壤重构方式提供了参考依据。水文地质工程地质. 2023 50(4): 84-94.
  Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(4): 84-94.
  PubDate: 2023-07-15
  DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202211076
  Issue No: Vol. 50, No. 4 (2023)
- Authors: 姜文瑜; 刘波, 邓月萍, 李云良, 束龙仓, 王文鹏
  First page: 95
  Abstract: 姜文瑜, 刘波, 邓月萍, 李云良, 束龙仓, 王文鹏湖泊的水情变化会影响其与地下水之间的物理水文过程和生态行为，鄱阳湖独特的“河湖相”转换特征使得该地区地表-地下水交换过程更加复杂。采用Visual MODFLOW构建三维非稳定流地下水流数值模型，利用LAK3子程序模块，通过输入五河入湖以及鄱阳湖流入长江的水量，实现湖水面积的动态模拟。结果表明，2019年湖水位模拟值与实测值的均方根误差为0.225 m，地下水水位模拟值与实测值的均方根误差为0.571 m；模型模拟鄱阳湖水面积环比变幅−41%~83%，与遥感影像结论吻合。该模型减少了湖泊作为边界条件的约束，可以有效刻画鄱阳湖频繁变化的湖水位和水体面积，准确模拟地下水流场和地表-地下水相互作用关系对湖泊水体高度动态变化的响应。枯水期主要由地下水补给湖水，交换量为2.03×10<sup<7</sup<~10.58×10<sup<7</sup< m<sup<3</sup</mon；丰水期湖水补给地下水，交换量为2.04×10<sup<7</sup<~16.53×10<sup<7</sup< m<sup<3</sup</mon，湖区及周边地下水水位相比枯水期平均抬升2~3 m，地下水由湖区流向周边地区。本研究为地表水体剧烈变化地区提供了有效的数值模拟方法，研究结果可为鄱阳湖平原区未来水资源管理和环境评价提供基础。水文地质工程地质. 2023 50(4): 95-104.
  Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(4): 95-104.
  PubDate: 2023-07-15
  DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202209048
  Issue No: Vol. 50, No. 4 (2023)
基于竖管法的轻非水相液体毛细上升特性研究
- Authors: 李志萍; 刘宇, 赵贵章, 周汇, 刘少康, 刘文辉
  First page: 105
  Abstract: 李志萍, 刘宇, 赵贵章, 周汇, 刘少康, 刘文辉被称为“工业血液”的轻非水相液体(LNAPL)及其衍生物在开采、生产、运输过程中所产生的污染已经成为常见的污染物，目前诸多学者对LNAPL污染进行了广泛研究，但对于LNAPL在土壤中的迁移及毛细作用研究尚不充分。本次试验的目的是通过室内模拟试验分析不同竖管直径条件下LNAPL在不同介质中的毛细上升规律，为研究LNAPL对地下水污染提供一定的理论依据。结果表明：影响毛细上升高度的因素大小依次为：溶液>介质>竖管直径；竖管直径与最大毛细上升高度并不是完全成比例关系，并且对毛细上升高度的影响相对较小；水与柴油在不同介质中毛细上升高度、毛细上升速率变化趋势基本一致，但是具体数值上存在差异，柴油的最大毛细上升高度与水相比降低了40%～50%，柴油的最大毛细上升速率与水相比降低30%～50%。这些特征都能够较好地体现LNAPL在不同介质中的毛细上升规律，在认识LNAPL对地下水的污染以及污染土地修复方面具有重要意义。水文地质工程地质. 2023 50(4): 105-114.
  Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(4): 105-114.
  PubDate: 2023-07-15
  DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202209020
  Issue No: Vol. 50, No. 4 (2023)
保定平原地下水均衡要素变化解析
- Authors: 井江楠; 王文科, 段磊, 马嘉骏, 马稚桐, 石涵月
  First page: 115
  Abstract: 井江楠, 王文科, 段磊, 马嘉骏, 马稚桐, 石涵月随着南水北调工程的实施及地下水压采工作的落实，华北平原局部地下水位逐步回升，然而地下水均衡要素变化趋势及其对生态环境的影响缺乏系统研究。以华北平原典型区域南水北调受水区保定平原为例，采用水均衡法计算地下水补给项和排泄项，应用因子分析法分析1975—2019年地下水均衡要素变化的原因，根据最优开采系数法计算地下水可采资源量和压采资源量，为研究区地下水资源的开发利用与调控奠定基础。结果表明：近40 a来，保定平原地下水补给量小于排泄量，总体呈负均衡状态，主要发生变化的地下水均衡要素有渠灌入渗、渠系渗漏、井灌回归、河道渗漏、降水入渗和人工开采；人类活动是影响地下水均衡要素变化的主要原因，其贡献率为77.20%；2011—2019年地下水储水量逐渐增多，此时地下水水位埋深增加速率减小、地下水水位降落漏斗面积逐渐减小、白洋淀湿地面积逐步恢复；保定平原地下水资源的最优开采系数为0.64，地下水可开采资源量和压采量的范围分别为8.89×10<sup<8</sup< ~11.35×10<sup<8</sup< m<sup<3</sup</a和2.68×10<sup<8</sup<~5.14×10<sup<8</sup< m<sup<3</sup</a。研究成果可为相似地区地下水资源和生态环境可持续发展提供科学依据。水文地质工程地质. 2023 50(4): 115-126.
  Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(4): 115-126.
  PubDate: 2023-07-15
  DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202208083
  Issue No: Vol. 50, No. 4 (2023)
爆破振动下海底隧道涌水量预测研究
- Authors: 李嘉诚; 王渭明, 吕显州, 王晓杰, 潘志新
  First page: 127
  Abstract: 李嘉诚, 王渭明, 吕显州, 王晓杰, 潘志新爆破振动效应下海底隧道涌水量预测目前仍是一个难题。以青岛地铁1号线瓦屋庄站—贵州路站过海区间海底隧道为工程背景，基于等效连续介质模型，利用镜像法推导考虑损伤区因素的海底隧道涌水量计算公式，通过正演与反演的方式，结合数值模拟计算结果以及实际工程监测结果综合验证公式的正确性并分析损伤区因素对涌水量的影响机制。结果表明：爆破振动产生的挤压作用使得隧道周边围岩孔隙水压力会在短时间内急速上升，到达峰值后随着爆破振动的减弱及消失开始缓慢下降；在损伤区因素影响下，隧道涌水量随着损伤区厚度增加逐渐变大，但不会随着损伤区渗透系数的增加而不断增加；数值模拟计算考虑爆破损伤区与否的隧道涌水量比值为1.4，与文章所推公式计算结果1.342相比误差仅为4.1％，且计算结果与现场实测结果相比仅少0.53 m<sup<3</sup< <b</</b< （d·m），相对于传统计算公式结果更接近实测结果，说明本文计算公式适用于考虑损伤区因素的隧道涌水量计算，具有较高的工程应用价值。水文地质工程地质. 2023 50(4): 127-136.
  Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(4): 127-136.
  PubDate: 2023-07-15
  DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202205055
  Issue No: Vol. 50, No. 4 (2023)
基于Weibull分布的红砂岩三轴蠕变试验及模型研究
- Authors: 张卫泽; 王琳庆, 郭文重, 陈雷
  First page: 137
  Abstract: 张卫泽, 王琳庆, 郭文重, 陈雷当前，地下工程围岩蠕变问题仍然存在，蠕变理论需要进一步丰富。岩石蠕变实质上是损伤不断积累的过程，针对蠕变条件下岩石损伤演化情况，文章采用TAW-2000多功能三轴伺服试验系统对取自四川乐山依卜隧道的红砂岩进行三轴蠕变试验，分析不同围压下试样蠕变变形规律，同时以西原模型为基础，结合Weibull分布和Perzyna 黏塑性理论，建立一种改进的可以描述岩石蠕变破坏全过程的黏弹塑性蠕变模型。通过划分蠕变阶段来定义临界点损伤变量，从而更为准确地确定加速蠕变启动时间。得出如下结论：（1）模型曲线与试验数据具有良好的一致性，验证了模型的准确性与合理性，说明基于Weibull分布建立的红砂岩黏弹塑性蠕变模型是可行的；（2）基于Perzyna黏塑性理论，建立了可以更加准确的描述加速蠕变的黏塑性应变表达式；（3）文章建立的基于Weibull分布和Perzyna 黏塑性理论的三轴损伤蠕变模型能够较好的描述岩石蠕变全过程，克服了西原模型不能描述加速蠕变的缺点。本研究通过定义不同蠕变阶段的临界点损伤变量更好的反映了岩石蠕变变形与损伤之间关系，丰富了岩石类材料的蠕变本构理论。水文地质工程地质. 2023 50(4): 137-148.
  Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(4): 137-148.
  PubDate: 2023-07-15
  DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202211041
  Issue No: Vol. 50, No. 4 (2023)
基于无监督方法确定岩土参数取值
- Authors: 阮永芬; 李鹏辉, 朱强, 王勇, 闫明
  First page: 149
  Abstract: 阮永芬, 李鹏辉, 朱强, 王勇, 闫明随着城市工程建设的发展，建筑工程事故问题愈发突出，采用传统方法求取的岩土参数区间无法满足实际工程需要。基于无监督学习思想，选取工程性质较差的泥炭质土，结合工程经验选用8个物理指标作为输入集，利用主成分分析（priciple components analysis, PCA）算法实现多样本多参数去耦合的降维处理，得出各物理指标相关性及敏感度，结合其相关性及敏感度赋予不同埋深泥炭质土物理指标的综合评价值。利用k-means聚类分析泥炭质土物理指标、综合评价值及工程特性之间的关系，为岩土参数选取提供理论基础。采用监督学习方法——BP神经网络算法分析无监督结果，验证（PCA—k-means）算法模型的合理性。将通过聚类分析得到的正态样本利用多种截尾法优化，得到可靠取值区间，并将取值结果与实际工程取值比较，验证了该模型工程参数取值的合理性。该算法模型具有较好的工程应用价值，所得研究结果可为工程勘察、设计、施工参数取值提供参考，也能为岩土参数取值分析提供新的分析方法。水文地质工程地质. 2023 50(4): 149-159.
  Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(4): 149-159.
  PubDate: 2023-07-15
  DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202207046
  Issue No: Vol. 50, No. 4 (2023)
散粒体滑坡涌浪运动特征与能量转化规律研究
- Authors: 王佳佳; 陈浩, 肖莉丽, 李枝强, 许昕, 向宇恒, 车思璐
  First page: 160
  Abstract: 王佳佳, 陈浩, 肖莉丽, 李枝强, 许昕, 向宇恒, 车思璐滑坡涌浪灾害造成的伤亡和损失一般远超滑坡灾害本身，已引起广泛关注。针对该类灾害的预测评价一直是研究的难点，精细刻画滑坡涌浪运动特征和能量转化规律是解决问题的关键和前提。因此，以天然碎石模拟散粒体滑坡，建立缩尺的矩形水槽滑坡涌浪三维物理试验模型，研究滑坡体积、速度和水深对堆积体形态和涌浪特征的影响以及滑体与水体能量转化规律。研究结论包括：（1）滑体通过冲击、挤压和抬升水体形成涌浪的特征受滑体规模和形态影响显著；厚度大且速度快的滑体趋向产生非线性过渡波，厚度小且速度低的滑体一般产生非线性震荡波；（2）基于试验提出的体积效应和速度效应揭示了一定水深的涌浪规模与滑坡体积和速度呈正相关规律，水深效应则解释了一定波能的涌浪在波形和速度上的分布差异，结果表明浅水比深水工况涌浪高度平均高出67%、波速平均高出51.17%；（3）基于试验的数值反演总结了滑体势能与波能转化率为1.00%~3.07%，由于三维试验中滑体与水体在水平和环向的扩散造成更多能量耗散，相较二维试验转化率较低。通过探讨散粒体滑坡运动过程和首浪产生、传播及爬高特征，揭示滑体-水体能量转化基本规律，研究成果对滑坡涌浪防灾减灾工作具有一定的理论价值和意义。水文地质工程地质. 2023 50(4): 160-172.
  Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(4): 160-172.
  PubDate: 2023-07-15
  DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202207022
  Issue No: Vol. 50, No. 4 (2023)
雄安新区东北部地面沉降成因探讨
- Authors: 闫星光; 卢泽昌, 张进才, 赵伟玲, 陈勇, 雒寒梦, 褚立峰
  First page: 173
  Abstract: 闫星光, 卢泽昌, 张进才, 赵伟玲, 陈勇, 雒寒梦, 褚立峰为深入研究雄安新区东北部地面沉降主控因素，以大营镇分层标组为研究对象，利用常规土工试验、高压固结试验与分层沉降观测数据，结合前人研究成果对地面沉降成因进行探讨。结果表明：大营镇分层标组G1孔内第四系松散层总厚度412 m，其中浅部地层（第I、II含水组）厚度约170 m，黏性土占比66.4%~80.2%，结构松散，砂黏互层交替频繁，释水条件较好。浅部黏性土颗粒较细、分选性好、孔隙度大，液性指数多大于0.25，呈软塑、可塑态，自重压缩系数为0.03~0.43，均值0.08，与深部相比压缩性较强。浅部黏性土层以欠固结、正常固结夹欠固结状态为主，0~90 m超固结比均值为0.55，90~280 m超固结比均值为0.89，易于发生塑性变形，形成永久性沉降。雄安新区主要开采浅层地下水，地面沉降与地下水关系密切。2020年12月—2021年12月，大营镇分层标组监测结果显示，第四系松散层总沉降量为61 mm。其中，5~160 m第四系松散层沉降贡献量最大，为42 mm，表现为塑性形变特征；160~415 m第四系地层沉降贡献量小，为19 mm，表现为黏弹塑性形变特征。过量开采浅层地下水引起浅部固结程度低、压缩性高的黏性土层发生塑性变形是发生严重沉降的主要原因。水文地质工程地质. 2023 50(4): 173-184.
  Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(4): 173-184.
  PubDate: 2023-07-15
  DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202207019
  Issue No: Vol. 50, No. 4 (2023)
沧州地区土层固结特征与地面沉降临界水位研究
- Authors: 王云龙; 陈晔, 郭海朋, 孟静, 王海刚, 臧西胜, 朱菊艳
  First page: 185
  Abstract: 王云龙, 陈晔, 郭海朋, 孟静, 王海刚, 臧西胜, 朱菊艳沧州市长期以来面临严重的地面沉降问题，在控制沉降发展的前提下，为合理利用地下水资源，需要确立开采水位埋深警戒线。针对地面沉降综合防治如何确定临界水位这一科学问题，以沧州3个典型沉降区土样为研究对象，分析了地层固结特征，通过关联地层厚度的方式改进了以先期固结压力求解临界水位的方法，结合多年来地面沉降与地下水水位监测数据，对沧州市临界水位进行了综合定量评估。研究表明：沧州地区0 ~150 m以内多为正常固结或欠固结土，150 m以下普遍为超固结土，非弹性释水变形是影响该地区地面沉降速率变化的重要因素。运用改进后的方法计算出沧州市区、肃宁县及东光县的临界水位埋深分别为66.8 ，67.5 ，67.8 m。综合分析沧州市区累计地面沉降与地下水水位变化资料，得出两者之间的指数函数关系，并以沉降速率为指标，求得65~70 m为沧州市区临界水位区间范围。在验证了两种方法计算结果一致性的基础上，最终将65 m作为沧州市区采取地面沉降防控措施的参考临界水位，为地方政府制定合理的地下水开采方案提供可靠依据。水文地质工程地质. 2023 50(4): 185-192.
  Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(4): 185-192.
  PubDate: 2023-07-15
  DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202208040
  Issue No: Vol. 50, No. 4 (2023)
地下水污染强度及渗透系数场的反演识别研究
- Authors: 吴延浩; 江思珉, 吴自军
  First page: 193
  Abstract: 吴延浩, 江思珉, 吴自军在制定地下水污染修复方案时，污染源参数和渗透系数场是最重要的地下水数值模型参数，但前人研究多集中于单一类型参数的识别。文章中采用地下水污染物运移模型（MT3DMS）和数据同化方法（迭代局部更新集合平滑器，ILUES）构成地下水污染源识别的求解框架，并利用Karhunen-Loève展开技术实现渗透系数场的参数降维，最后通过同化水头与浓度数据实现地下水污染源强和渗透系数场的联合反演。结果表明：（1）ILUES算法能精确识别污染源参数和渗透系数场，并且具有很高的普适性；（2）精确表征渗透系数在空间上呈现出的非均质性，是预测污染物迁移路径、反演污染强度的关键；（3）ILUES算法参数影响着反演效果，综合考虑计算效率和计算精度等，可以得到算例的最佳样本集合大小（<i<Ne</i<=4000）和ILUES算法最佳参数组合（局部临近样本集合占比<i<α</i<=0.4，相对权重<i<b</i<=4）。但在实际工程案例中，如果对精度的要求不是过高，经验组合（<i<α</i<=0.1，<i<b</i<=1）更值得推荐。研究结果对于区域地下水资源调查、评价和管理等工作具有较强的实践意义，并可为后期地下水污染预测及地下水监测井网优化提供技术支撑。水文地质工程地质. 2023 50(4): 193-203.
  Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(4): 193-203.
  PubDate: 2023-07-15
  DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202208042
  Issue No: Vol. 50, No. 4 (2023)
单井注抽示踪试验推估含水层中DNAPL残留量的数值分析
- Authors: 顾瑞婷; 施小清, 郭琼泽, 宋美钰, 徐红霞, 吴吉春
  First page: 204
  Abstract: 顾瑞婷, 施小清, 郭琼泽, 宋美钰, 徐红霞, 吴吉春目前，刻画场地重非水相液体（dense non-aqueous phase liquid, DNAPL）污染常用的钻孔取样和井间分溶示踪试验方法成本高昂。相比而言，单井注抽试验节省经费，且对污染源区的扰动少，但该试验方法推估DNAPL残留量的准确性尚未得到定量验证。针对该问题，基于数值方法分析了示踪剂类型、注抽速率、污染源区结构等因素对单井注抽试验推估DNAPL残留量精度的影响。结果表明：（1）选用分溶系数比2,2-二甲基-3-戊醇（2,2-dimethyl-3-pentanol, DMP）低的己醇进行示踪，示踪剂回收更加充分，推估污染物残留量的平均精度增幅可达35.11%；（2）当注入速率从100 m<sup<3</sup</d提高至130 m³/d、抽出速率从120 m<sup<3</sup</d提高至150 m<sup<3</sup</d，示踪剂接触的污染源区面积更大，均质源区对应的污染物残留量平均精度从42.45%提高到60.26%，非均质源区对应的平均精度从27.69%提高至48.72%；（3）污染源区结构复杂程度的增加会阻碍示踪剂的运移，非均质源区对应的平均精度比均质源区降低了13.15%；（4）单井注抽示踪试验更适用于离散状为主的污染源区，其平均精度比池状为主的源区增加了15.74%。单井注抽试验结合数值分析可有效推估残留非水相液体的分布，建议在DNAPL污染场地精细调查中使用，可为场地风险评估和修复方案的制定提供参考。水文地质工程地质. 2023 50(4): 204-212.
  Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(4): 204-212.
  PubDate: 2023-07-15
  DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202208047
  Issue No: Vol. 50, No. 4 (2023)
- Authors: 张晓波; 刘凯, 蒋鹏, 贾伍慧
  First page: 213
  Abstract: 张晓波, 刘凯, 蒋鹏, 贾伍慧地下空间资源是城市的重要资源之一，土地资源有限的深圳市亟需开展地下空间地质适宜性评价以指导地下空间开发利用。地下空间开发地质适宜性受多种地质因素制约，需采取恰当的评价体系与方法。文章以深圳市南山区为研究区，结合地质背景与深圳市地下空间资源利用规划，提出将约束地质因素作为一级评价指标的约束评价体系，并分别利用经验分值评价法和模糊综合评价法对常规体系和约束体系的浅层（0~15 m）和次浅层（>15~30 m）地下空间进行地质适宜性评价。结果显示：（1）相对于常规评价体系，约束评价体系提高了约束性地质因素的总体权重；（2）约束体系下地质环境适宜性差和不适宜区主要分布在断裂带、地质灾害高发区以及水源地区域，与研究区实际地质条件更为符合；（3）规划的地下空间重点开发区在开发利用过程中应该注意不适宜区因砂土液化引起的地层失稳、地面塌陷等问题，合理规避约束性活动断裂带区域岩体破碎、地下水富集等问题。研究可为深圳市南山区地下空间资源利用规划提供有力支撑。水文地质工程地质. 2023 50(4): 213-224.
  Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(4): 213-224.
  PubDate: 2023-07-15
  DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202206003
  Issue No: Vol. 50, No. 4 (2023)