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《安全与环境工程》编辑部
2025年11月27日
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2026年03期
“深井水害防控及水环境保护”专题
岩溶大水矿山主径流带识别及防渗帷幕方案优化
童紫茹;林宇航;万军伟;周华;文娟;王思琪;杨柱;滕龙;地下水主径流带是岩溶大水矿山突涌水的主要来源和通道。准确识别其空间位置，是矿山水害防治的关键、防渗帷幕方案优化设计的重要依据，也是矿山安全评估、开采设计和效益评价中的关键水文地质问题。以湖南某金矿为例，采用“岩溶水文地质调查分析—地球物理勘探推测—水文地质钻探验证—地下水示踪试验核实”的多源信息递进分析方法，准确识别了主径流带的空间展布。同时，采用地质建模软件与FEFLOW地下水数值模拟软件相结合的方法精细化地构建了矿区三维地下水数值模型，并在模型识别的基础上，系统开展了不同防渗帷幕方案效果的定量预测。结果表明：相较于西侧全封闭帷幕方案（工况Ⅱ），仅对地下水主径流带实施局部帷幕的方案（工况Ⅳ）可减少约90%的帷幕工程量，而矿坑正常涌水量仅增加31%。该研究思路与方法可为同类岩溶大水矿山水文地质勘察与防治水方案研究提供参考。
基于DEMATEL-AHP和熵权法的深部矿井突水危险性评价
杨柱;梁晋熙;滕龙;徐兴硕;魏宇;陆磊;陈歌;深部矿井的突水危险性受地质条件与工程活动的耦合控制。以某深部铁矿-540 m水平为背景，构建了涵盖构造特征与岩体完整性、水动力特征、水源与补给条件、工程扰动与治理4个维度共10项指标的突水危险性评价指标体系。采用博弈论组合赋权方法，引入决策试验与评价实验室（decision-making trial and evaluation laboratory,DEMATEL）法与层次分析法（analytic hierarchy process）对熵权法进行了校正，以克服单一数据驱动导致的极化效应。在此基础上，建立了自然地质、采动扰动和帷幕注浆3个阶段的评价模型，量化了突水危险性的时空演化过程。结果表明：(1)修正后的指标综合权重（帷幕注浆0.213 2，单位涌水量0.167 2，采动影响0.123 8）确立了工程扰动的主导致灾地位，还原了地质背景的基础控制作用；(2)风险演化呈现出由断层构造控制向采动中心集聚，最终被帷幕环形截流的空间特征，注浆帷幕工程在深部高压水环境中构建了有效的低突水风险区；(3)评价结果显示的“西高东低”风险格局与钻孔抽水试验实测数据（西部涌水量为东部的10余倍）及井下断层砾石充填等地质证据吻合。该模型可为矿山防治水提供科学依据。
基于组合赋权二维灰云模型的煤矿水害风险评价方法
姜福川;张扬;吴俊杰;楚思晗;侯夏;针对煤矿水害风险评价中风险等级判定主观性强、指标兼具模糊性与随机性的问题，提出了一种基于组合赋权二维灰云模型的煤矿水害风险评价方法。依据防治水规范并结合现场实际，构建了包含5个一级指标、22个二级指标的评价指标体系；利用序关系分析（rank correlation analysis,G1）法与改进的基于指标相关性的指标权重确定（criteria importance through intercriteria correlation,CRITIC）法，并引入博弈论，获得了各指标的组合权重；进一步建立风险发生概率-事故后果严重程度（risk occurrence probability-accident consequence severity,P-S，简称概率-后果）二维灰云模型，通过蒙特卡洛仿真得到各指标对4个风险等级的隶属度和乘法综合风险值，在P-S平面绘制风险云图，并结合5×5风险矩阵完成风险等级判定。乌海市某煤矿实例分析结果表明：该煤矿水害综合风险判定为一般风险（Ⅲ级），整体可控但仍存在一定较高风险（Ⅱ级）情景；评价结果与现场实际及工程认知基本一致，表明该风险评价方法具有一定的可行性。该研究可为煤矿水害风险评价与管控提供方法参考。
复杂大水矿山近矿体帷幕厚度多方法协同计算与工程应用
李阳明;雷煜;滕龙;谢世平;谢海军;郑喜文;为解决复杂大水矿山近矿体帷幕厚度计算难题，系统剖析了解析法（包括抗渗标准法、幕体抗压强度法、“三带理论”法）、工程类比法和数值模拟法的适用性与局限性；通过9座典型矿山工程实例（帷幕厚度为25～40 m，其中采用完整帷幕方案的矿山堵水率为81.4%～100%）的帷幕厚度反演计算结果与实际厚度对比，对各方法的计算精度进行了验证，并根据验证结果提出了现有方法面临的关键技术问题与解决路径。结果表明：解析法因理想化假设（如均质岩体、静态水压）与参数误差而偏离实际；工程类比法因主观性强、依赖历史经验而可靠性不足；数值模拟法（如FLAC3D、COMSOL）则因采用流固耦合模型而适应性最优，但依赖高精度地质数据。在此基础上，提出了以“阶段耦合、主次分明、相互校验、动态反馈”为原则的多方法协同计算框架，明确了其在“可行性研究—初步设计—施工图设计”三阶段的协同模式与应用路径。当前主要在模型精准化、设计动态化、控制智能化三方面存在瓶颈，未来需向上述三大技术方向协同发展，推动矿山防治水技术向精准化、高效化、绿色化升级，支撑深部矿产资源安全开发。
水泥浆液水化时间对可注临界裂隙开度的影响
谢世平;钱自卫;滕龙;刘飓风;李阳明;刘学;为揭示水化进程中水泥浆液可注临界裂隙开度的演化规律及其影响机制，以优化注浆工程设计，自主研制了集成裂隙开度精确调控、浆液运移动态可视化及数据同步监测功能的测试系统，并以普通硅酸盐水泥（P·O42.5）为研究对象，采用1.5∶1的水灰比制备水泥浆液，通过系统实验，探究了420 min内水化时间对临界裂隙开度的影响。结果表明：浆液在裂隙中经历圆形扩散、裂隙面填充、沉积层密实与分区形成、桥接阻塞4个阶段的运移演化；水化初期，水泥颗粒以溶解为主，水泥浆液粒径减小导致临界裂隙开度下降，240 min时达最小值196.3μm；后期，颗粒絮凝聚集，水泥浆液粒径增大，临界裂隙开度逐步回升，整体呈现“先减小、后增大”的演变规律。结合应力笼理论分析可知，阻塞结构承压能力与水泥浆液颗粒粒径呈正相关，该规律为精准把控注浆时机、优化注浆参数提供了理论支撑与技术参考。
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融合BLS和ULS的森林蓄积量模型构建
李春艳;胡守庚;陈强;潘政尚;祁雄辉;强晓农;为解决现有蓄积量模型存在随胸径变化蓄积量计算误差系统性偏移的径阶依赖性误差及模型反演缺乏生态解释性等问题，选取武汉市洪山区、蔡甸区和黄陂区的7个代表性样地，以实测胸径结合二元材积表计算蓄积量为参考值，系统对比了基于最小二乘圆拟合的蓄积量算法、基于机器学习点云特征模型法[随机森林(random forest， RF)、支持向量机(support vector machine， SVM)、K近邻(k-nearest neighbor， KNN)、极端梯度提升(extreme gradient boosting， XGBoost)、人工神经网络(artificial neural network， ANN)以及多元线性回归(multiple linear regression， MLR)]以及耦合冠层体积的机器学习模型法3种方法。结果表明：(1)最小二乘圆拟合的蓄积量算法整体精度较高(R2=0.94，RMSE= 0.04)，但小径阶样本误差随径阶减小而增大，所以小径阶宜采用自适应采样策略与多特征融合算法，而大径阶适用传统几何参数模型；(2)机器学习点云特征模型(R=0.83，RMSE=0.11)在大径阶样本中误差递增；(3)耦合冠层体积后模型精度显著提升(ΔR=15%)，其中Random Forest模型表现突出。本研究突破传统基于形态参数的预测方法，实现了胸径误差校正与冠层生态过程的耦合，验证了以激光雷达点云三维空间结构特征和森林生长生态过程机制的“三维结构—生态机制”双驱动模型的可行性。
栾城农业区土壤中农药的分布特征及生态风险评估
黄霄;李明霞;童蕾;付金洋;孙家正;黄芷悦;华北平原是我国主要的粮食产区之一，探究其典型农业区土壤中农药的分布特征和生态风险至关重要。以华北平原栾城农业区为研究对象，采用液相色谱-三重四极杆串联质谱仪和气相色谱-三重四极杆质谱仪分析土壤中24种农药的含量，并通过斯皮尔曼相关性分析研究土壤理化性质对农药分布的影响。同时，利用风险熵值法（risk quotients，RQs）评估农药在土壤中的生态风险。结果表明：栾城地区表层土壤中检出目标农药21种，其中多菌灵、噻虫嗪、吡虫啉、脱乙基阿特拉津、烟嘧磺隆、2-羟基阿特拉津和阿特拉津的检出率均为100%，指示其在土壤中广泛残留；土壤中24种农药的总含量范围为6.14～147.48 μg/kg，平均含量为45.03 μg/kg；相关性分析显示，土壤总有机碳（total organic carbon，TOC）含量与甲基对硫磷、戊唑醇、吡虫啉和阿特拉津等农药的分布呈显著正相关（p<0.05），而土壤pH与多菌灵、戊唑醇、甲基对硫磷和阿特拉津等农药的分布呈显著负相关（p<0.05）；风险评估结果显示，多数农药的风险熵值（risk quotient，RQ）较低，但个别点位中吡虫啉和毒死蜱的RQ>1，呈现高风险，且高风险点位均分布于耕地，表明农业活动在土壤农药污染和生态风险中的重要作用。本研究系统揭示了华北平原典型农业区的土壤农药残留特征、理化调控机制及生态风险，为华北平原典型农业区土壤农药残留的风险管控与源头治理提供了重要科学依据。
多相流模拟某地下水封石洞油库的防渗水幕参数优化
柳耀琦;何国富;刘四新;王瑞祥;王乐山;本文以海南DZ地下水封石洞油库工程为例，聚焦水封安全性的工程难题，采用TOUGH2-TMVOC多相流数值模拟方法，构建油-水-气三相渗流模型，系统研究了高度非均质介质条件下水幕参数优化及地下水防渗调控的效果，分析了不同防渗调控措施对长期水封性能的影响机制。结果表明：水幕压力不低于洞室储存压力是防止储品向上运移的关键控制条件；在强烈非均质裂隙介质中，洞室区域注浆的防渗效果优于水幕层注浆；水幕孔与导水裂隙连通后，在注浆防渗条件下局部易形成裂隙地下水压力显著低于设计值的低压区域。与洞室区域注浆的安全效果不同，水幕层注浆存在显著的低压区风险：即便水幕系统工作压力维持在设计值0.7 MPa，当强渗透带附近水幕孔注浆封堵宽度达到80 m时，仍会突破水封安全临界阈值，造成局部水封失效。本研究可为同类非均质地质条件下地下水封石洞油库的水幕设计、防渗方案优选及长期安全运维提供理论支撑与技术参考。
Ca2+浸泡下黄土坡滑坡滑带土地球化学演化特征
彭龙;张抒;李强;赵简凡;王艺霖;库水长期作用下，水库滑坡滑带土发生复杂的物理化学反应。三峡库区黄土坡滑坡区内地下水Ca2+含量很高，目前少有研究关注滑带土在该环境下的物理化学演化特征。通过水化学分析和地球化学反向模拟等方法，探讨了黄土坡滑坡滑带土在CaCl2 (Ca2+)溶液和蒸馏水(DW)浸泡条件下的地球化学反应特征。结果表明：①浸泡过程中，滑带土发生胶结物质溶解、离子交换和矿物转化等过程；②Ca2+浸泡液中阳离子含量显著高于DW浸泡液，反映出高Ca2+环境下阳离子活性增加；③PHREEQC模拟显示，高Ca2+环境下方解石和萤石的沉淀显著增强，但在DW环境下，矿物溶解更明显。该研究为理解高Ca2?环境下，滑带土通过矿物沉淀(如方解石)和黏土矿物转化(如伊利石溶解、高岭石生成)等地球化学过程影响其物质组成与微观结构稳定性的机制提供了新的见解。相关发现有助于深化对水库滑坡在富钙地下水环境中长期演化的认识，为滑坡稳定性评价提供地球化学层面的理论支撑。
多硫化铁活化过硫酸盐降解地下水中氯苯
李陈彧;刘丹青;李义连;氯苯(monochlorobenzene， MCB)是地下水中主要的污染物之一，对环境和人体健康产生严重危害，亟需开发高效去除技术。多硫化铁(FeSx)兼具还原性和活化作用，具有活化过硫酸盐(persulfate， PS)降解有机污染物的应用潜力。采用化学沉淀法，利用七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)和多硫化钙(CaSx)合成FeSx，通过效能实验明确最佳反应条件；利用猝灭实验和电子顺磁共振波谱(electron paramagnetic resonance spectroscopy， EPR)检测识别反应体系中生成的主要活性氧物质(reactive oxygen species， ROS)，并应用多种技术手段表征FeSx探究材料表面反应机制；探究地下水基质对体系的影响，验证其在实际污染地下水中的适用性。结果表明：FeSx能够更好地活化过二硫酸盐(peroxydisulfate， PDS)降解MCB，相同条件下，反应120 min时的去除率分别为硫化亚铁(FeS)和黄铁矿(FeS2)的3.1倍和11.2倍；FeSx/PDS体系降解MCB的最佳反应条件为：材料投加量0.20 g/L、PDS浓度6 mmol/L、溶液初始pH = 5.0，在此条件下反应120 min，去除率达到95.24%；FeSx/PDS体系降解MCB的活性物质为硫酸根自由基(SO4·-)、羟基自由基(·OH)、超氧自由基(O2·-)和单线态氧(1O2)，其中SO4·-、·OH和1O2发挥主要作用；FeSx通过还原性硫促进反应体系的铁循环，表现出更强的PDS活化能力；碳酸氢根(HCO3-)、氯离子(Cl-)对FeSx/PDS体系降解MCB具有明显抑制作用，而硝酸根离子(NO3-)、硫酸根离子(SO42-)、腐殖酸(humic acid， HA)的抑制作用较小。研究采用FeSx作为新型催化剂高效活化PDS以降解地下水中的MCB，完善了基于过硫酸盐的高级氧化工艺(persulfate-based advanced oxidation processes， PS-AOPs)理论体系，为地下水中有机污染修复提供了重要的理论依据和实践指导。
地质灾害风险区划与综合防治对策
殷坤龙,张桂荣地质灾害不仅给人类生命带来威胁 ,而且对环境、资源、财产等均具有破坏性。由于地质灾害的发生具有区域性、突发性、分布广、频率高等主要特点 ,地质灾害所造成的损失十分严重。我国是世界上地质灾害损失最严重的国家之一 ,现有 4 0 0多个县级城镇、1万多个村庄受到滑坡、崩塌、泥石流等灾害的威胁。虽然 ,我国在地质灾害领域的理论研究和防治水平有了很大提高 ,但灾害威胁依然存在 ,而且越来越严重 ,归纳起来可以概括为三个主要原因 :(1)预防性、区域性研究远远跟不上治理工程需要 ;(2 )治理工程偏重工程技术方面忽略地质灾害发生的地质机理研究 ;(3)人类因素的参与 ,造成自然地质体平衡状态的恶化、自然生态环境的破坏等加速了大区域范围内地质灾害的发生频率和规模。因此 ,作为我国地质灾害综合防治的一条有效道路 ,就是要加强开展地质灾害危险性和风险区划 ,开展预防性研究 ,圈定地质灾害危险性区域和灾害高风险区域 ,为国土规划、减灾防灾、灾害管理与决策提供可靠依据 ,从而达到综合防灾与减灾的目的
环境中抗生素污染物的研究进展
吴青峰;洪汉烈;最近的研究显示,在城市污水、表面水、土壤甚至食物中都检测到了不同种类抗生素的存在,抗生素在环境中的残留问题已经引起了研究者的关注。本文主要介绍了当前国内外抗生素的使用情况、来源,在环境中暴露途径、归趋和对生态的影响等方面的最新研究进展及存在问题,并提出了今后抗生素环境污染研究的主要方向。
海因里希事故致因理论与安全思想因素分析
刘国愈;雷玲;海因里希事故致因理论在安全生产事故研究方面起着重要的作用,该理论指出了事故发生的主要原因是人的不安全行为,并从因果发生的角度阐明了导致伤亡事故的各种因素之间以及这些因素与伤害之间的关系,但在人的不安全行为的思想因素方面没有进行深入的分析,而安全思想恰恰是事故发生不可忽视的层面,人的思想决定人的心理素质和行为表现。本文通过安全哲学的视野,从安全思想、安全意识及安全文化建构的层面探讨了企业员工的安全观,并通过量化分析构建了企业员工的安全思想模型,以期定量地把握企业员工的安全思想状态,提升企业的整体安全意识,从而实现企业对安全生产的科学管理。
基于Pyrosim和Pathfinder的高校学生宿舍火灾人员疏散安全性模拟分析
邹馨捷;萨木哈尔·波拉提;郝明;庞奇志;高校学生宿舍是人群密集的场所,存在较多的火灾安全隐患,因此对高校学生宿舍进行有针对性的火灾人员疏散安全性分析十分必要。以某高校学生宿舍楼为研究对象,运用Pyrosim软件建立火灾扩散模型,模拟分析了高校学生宿舍楼在自动喷淋灭火系统是否失效和着火房间窗户是否关闭等情况下发生火灾时,着火楼层安全出口处烟气能见度、顶棚温度和烟气层高度的变化规律,并结合Pathfinder软件模拟计算出人员疏散到安全地带的时间和整栋楼全部人员完全疏散所需安全疏散时间,综合利用人员疏散可用安全疏散时间和人员疏散所需安全疏散时间对人员疏散安全性进行分析。结果表明:高校学生宿舍楼消防设施是否有效和着火房间窗户是否关闭对人员疏散安全性的影响较大,并提出了消防安全管理措施,以为高校学生宿舍消防安全管理提供依据。
基于模糊综合评价和主成分分析法的岩溶流域水资源承载力评价
陈丽;周宏;水资源承载力评价是水资源合理开发利用和管理的重要基础。岩溶流域水循环过程复杂,水资源的禀赋存在空间异质性,因此基于水资源评价的基础开展水资源承载力评价十分有必要。基于径流模数法计算了长阳县的水资源量,在此基础上结合当地社会经济和生态环境状况,构建了长阳县水资源承载力评价指标体系和指标分级标准,采用模糊综合评价法和主成分分析法对长阳县县域和乡镇的水资源综合承载力进行了评价,并对两种评价方法的评价结果进行了对比。结果表明:2015—2019年长阳县城水资源承载力综合评分值都处于Ⅱ级,水资源综合承载力属于中等水平,且近五年水资源承载力变化趋势整体呈缓慢下降趋势;长阳县各乡镇水资源承载力也均处于Ⅱ级,但其中榔坪镇、资丘镇、大堰乡、都镇湾镇和磨市镇属于中等偏高水平;相较主成分分析法的评价结果,模糊综合评价法更适合岩溶地区水资源承载力评价。依据评价结果分析水资源承载力的提高途径,可为长阳县国土空间规划、"三区三线"的划定提供科学依据,也可为岩溶流域水资源承载力评价提供借鉴。
大学生电信网络安全状况调查分析及防控措施研究——以15所高校大学生为例
姜伟军;李蔚然;采用实证性调查研究方法,对15所高校2 264名大学生的电信网络安全状况进行问卷调查,分析了当代大学生遭遇电信网络诈骗的状况及其原因。调查结果表明:大多数大学生都遭遇过电信网络诈骗,女性大学生的受骗率高于男性大学生,电信网络诈骗在形式上渐趋多样化,大学生的电信网络安全意识不足,在受骗后主动维权的意识较差;大学生自身的价值观偏差与社会阅历浅、高校电信网络安全教育缺失、有关部门监管保障乏力是大学生遭受电信网络诈骗的主要原因。针对以上问题,有针对性地提出大学生电信网络安全教育引导和诈骗防范的对策与措施,即通过开设电信网络安全通识课程、创新电信网络安全教育形式、拓展电信网络安全教育载体、构建多方联动协作机制、加强相关法律法规制度建设等对策与措施,做好大学生的安全教育引导与诈骗防范工作,以助力大学生成长成才。
