基于GIS的地裂缝发育与预测模拟研究

一、Study on simulation of earth-fissures development and prediction based on GIS（论文文献综述）

张海涛^[1]（2021）在《淮南煤田奥陶系古岩溶成因机理及预测研究》文中提出华北煤田奥陶系碳酸盐岩内古岩溶十分发育,成为岩溶水储存和运移的主要场所与通道。目前,矿山对奥陶系岩溶研究多集中于含水层富水性和渗透性,缺乏对古岩溶发育特征及其成因机理研究,致使矿山开采过程中岩溶水患预测不准、岩溶水害时有发生。淮南煤田位于华北板块东南缘,为一 NWW展布的对冲式断褶构造带,地质及水文地质条件极为复杂。随着煤田逐渐向深部开采,奥陶系岩溶水害威胁程度日趋严重,古岩溶研究工作已迫在眉睫。因此,系统开展淮南煤田奥陶系古岩溶发育特征、分布规律及成因机理研究,不仅对淮南煤田及类似水文地质条件矿区的深部煤炭资源开采过程中岩溶水害防治具有重要的指导作用,而且对进一步认识华北地区奥陶系古岩溶的形成与演化也具有深远意义。本文以岩溶地质学、水文地质学、古地理学、沉积学、构造地质学和岩石力学等多学科交叉理论为指导,采用野外调查、岩芯观测、薄片鉴定、室内实（试）验、数值模拟、模型预测、地质统计分析等方法与手段,对淮南煤田奥陶系古岩溶发育特征、演化过程及其成因机理等方面开展了系统深入研究,并对古岩溶发育程度进行了预测。取得主要成果和认识如下:（1）系统研究了淮南煤田奥陶系古岩溶的发育特征、充填特征和分布特征:①淮南煤田奥陶系碳酸盐岩中主要发育有溶孔、裂缝、溶洞和岩溶陷落柱等四种古岩溶,且以裂缝和溶洞为主;②裂缝和大溶洞多为充填型,半充填和未充填型次之,小溶洞多为半充填型,其次是未充填型,全充填型最少;③裂缝、大溶洞和岩溶陷落柱主要沿着断层带分布,在垂向上具有明显的分带性。（2）确定了淮南煤田奥陶系古岩溶的形成期次、形成时间、形成环境和侵蚀性流体来源:①沉积岩溶形成于早奥陶世到中奥陶世,主要发生在海平面附近,是海水和大气降水共同溶蚀作用的结果;②风化壳岩溶形成于晚奥陶世到早石炭世,主要与大气降水的长期淋滤作用有关,在奥陶系地层顶部形成了风化壳孔缝洞系统,且垂向上存在明显的“四带”结构,即地表残积带、垂直渗流带、水平潜流带和深部缓流带;③压释水岩溶形成于中石炭世至早三叠世,发生在地下中高温、埋藏封闭环境中,其形成主要与上覆石炭-二叠系地层在成岩压实过程中释放出有机酸和酸性压释水有关;④热液岩溶发生在晚三叠世至晚白垩世期间的地下高温、深埋环境中,其形成主要与地下深部的岩浆热液活动有关;⑤混合岩溶形成于早白垩世至晚古近纪,发生在潘集和陈桥背斜的碳酸盐岩露头区的断裂带周围,其形成主要是大气淡水与深部地层水以及热液流体的混合溶蚀作用有关。（3）系统阐述了碳酸盐岩岩性、岩层结构、侵蚀性流体、断裂构造、古地貌与古水文、岩浆活动、以及岩溶作用时间等因素对淮南煤田奥陶系古岩溶发育的控制作用:①溶蚀试验表明,淮南煤田奥陶系碳酸盐岩溶蚀能力由强到弱依次为灰岩>角砾灰岩>白云质灰岩>泥质灰岩>灰质白云岩>白云岩;②水文地球化学模拟发现,侵蚀性流体溶蚀能力主要受流体温度、酸性气体成分（包括CO2和H2S等）和压力、以及混合流体比例等控制;③多期构造运动数值模拟结果表明,早燕山期和晚燕山期的断裂构造对淮南煤田奥陶系古岩溶发育起着重要作用,研究区中部地区是拉张裂缝和古岩溶发育的最佳位置;④奥陶系风化壳古地貌与古水文控制着奥陶系古岩溶的垂向发育特征,基岩风化面古地貌与古水文控制着奥陶系含水层的富水性和渗透性;⑤岩浆活动和岩溶作用时间对淮南煤田奥陶系古岩溶的形成和演化也起着重要作用。（4）以淮南煤田岩溶陷落柱为研究对象,推导出圆台形顶板塌陷判据公式,模拟分析了岩溶陷落柱基底溶洞和顶板塌陷的形成与演化过程,揭示了岩溶陷落柱形成机理。淮南煤田岩溶陷落柱的形成主要与晚三叠世至古近纪的热液溶蚀和混合溶蚀有关,印支期和早、晚燕山期形成的断裂构造、岩浆活动和碳酸盐岩半暴露区对淮南煤田岩溶陷落柱的形成与演化起到了关键作用。（5）建立了 GIS-AHP耦合模型,预测了淮南煤田奥陶系古岩溶发育程度及其平面分布:淮南煤田奥陶系古岩溶发育程度整体为中等～极强,仅西北、西南和东北部分地区奥陶系古岩溶发育程度表现为中等偏弱～弱,古岩溶发育强～极强区域主要集中在中部矿区。通过对比预测结果和区内岩溶陷落柱、奥陶系含水层突（涌）水点实际揭露位置,验证了预测模型、评价指标和指标权重的正确性,为深部岩溶水害防治工作提供了重要参考依据。图[106]表[36]参[327]

于成龙^[2]（2021）在《和龙市典型地质灾害风险性区划与地质环境承载力综合评价研究》文中研究指明和龙市为延边朝鲜族自治州所辖县级市,是长白山地区的一座边境旅游城市,坐落于长白山东麓图们江上游北岸,地处东北亚经济圈腹地。市内90%以上面积被山地覆盖,山高谷深,水系发育,降水集中,加之构造活动与火山地震活动强烈,使得区内地质环境较为脆弱。近些年,随着和龙市旅游开发、工矿业开采、工程活动的频繁进行,导致地质灾害发生频率逐年增高。逐年增加的地质灾害与日趋脆弱的地质环境,使和龙市人类经济社会与地质环境可持续发展之间的矛盾日益突出。因此,在和龙市范围内开展地质灾害风险性区划与地质环境承载力评价工作,对指导区内地质灾害防灾减灾工作以及协调区内人类生产生活与地质环境持续发展之间的矛盾具有重要意义。本文以和龙市为研究区域,在考虑特殊地质环境条件影响的基础上,对区内典型地质灾害风险性区划展开研究,然后综合利用地质灾害风险性区划结果、区内地质、生态、社会环境因子,利用数学统计分析方法,对地质环境承载力进行综合评价。本文的研究成果如下:（1）通过遥感解译、地面调查、物探、钻探和山地工程等多种手段相结合的方式,查明了和龙市内已发生地质灾害点173处,均未稳定,潜在地质灾害点63处,均为不稳定斜坡。地质灾害隐患点包含两个部分,一是已发生的、未稳定的地质灾害点,二是潜在地质灾害点。因此,可以确定研究区内分布有236处地质灾害隐患点,其中崩塌80处、泥石流72处、不稳定斜坡63处、滑坡16处、地面塌陷3处、地裂缝2处。对各类隐患点发育特征进行分析,发现研究区内崩塌、滑坡和不稳定斜坡多受控于斜坡结构与人类工程活动,泥石流主要受控于地形地貌条件,地面塌陷及地裂缝均因地下采煤活动而产生。（2）对研究区内典型地质灾害崩滑地质灾害危险性进行区划研究。首先选取基于曲率分水岭法划分的形状多处于正三角形与圆形之间、面积更为均匀、内部坡向与坡度变化较小的斜坡单元为制图单元;根据研究区内地质环境特征与崩滑地质灾害相关性、崩滑地质灾害危险性区划相关文献建立了包含岩土体类、地质构造类、地形地貌类、植被覆盖类、气象水文类、人类活动类、诱发因素类与特殊地质环境类等8大类共计13个评价指标在内的评价指标体系,并针对研究区特殊地质环境条件——长白山火山活动因子进行重点研究;接着对评价指标进行关联性分析,结果显示地层为Q与J、坡度区间为18～24°与24～30°、SE与S坡向、高程区间为255～860 m、起伏度为103～180 m、252～339 m、339～595 m、凸形坡、距离断层、河流、道路越近、裸地和人工植被与崩滑地质灾害危险性的相关性最高;然后选取信息量法、层次分析法、随机森林对研究区崩滑地质灾害危险性进行建模,采用统计参数与受试者工作特征曲线进行模型优选,结果显示随机森林模型的预测精度最高;最后基于随机森林模型的区划结果对研究区崩滑地质灾害危险性进行分析,结果显示低、中、高、极高崩滑危险等级面积占比分别为40.28%、27.75%、19.09%和12.88%,四个危险性等级中分别包含已知崩滑和不稳定斜坡隐患点0、2、31和126个,分别占已知崩滑和不稳定斜坡隐患点个数的0.00%、1.26%、19.50%和79.24%,且崩滑地质灾害危险性等级为高～极高的区域主要分布于研究区内人类生活、生产活动较为集中的各城镇周边,一旦发生崩滑地质灾害,将造成较大的生命财产损失,因此,建议在这些地区加大崩滑灾害监测力度,实现对崩滑灾害的实时监测预警,重视防灾减灾工作的部署。（3）对研究区内典型地质灾害泥石流危险性进行区划研究。首先选取适用于泥石流危险性区划的流域单元作为制图单元;接着建立包含岩土体类、地形地貌类、地质构造类、植被覆盖类、气象水文类、流域发育阶段类与特殊地质环境类等7大类共计11个评价指标在内的评价指标体系,并进行关联性分析,结果显示地层为Q、K与J、坡度区间为6～11°、E、S与SW坡向、面积区间为2.55～7.77 km2、相对高差为0～206 m、圆度区间0.14～0.52、裸地、人工植被、地貌信息熵区间0.349～1.357、距离道路、河流、断层越近与泥石流灾害危险性的相关性较高;然后选取频数比法、人工神经网络、支持向量机对研究区泥石流危险性进行建模,并采用统计参数与受试者工作特征曲线进行模型优选,结果显示支持向量机模型的预测精度最高;最后基于支持向量机模型的区划结果进行研究区泥石流危险性分析,结果显示研究区泥石流低危险性、中危险性、高危险性和极高危险性等级分别占总面积的32.92%、39.07%、18.72%、9.29%,低、中、高、极高四个危险性等级中分别包含已知泥石流灾害点2、11、20和39个,分别占已知泥石流灾害点数的2.78%、15.28%、27.78%和54.16%,且研究区内泥石流地质灾害危险性等级为高～极高的区域,主要集中分布于龙城镇东北部、八家子镇、头道镇中部和东城镇北部地区,建议在这些地区加强泥石流灾害的监测预警研究。（4）对研究区内地质灾害风险性进行区划研究。首先选取以下五个评价指标:道路密度、房屋密度、人口密度、农民人均收入和耕地密度,并采用层次分析法进行崩滑地质灾害易损性与泥石流易损性区划,结果表明研究区内地质灾害易损性等级以低易损性为主。基于易损性与危险性区划结果,进行研究区地质灾害风险性区划,结果表明地质灾害极高～高风险区主要分布在龙城镇东北～东城镇一带和边防公路大部分沿线,占研究区总面积的28.03%,主要危胁对象为省道S206、居民房屋、农田和边防公路等,建议在这一区域内加强防灾减灾工作。地质灾害中风险区面积占比34.22%,应适当开展地质灾害的治理、监测工作。地质灾害低风险区分布面积最广,面积占比为37.75%。（5）对研究区进行地质环境承载力综合评价。结合GIS技术,根据研究区内地质环境特征与人类生活、生产活动特征,采用地质环境类:高差、坡度、地貌类型、断层距离、地震、岩土体类型、崩滑地质灾害风险性和泥石流地质灾害风险性;社会环境类:建筑物密度、人口密度、道路密度和耕地密度;生态环境类:降水、土地利用类型、河流距离、人均水资源量、人均粮食产量和人均矿产资源等3个大类,共计18个评价指标对研究区进行地质环境承载力综合评价,结合组合赋权法,对各评价指标重要程度进行排序,结果显示对研究区地质环境承载力评价最为重要的评价指标为（前五）:泥石流地质灾害风险性、地层岩性、崩滑地质灾害风险性、地震、人口密度;然后对地质环境承载力进行建模研究,结果显示低承载力等级面积为471.38 km2,中承载力等级面积为1,097.24 km2,高承载力等级面积为1,416.67 km2,极高承载力等级面积为2,083.34 km2,这四个等级分别占研究区总面积的9.30%、21.65%、27.95%、41.10%。建议在地质环境承载力较低的区域,控制新资源开发、大型人类工程的建设等,使其不遭受更严重的破坏,转变现有土地、矿产等资源的开采方式和利用强度,逐步改善这一区域内地质环境条件。

陈志^[3]（2020）在《滇西北高原峡谷生态脆弱区地质灾害研究 ——以香格里拉市为例》文中研究说明云南大部分地区地质环境脆弱,是国家投入地质灾害防治经费最多的省份之一。香格里拉位于滇西北高原峡谷区生态脆弱区、现代地表活动试验区、国家重点生态保护区。论文研究目的是基于环境生态学与地质学融合的视角探讨该区域地质灾害的易发性及危险性并对其进行分区,为国土空间规划及地质灾害防治提供供数据支撑和建议。本研究利用RS和GIS技术,结合现场调研资料,定量揭示了地质灾害发育及分布特征,初步分析了地质灾害的动态及静态控制因子;分析了4期土地利用/覆盖变化,并结合CA-Markov模型拟合了现有状况下的土地利用/覆盖变化及未来情况下的土地利用变化趋势;采用遥感手段结合现有的气象数据探讨了市域尺度地表温度、湿度的空间分布;分析了过去50年（1961-2010年）及今后30年（2031-2060年）的气温及降水分布特征,获得了与地质灾害相关的动态因子;最后利用模型对现状及未来地质灾害易发性和危险性进行分区评价,初步探索了基于生态地质学为基础的地质灾害防治措施和建议,主要成果如下:（1）通过遥感解译,结合地面调查数据,共解译滑坡416个,崩塌179个,泥石流沟262条;并结合既有资料记载,对地质灾害发生的时空分布、灾害点规模、灾害特征、险情及诱发因素等进行了分析;结果表明,地质灾害空间分布具有区域聚集特征,且沿断层及碎屑岩区域展布,灾害点密度整体呈南部及西北高、东部及中部低、沿河谷及构造带分布的特点。（2）运用雷达比值指数法开展地质灾害的快速提取和灾害监测,与调查结果图相比,总体精度较好,满足快速提取精度要求;运用Sentinel-1 SAR方法在针对地质灾害体的信息提取与监测方面的应用具有良好的效果,其应有前景宽广;采用该方法对地质灾害信息的识别和提取时效快、效果好,且不受天气因素限制,可为应急救灾和监测提供信息支持。（3）通过多种技术手段,获取与地质灾害相关的信息,这些信息可以称之为评价因子。（1）地表温度数据用到了从NASA官网上下载的MODIS传感器的8天合成地表温度产品,经数据预处理、运用空间插值方法后,得到研究区的年平均地表温度在空间上的分布特征;（2）运用归一化植被指数和地表温度负相关关系,结合相关方程计算研究区的土壤湿度,结果表明:香格里拉市的气候条件整体上较干旱,其中湿润地区的分布范围约占6%,正常区域占13%,微旱和干旱区域占60%,重旱区域约占12%。植被覆盖度不同,其土壤湿度差异较大。（4）本研究利用1961—2010年云南省香格里拉市的逐日气象格点数据,通过编写程序,运用R软件运行程序,提取出研究区范围内的每个格点数据,利用STARDEX中的FORTRAN子程序计算出极端气候指数,并选取与研究相关的主要极端指数,分析香格里拉市过去（1961-2010年）及将来（2031-2060年）极端气温及降水的时空变化特征。为香格里拉市地质灾害的易发性提供气象数据支撑。（5）人类工程活动是影响地质灾害的重要影响因子,通过土地利用变化表征这一活动的强度及其趋势,利用遥感探讨了近30年来土地利用/覆盖变化的变化情况,结果表明研究区植被覆盖度整体表现出西部、东部及西南部相对较高,中部、东南部及北部覆盖低的特点;运用CA-Mark模型对土地利用驱动力因子进行分析,经对过去及现在土地利用/覆盖变化与实际解译的结果进行检验,2019年土地利用模拟的全局Kappa系数为0.794,全局精度85.6%,说明模拟结果与实测结果高度一致,CA-Markov模型模拟精度满足应用要求;模型依据过去30年的土地利用/覆盖变化模式预测未来2030年土地利用状况,结果显示未来建筑用地和耕地地依旧在增加,但增速均有所放缓。1990-2019年香格里拉市建筑用地平均年增速为5.0%,2020-2030年下降到2.0%。草地地在过去30年的平均年增速为6.8%,未来将会下降到1.0%（2020-2030）。耕地、林地、其他用地均有不同程度的减少,年均减少速度分别为-1.2%、-0.8%和-0.2%。（6）基于过去（2014年）的调查和分析结果,根据相关模型评价现状（2019年）及未来（2030年）地质灾害危险性及易发性。2019年研究区地质灾害高、中、低易发区及不易发区面积分别为1860.83 km2,3008.12 km2,4023.63 km2,2367.47 km2,地质灾害高易发区主要分布于南部区域金沙江沿岸阶地及其支流的河谷两岸;2019年香格里拉市地质灾害高、中、低危险区及安全区面积面积分别为125.03 km2、3500.85 km2、6274.13 km2,1359.8 km2,香格里拉市地质灾害高、中等危险区域主要分布于南部区域及北部的东旺乡东旺河及西北部尼西乡汤满河的河谷地带。另外,本文根据相关模型预测了2030年地质灾害地质灾害易发性及危险性等级、面积及分布区域。基于对地质灾害的易发性及危险性进行分区的结果,初步探索了基于生态学视角的地质灾害防治措施及建议。研究结果表明,香格里拉市未来高易发区和危险区仍然存在增加的趋势,地质灾害诱发的静态因子是稳定的,变化的是其动态因子,动态因子主要体现在生态因子上,鉴于香格里拉特殊的生态定位,未来需要从生态系统及产业结构调整角度对其进行预防。

肖玮^[4]（2020）在《山区公路沿线弃渣场稳定性及危险性评价方法研究》文中指出在大规模公路建设过后,工程建设在山区留下了大量的弃渣场。为了迅速、准确和批量地判断弃渣场的危险性,并提出高危弃渣场的解决方案,从而保障弃渣场周围的建构筑物等人为设施和河流等自然环境的安全,本文首先采用遥感图像识别、无人机拍摄、现场调查等方法,并结合区域地质资料和设计资料进行了弃渣场信息综合解译;然后将解译所取得的影响因素进行多因素多水平组合,开展了室内模型试验和物质点法数值模拟计算,得到了不同情况下的边坡变形破坏特征;依据稳定性分析得到的影响因素影响程度和极限平衡法理论,提出了一种弃渣场危险性评价方法,进行了数值模拟验证,并应用于实际工程。论文的主要研究内容及研究成果如下:（1）将遥感影像、地质和水文条件处理在一个地理坐标系下,对弃渣场的要素、形态和环境进行综合解释,提出了一种弃渣场遥感图像综合解译方法。通过遥感图像的综合解译,获得了弃渣场的要素信息包括含石率、弃渣量、弃渣边坡形态、挡渣坝、截排水沟、底面坡度和弃渣落石情况等。将其作为弃渣场危险性评价的基础数据源。（2）开展了室内弃渣场模拟破坏试验,选择弃渣体的含石率、底面坡度作为主要变量,得到了边坡破坏的动态演化过程、量测点孔隙水压力和点位移的变化规律。结果表明:随着含石率的减少,弃渣体抗剪强度和渗透性的下降,弃渣场稳定性下降明显;对含石率≥50%的土样,底面坡度变化对弃渣场稳定性无影响,对含石率<50%的土样,弃渣场稳定性随底面坡度的增加而减小。（3）基于物质点法建立了弃渣场破坏的多因素多水平动态破坏数值模拟计算模型,获得了含石率、弃渣超量值、挡渣坝完整程度、弃渣场排水条件、底面坡度等因素的对弃渣场稳定性的影响程度。结果表明:弃渣场含石率为第一主要影响因素,弃渣超量值为第二主要影响因素;挡渣坝完整程度、弃渣场排水条件、底面坡度为辅助影响因素,且影响作用依次减弱。数值模拟计算结果与室内试验结果相吻合,证实了数值模拟的有效性和准确性。（4）通过遥感弃渣场识别结果、室内模型试验结果以及数值模拟计算结果对弃渣场稳定性影响因子进行了分析和选择,结合弃渣场环境安全系数,提出了一种弃渣场极限平衡危险性系数P的计算方法,并给出了其取值范围。P<1时,弃渣场稳定,低危险,坡脚位移DS<0.5H（H为弃渣场高度）;1≤P<5时,弃渣场不稳定,中危险,且随着P值上升,危险度上升;P≥5时,弃渣场极为不稳定,高危险,可能形成溃散型破坏。通过数值模拟对弃渣场危险性系数法进行了验证,证明其有效性后推广应用于实际工程弃渣场危险性评价。

金澍^[5]（2020）在《辽宁抚顺地区地质灾害评价及防治措施研究》文中认为抚顺是辽宁省重要的工业基地,在该地区已经建设完成或正处于建设阶段的大量重要的工程项目,随着城镇化的不断推进,该地区的人类活动以及工程开发日益的频繁,导致了地表的稳定性和安全性受到了比较明显的干扰和影响,此外该地区对于坡地的相关的安全防护措施还很缺乏。造成了在夏季的暴雨发生时,经常发生塌方、滑坡和泥石流等一系列的严重地质灾害,对在建的重要工程项目以及当地人民群众的生命和财产的安全构成严重威胁。本文以抚顺地区为例,通过全面调查该地区的地质灾害情况,并在详细搜集相关资料的基础上,结合数学建模方法和sufer软件等进行区域地质灾害的分区和危险性评价。最终给出抚顺地区地质灾害分区治理及监测预防的建议。取得了如下成果:（1）基本查清了抚顺县及抚顺市区地质灾害形成的区域地质背景条件。由于诸多条件的综合影响,不同地区地质灾害类型、特征和发育情况、危害程度各不相同,具有较明显的地域特征,为地质灾害的形成提供了基础条件。鉴于此,要充分的结合实际情况,找到导致地质灾害的根源,采用适当的方法来加以预防和治理,避免灾害的发生,推动社会健康和谐发展。（2）基本查清了研究区地质灾害状况及发育特征。本次调查与2016年抚顺市区地质灾害巡查报告及抚顺县地质灾害巡查报告相比,新增地质灾害点2处（抚顺县）,核销地质灾害点12处（抚顺市城区8处,抚顺县4处）,合并了5处地质灾害点（抚顺市城区）。（3）初步查明诱发研究区地质灾害主要因素。抚顺市地质灾害的发生和发展与地形地貌,地层岩性,地质构造,大气降水等自然因素及人类工程经济活动等人为因素密切相关。抚顺市区地质灾害类型及规模主要以中-大型的地裂缝、滑坡为主,辅以小型的地面塌陷、崩塌、泥石流等地质灾害。以上地质灾害的发生除了受地形地貌、地质构造、大气降水等自然因素影响外,还受到采矿、切坡等人为因素的控制。（4）对地质灾害易发程度进行了分区。利用sufer和建模方法对抚顺地区地质灾害易发程度进行分区。（5）提出了地质灾害防治建议,编制了防治区划及建立了地质灾害群测群防网络。实践证明,通过利用数学建模和sufer软件可以有效的对抚顺地区地质灾害情况进行分区划分,并利用评判模型准确的进行危险性评价,能够为抚顺地区地质灾害评价与地质灾害防治工作提供服务。

刘岩^[6]（2020）在《深水气藏水侵规律及数值模拟研究》文中指出深水油气田勘探开发是中国能源发展走向海洋的重要战略。南海油气资源丰富,但70%的储量都蕴藏于深海,勘探难度极大。南海N-1区块中边底水驱动控制地质储量占总储量的86.49%,边底水水侵风险高,中、高见水风险井所占比例大,部分井距水体距离较近,存在快速锥进可能。由于水侵特征认识不充分,底水发育特征和水侵规律认识不清晰,迫切需要建立南海深水气田开发模式,阐明深水边底水气田水侵规律,开发深水开发井控水工艺技术,降低边底水锥进速度,延长无水采气期。本文研究了深水气藏的水侵机理及水侵规律并对不同控水工艺下的水侵进行数值模拟,对不同控水工艺进行了控水效果评价,针对南海N-1气田单井进行了生产制度优化并对开发效果进行了预测。取得的主要成果和认识如下:（1）深水气藏中气水两相渗流的主要特征是绕流,水侵的主要形式为地层水体沿高渗通道水窜。与此同时,绕流及高渗带水窜也是储层封闭气形成和气藏采收率降低的主要原因。非均质底水气藏的水侵模式为非连续性纵窜—横侵复合型水侵,而非均质边水气藏的水侵模式则是非连续性横侵—纵窜复合型水侵。（2）通过油藏工程方法分析气藏水侵规律得知,水侵量及边底水的运移程度随着储层渗透率、采气速度、水体大小增大而增大。而气藏的最终采收率随着储层渗透率、采气速度、水体大小、地层压力的增大而减少。（3）对不同的控水工艺开发效果进行了对比分析得到,变密度筛管控水相比于中心管控水工艺、旁通管控水工艺及超疏水材料控水工艺来说能更加有效的控制边底水的推进,实现气藏水侵控制。（4）针对南海N-1-L区块进行了开发策略研究,我们发现变密度筛管—覆膜砂复合控水技术,配合间歇采气的开发制度,能提高采收率10.31%,使气藏最终采收率高达70.34%。

刘英^[7]（2020）在《半干旱煤矿区受损植被引导型恢复研究》文中研究表明我国西部半干旱矿区生态环境脆弱,气候条件恶劣,煤炭资源开发重心西移,使本就脆弱的生态环境恶化,社会生态环境问题进一步加剧。实现矿山土地的可持续管理、恢复矿山土地的生产能力变得尤为迫切,弄清煤炭资源开采扰动下地表环境因子的改变对植物影响规律,探索半干旱矿区植物引导型恢复的有效方法是矿区生态环境可持续发展的必然要求,也是国家科技的重大需求。但是,半干旱矿区受损植被引导型恢复还面临植被在哪种破坏程度下可以实现自恢复、当需要人工引导干预时,在什么地方干预、怎么干预、干预到何种程度等几个基本问题。因此,本文综合利用叶绿素荧光诱导技术、机载高光谱监测技术、卫星遥感监测技术,多角度、多尺度实现半干旱矿区植被受扰动状况的快速准确提取,在对煤炭开采塌陷对植物损伤机理以及时空扰动规律研究的基础上,对上述四个基本问题展开研究,探索半干旱矿区植被引导型恢复模式,为绿色矿山建设、矿区植被重建利用提供方法论基础。论文取得如下研究结果:（1）采煤塌陷引起植物生长土壤立地条件破坏,植物叶片快速叶绿素荧光诱导曲线发生变形,植物叶片减少用于电子传递的能量份额,电子传递逐渐受到抑制,降低了植物叶片的光合作用效率;气孔限制值升高,气孔导度、光合速率和蒸腾速率均显着降低。拉伸区和压缩区植物损伤程度大于中性区植物损伤程度,应当优先考虑对压缩区、拉伸区受损植物进行引导恢复。塌陷区植物个体损伤原因在于,采煤塌陷在地表形成大量裂缝,破坏了土体结构,增加了土壤水分的蒸发面,加速了土壤水的散失,地下部分被抽空,潜水位埋深降低,影响地下水对地表水的补给。土壤含水量为影响半干旱煤炭开采塌陷区植物光合生理活动的最关键要素,植物生长开始受到胁迫和开始死亡的土壤含水量阈值分别为8.91%和4.87%。对土壤含水量小于8.91%的开采区域应提前采取相应的土壤技术提高土壤含水量,避免土壤含水量的减少导致植被迅速恶化。（2）利用机载高光谱数据,基于CARS特征选择数据,建立了植被叶片最大光合效率Fv/FM、相对含水量LRWC、叶绿素含量SPAD值高光谱反演模型,获取了植物光合生理相关要素在矿区尺度上的空间分布特征。植物叶片Fv/FM、LRWC、SPAD值的范围分别在0.764-0.822、35.81-52.32%和30.35-48.41 mg/g之间。采区地表植物生长受到煤炭开采扰动,原始植物空间格局被打破,部分地区出现植物退化,导致叶片光合生理要素空间变异程度增加,空间自相关性降低。由于土壤含水量在压缩区、拉伸区,中性区的空间异质性,采煤塌陷后地表“三区”植物叶片Fv/FM、LRWC、SPAD变化同样具有空间差异性,中性区植物叶片Fv/FM、LRWC、SPAD高于压缩区、拉伸区。最后根据FV/FM反演结果对采煤扰动区植物受胁迫区域进行了空间识别。（3）利用机载高光谱数据,基于完全约束最小二乘法对大柳塔矿区地表典型植物进行识别,并分析半干旱矿区煤炭开采对典型植物物种时空分布以及多样性的影响。通过与地面典型植物物种现场调查结果相比,利用完全约束最小二乘法分类精度总体为77.41%,矿区地表植物分布以灌木和草本植物为主,乔木所占的百分比最低、平均丰度值较小,乔木、灌木、草本植物的百分比分别为:15.94%、57.97%和26.09%。通过对采区与非采区主要植物多样性指数进行差异显着性分析,得到采区与非采区地表主要植物多样性受地表塌陷的扰动影响很小。采煤塌陷2-7年后,煤炭开采对乔木的影响较大,而抗塌陷干扰能力相对较强的灌草类植物重要值升高;塌陷8-12年后,随着生长立地条件恢复,植被群落结构趋于稳定,乔木植物重要值升高;塌陷12年后,塌陷区植物重要值慢慢趋于稳定。在半干旱矿区进行植被引导型恢复时,植被配置物种应优先选种抗逆性较强的草灌类植物,为了保证半干旱矿区植被恢复的可持续性,管护周期至少为12年。（4）从2001-2016年神东中心矿区植被NDVI整体呈物候性周期变化。通过对采区和非采区NDVI差异分析可知,采后5年内,相对于非采区,采区植被NDVI的变化表现为持续降低的过程;采后7年,采区植被开始恢复,NDVI差异值开始降低;至采后12年,采区植被NDVI基本能够恢复至非采区水平。神东中心矿区植被覆盖度呈升高与降低的区域面积分别占中心矿区总面积的72.35%和27.65%,年际间植被覆盖度以中、低幅度波动变化为主。地下水埋深4 m和8m是影响神东矿区植被NDVI的两个重要阈值,当地下水埋深大于4 m后,根系较浅的湿生植被演替为根系较长的旱生植被;当地下水埋深大于8 m后,旱生植被演替为沙生植被。地下水埋深对地表植被类型的影响主要通过影响土壤含水量来实现的。通过对比不同立地条件和不同植被覆盖度变化趋势下典型植物物种组成及丰度差异,以植被覆盖度升高区各植物物种平均丰度值作为植被重建丰度基准,得到不同立地条件下植被恢复重建丰度阈值在36.60%-45.30%之间,此外,还得到了不同立地条件植被重建乔木、灌木、草本植物配置差异性比例。（5）半干旱矿区受损植被引导型恢复应采用“自然恢复和人工修复并重、自然恢复为主、人工恢复为辅”的模式,首先对不同塌陷区位地面裂缝治理,然后以地下水位埋深、土壤含水量等关键限制性因素及相关阈值条件为根本出发点,并以限制因素是否达到阈值条件作为矿区植被引导恢复目标的合理程度判别的基本标准,进行重点、有针对性的引导恢复植被生长立地条件,最后依据本文得到的不同立地条件下植被恢复重建丰度阈值以及乔木、灌木、草本植物配置差异性比例,采用“恢复初期灌草先行、恢复后期乔灌草搭配”模式对植被群落结构进行恢复。研究构建了半干旱矿区受损植被引导型恢复模式,解答了植被在哪种破坏程度下可以实现自恢复、当需要人工引导干预时,在什么地方干预、怎么干预、干预到何种程度等几个基本问题,从而为半干旱矿山植被恢复提供方法论基础和实践依据。该论文有图66幅,表14个,参考文献368篇。

胡彦博^[8]（2020）在《深部开采底板破裂分布动态演化规律及突水危险性评价》文中进行了进一步梳理在全国煤炭资源开发布局调整阶段,为了保证国家煤炭供给安全,东部矿区仍需保持20年左右的稳产期,许多矿井进入深部开采不可避免。围绕深部煤层开采底板突水通道动态形成过程机理、水害评价防治的科学技术问题,以华北型煤田东缘代表矿井为例,采用野外调研、理论分析、原位测试、室内试验、数值模拟等多种方法,按照华北煤田东缘矿区的赋煤地质结构特征→深部煤层开采底板变形破坏的动态监测方法→深部煤层开采底板岩层变形破坏的时空演化特征和突水模式→深部煤层开采底板破坏深度预测方法和开采底板突水危险性评价方法→深部煤层开采底板水害治理模式和治理效果序列验证评价方法的思路开展研究。主要成果如下:（1）提出了利用布里渊光时域反射技术（BOTDR）对深部煤层开采底板变形破坏的动态监测方法。根据研究表明BOTDR系统监测的动态变形量及应变分布状态与煤层底板岩层应力应变特征具有一致性,是有效监测煤层底板岩层变形破坏的新方案。BOTDR系统对煤层底板岩层监测显示,在采动过程中煤层底板岩层从上向下是呈现压-拉-压的应变趋势;同时获得了有效的煤层底板岩层的最大破坏深度,为深部煤层开采底板破坏深度的精准预测研究提供了有效的原位测试数据。（2）揭示了深部煤层开采完整底板破坏的时空演化特征:a.采前高应力区超前影响范围大约在煤壁前方38 m附近;b.开采底板岩层第一破断点的位置在采煤工作面煤壁前方29.07 m,煤层下方垂距9.24 m处,煤层底板破坏是从脆性岩层开始破断;c.开采底板破断发展趋势是从第一破断点首先向上发展破断,然后再同步向下破断。d.煤层开采底板破断的最大深度处于采前高应力区内,并且最大破断深度在采前高应力区内的峰值应力传播线附近（一般情况下）。根据煤层开采底板破坏的时空演化特征,对比分析了完整底板和含断层底板两种条件下煤层开采底板岩层破坏特点;同时对煤层开采底板进行横向分区,区域名称依次为原岩应力平衡区、采前高应力区、采后应力释放区、采后应力再平衡区。（3）利用BP神经网络、煤层开采底板应力螺旋线解析、气囊-溶液测漏法、经验公式法、多因素回归及分布式光纤实测等方法进行研究分析,得到了对深部煤层开采底板破坏深度进行有效的预测模型及方法;研究表明,多因素回归中模型III预测值更接近分布式光纤监测和气囊-溶液测漏法等实测数据,预测误差较小的预测方法依次为新的数学理论模型解析法和BP神经网络预测模型。（4）利用层次分析法、熵权法、地理信息系统等手段结合深部煤层开采破坏后有效隔水层厚度和其他多种影响底板突水的因素,对深度煤层开采底板突水危险性进行综合评价研究,得到了层次分析和熵权法（AHP-EWM）综合算法评价模型和基于改进型层次分析脆弱性指数（IAHP-VI）法两种深部煤层开采底板突水危险性评价模型,两者都具有一定的实用价值,在实际运用过程中可以根据研究区的实际情况择优选其一,也可以根据两种模型的预测结果取并集,能够进一步提高评价安全程度。（5）基于华北型煤田东缘矿区深部煤层开采底板突水通道的形成机理和突水模式,提出了“充水含水层和导水构造协同超前块段治理”模式并进行了定义。在现有的深部煤层开采水害的治理技术上,根据注浆改造目的层的构造、区域地应力、原岩水动力场等因素对地面受控定向钻进顺层钻孔方位和钻孔展布间距的设定进行科学有效的优化研究。（6）提出了“深部煤层开采底板水害治理效果序列验证评价方法”,利用对改造目的层的渗透系数和透水率、煤层底板阻水能力、矿井电法检测、检查钻孔数据等结合GIS系统进行综合研究,建立了科学系统化的评价方法。（7）利用“充水含水层和导水构造协同超前块段治理”模式对华北型煤田东缘矿区深部煤层底板水害进行了治理,结果显示治理效果良好,研究矿区深部煤层工作面实现了安全回采。本论文研究成果可为华北型煤田东缘矿区下组煤开采底板水害防治提供参考。

贾杨^[9]（2020）在《官地矿区采动地裂缝影响因素分析和发育规模预测》文中认为随着我国经济的快速发展和对能源需求的不断扩大,采煤活动导致的地质灾害对地表生态的破坏日益严重,对矿井生产安全也造成了重大威胁。采动地裂缝是由于地下开采引起的主要地质灾害之一,会对土地、地面建筑、植被产生破坏,诱发滑坡、泥石流等地质灾害,与地下采空区相通时会影响矿井通风,导致溃水事故。因此对采动地裂缝成因机制进行研究,并对地裂缝发育程度进行预测成为一项重要的课题。采动地裂缝形成过程复杂,影响其发育的因素很多,目前的研究成果多采用单一的技术手段,对地裂缝形成影响因素的研究不够全面,难以准确揭示地裂缝的形成机理和发育规律。为了对地裂缝影响因素进行综合分析,并对地裂缝发育规模进行合理预测,本文以山西省太原市官地矿区作为研究区,在矿区采动地裂缝现场实测的基础上,对地裂缝发育程度、形态及分布特征进行了描述和分析,使用数值模拟、神经网络等技术手段对不同地质采矿条件下采动地裂缝的发育情况进行了单因素和多因素耦合分析,并得到地裂缝发育规模预测神经网络模型,提出了适用于官地矿区的采动地裂缝综合治理措施。主要工作及研究成果如下:（1）对官地矿区2010-2019年地裂缝数据进行了实测（工作及攻读硕士学位期间完成）;在此基础上,对研究区内地裂缝发育长度、最大宽度和最大深度进行了数据分析,概括了采动地裂缝规模特征;结合采动地裂缝形成机制和分类的理论模型,对官地矿区地裂缝形态进行了分类;根据不同区域内地裂缝发育程度和形态的差别,将官地矿区地裂缝分布情况划分为四类,并对相应的分布特征进行了描述。（2）基于岩土体破坏理论、开采沉陷理论和不同成因地裂缝的计算模型,结合官地矿井实际开采和地质条件,对地裂缝影响因素进行了初步分析,提出了11项影响因子的量化指标和计算方法;对官地矿119组不同采空区范围内的地裂缝发育数量及11项影响因子进行了量化和计算,为后续研究各因子对采动地裂缝形成和分布的影响提供了数据支撑。（3）使用Flac3D数值模拟软件建立了不同采高、采长、煤层倾角、地面坡度情况的20个开采模型;根据模拟所得的地表下沉位移量和地表水平位移量结果,结合地表岩土体变形破坏理论,对地裂缝成因和分布规律进行了单因素分析,验证了模拟结果的准确性。（4）基于深度学习,提出了一种采动地裂缝的多因素耦合性分析方法及地裂缝发育程度预测方法。以地裂缝面积与采空区面积的比值为依据,将地裂缝发育程度分成了4类;利用深度学习的方法,构建了全连接神经网络模型（Fully Connected Neural Network）对裂缝发育程度进行预测;以预测准确率为指标,通过特征选择对多种影响因素组合进行了耦合分析,并将地裂缝发育的11个影响因子分为主要因素、次要因素及冗余因素;将主要因素和次要因素作为输入特征,通过选取合理的网络参数和优化方法,提高了神经网络模型对地裂缝发育程度的预测准确率,与卷积神经网络（CNN）及循环神经网络（RNN/LSTM）进行对比,结果表明本文所提出的模型预测准确率较高。根据数值模拟及神经网络分析结果,对官地矿区地裂缝提出了针对性的预防建议和治理措施。本文所提出的研究方法和研究内容对传统的采动地裂缝影响因素分析和预测技术进行了补充和改进,对采动地裂缝的预测和治理具有参考价值和指导意义。

江传文^[10]（2020）在《特厚煤层开采覆岩高位离层突水机理及防治》文中研究说明黄陇煤田侏罗系特厚煤层开采裂隙带发育较高,覆岩弱胶结泥质岩比重大,软弱岩层接触面处易形成离层。离层水害因其突发性并伴随矿山压力显现等特点对煤矿生产影响显着。本文以招贤煤矿1307首采工作面为研究对象,在水文地质与工程地质条件研究的基础上,通过现场钻孔实测和数值模拟进行了导水裂隙带高度的研究,预测导水裂隙与高位离层的相对位置关系,并开展了覆岩运动的3DEC离散元模拟研究;分析回采过程中的水文长观孔的水位变化资料,验证覆岩运动中高位离层演化过程,并结合承压水完整井流公式,对离层水积水量进行预测;运用关键层理论和逐级对比合并法对高位离层离层进行判别,揭示了高位离层的演化机制;通过对水压作用下的离层下伏保护层破断距的计算,求解出工作面对应宽度下的高位离层下伏保护层的悬露长度。最后,结合研究区的工程地质与开采条件,选取了煤层开采厚度、保护层厚度和离层上覆静水压力以及覆岩硬岩岩性比例4个指标,利用层次分析法和熵权法综合确定各指标权重,开展了招贤煤矿高位离层水水害预测评价研究。该论文有图47幅,表26个,参考文献138篇。

二、Study on simulation of earth-fissures development and prediction based on GIS（论文开题报告）

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、Study on simulation of earth-fissures development and prediction based on GIS（论文提纲范文）

（1）淮南煤田奥陶系古岩溶成因机理及预测研究（论文提纲范文）

（2）和龙市典型地质灾害风险性区划与地质环境承载力综合评价研究（论文提纲范文）

（3）滇西北高原峡谷生态脆弱区地质灾害研究 ——以香格里拉市为例（论文提纲范文）

（4）山区公路沿线弃渣场稳定性及危险性评价方法研究（论文提纲范文）

（5）辽宁抚顺地区地质灾害评价及防治措施研究（论文提纲范文）

（6）深水气藏水侵规律及数值模拟研究（论文提纲范文）

（7）半干旱煤矿区受损植被引导型恢复研究（论文提纲范文）

（8）深部开采底板破裂分布动态演化规律及突水危险性评价（论文提纲范文）

（9）官地矿区采动地裂缝影响因素分析和发育规模预测（论文提纲范文）

（10）特厚煤层开采覆岩高位离层突水机理及防治（论文提纲范文）

四、Study on simulation of earth-fissures development and prediction based on GIS（论文参考文献）

• [1]淮南煤田奥陶系古岩溶成因机理及预测研究[D]. 张海涛. 安徽理工大学, 2021
• [2]和龙市典型地质灾害风险性区划与地质环境承载力综合评价研究[D]. 于成龙. 吉林大学, 2021
• [3]滇西北高原峡谷生态脆弱区地质灾害研究 ——以香格里拉市为例[D]. 陈志. 昆明理工大学, 2020(04)
• [4]山区公路沿线弃渣场稳定性及危险性评价方法研究[D]. 肖玮. 长安大学, 2020(06)
• [5]辽宁抚顺地区地质灾害评价及防治措施研究[D]. 金澍. 吉林大学, 2020(01)
• [6]深水气藏水侵规律及数值模拟研究[D]. 刘岩. 东北石油大学, 2020
• [7]半干旱煤矿区受损植被引导型恢复研究[D]. 刘英. 中国矿业大学, 2020
• [8]深部开采底板破裂分布动态演化规律及突水危险性评价[D]. 胡彦博. 中国矿业大学, 2020(01)
• [9]官地矿区采动地裂缝影响因素分析和发育规模预测[D]. 贾杨. 太原理工大学, 2020(07)
• [10]特厚煤层开采覆岩高位离层突水机理及防治[D]. 江传文. 中国矿业大学, 2020(03)