网站访问量
超临界二氧化碳增强型地热系统研究综述
秦佐己;金轶斌;胡俊杰;王全荣;丁雁;随着全球气候变化和能源转型的加速推进，超临界二氧化碳增强型地热系统(carbon dioxide enhanced geothermal system,CO2-EGS)因其兼具高效热能提取与碳地质封存的双重优势，成为地热开发领域的研究热点。系统回顾了CO2-EGS技术的发展历程，重点分析了其在储热特性、储层稳定性和经济性方面的研究进展。与传统水基增强型地热系统相比，CO2作为工作流体表现出低黏度、高流动性和优异的热传导性能，不仅提升了储层的热提取效率，还有效降低了储层损伤和设备腐蚀风险。对当前研究的梳理表明，尽管当前技术仍面临系统储热性能提升、储层稳定性和实际工程应用成本控制的挑战，但通过深入研究储热效率优化、储层响应机制、经济性评估及设计改进，CO2-EGS有望在全球能源转型和碳中和目标的实现中发挥重要作用。CO2-EGS在复杂地质条件下的裂隙网络优化设计、长期注采过程中储层性能的动态演化，以及多能互补技术的集成应用是未来发展的关键方向。
干热岩裂隙对流换热系数计算新方法
郑志伟;刘先珊;白冰;雷宏武;张天成;于明智;孙梦;黄子宣;在干热岩地热开发中，综合换热系数是评价裂隙流体换热性能的关键参数。针对现有计算方法多依赖裂隙面温度分布的假设与简化，且缺乏统一评价标准的问题，建立了一种更精确的综合换热系数计算方法，并对主流公式进行了评价。采用数值模型直接获取裂隙表面温度分布数据，并提出了新的综合换热系数计算方法（公式E），同时给出了换热系数的经验公式F；基于数值模拟数据和试验数据，对各公式（A～F）进行了评价；将公式F嵌入数值模拟程序中进行了现场尺度的换热数值模拟，进一步验证了公式F的有效性。结果表明：公式E、F均具有较高计算精度和适用性；在所有工况中，现有公式A、D与新提出的公式E、F的变化趋势相似，计算结果较为接近且未出现异常值，表现出良好的稳定性和可靠性；作为一种独立的补充关系，公式F可直接嵌入数值模拟程序中有效模拟现场尺度的流体换热。
压缩空气储能地下内衬硐库密封堵头力学模型与优化设计
屈杰;刘形林;孙冠华;杨生彬;饶虎;于显杨;王娇;地下内衬硐库是压缩空气储能系统的重要组成部分。由于施工期通道和运行期密封性的要求，任何地下内衬硐库都需要1个或多个密封堵头。密封堵头受力状态的复杂性使其选型和设计面临挑战。针对堵头和围岩之间的界面工程力学特性，采用理论分析和数值模拟方法，对4种典型结构形式的密封堵头进行了分析，并基于筛选出的抗力特性最佳的堵头，进一步开展了优化设计研究。结果表明：楔形堵头的抗力特性最佳，最有利于维持堵头与围岩界面之间的变形协调；楔形堵头前端倾角宜选择25°～40°，后端倾角可按围岩潜在破裂角公式计算；提出了基于极限平衡分析方法的堵头长度计算公式，该公式表明，楔形堵头所需长度由堵头直径、所受气压荷载和前后端倾角大小共同计算而得。研究成果可为地下内衬硐库密封堵头设计提供理论依据和实践指导。
地应力对压气储能地下洞室衬砌结构力学响应的影响机制
雷豪杰;傅丹;伍鹤皋;王友;李聪;压缩空气储能（compressed air energy storage, CAES，简称“压气储能”）电站地下储气洞室的压力与直径之积极大，因此密封钢衬的受力状态对于电站长期安全运行至关重要。基于ABAQUS平台，综合考虑材料的非线性特征及密封钢衬与混凝土衬砌之间的接触非线性，分析了围岩初始地应力对密封钢衬应力分布和混凝土衬砌损伤演化的影响机制。结果表明：在侧压力系数k由0.25增大至2.50的过程中，密封钢衬的应力峰值呈现先减小、后逐渐增大的趋势，密封钢衬高应力区、混凝土衬砌损伤严重区及围岩塑性区均从顶部和底部逐渐转移至腰部，且当侧压力系数k=1.00时，结构与围岩沿圆周受力最为均匀；在卸压检修期，密封钢衬顶部与混凝土衬砌之间会形成缝隙，且缝隙值随侧压力系数k的增大先减小后缓慢增大，但k>1.00后其敏感性降低；围岩地应力对衬砌结构力学响应的影响机制主要是通过调整运行期围岩环向应力状态，从而改变围岩塑性区分布，最终影响混凝土衬砌与密封钢衬的外部约束刚度。该研究对于通过数值模拟方法开展压气储能地下洞室技术论证时考虑初始地应力的影响具有参考价值。
基于响应面分析的热流固耦合盐穴储气库泄漏率影响因素
史永飞;文沛然;张俊飞;杨帆;范金洋;姜德义;盐穴储气库是以盐岩地层为储存介质的能源储库，用于储存空气和天然气等气体。盐穴使用过程中围岩蠕变变形会引发渗透系数改变，影响储气库的安全密闭性，增大气体泄漏风险，严重威胁公共安全。通过综合考量温度场、渗流场和应力场的相互作用，以达西定律为依据，结合孔隙渗透率演化方程和蠕变本构模型，推导出了盐穴围岩渗流的热流固三场耦合方程。在此基础上，建立了盐穴储气库数值模型，通过数据模拟和响应面分析分别量化了单因素变化和多因素交互作用对盐穴储气库泄漏率的影响。结果表明：(1)提高最小工作压力和降低温度可有效抑制盐腔变形，而提高最大工作压力和减小腔体埋深会增加气体泄漏风险；(2)最小工作压力与最大工作压力和腔体埋深之间的交互作用对泄漏率的影响最为显著，且表现出强烈的协同效应。
湘南山区县域不同降雨重现期地质灾害风险评价——以新田县调查区为例
邱英;陈建华;方琼;李世民;陈吉祥;王迪;徐忠;地质灾害风险动态管控是地质灾害防灾减灾研究领域急需攻克的技术难关。以新田县为研究区，在湖南省县（市、区）1:10000地质灾害调查和风险评价野外调查和雨量数据的基础上，基于人居斜坡单元，按照地质灾害易发性、危险性和易损性的递进关系分析计算新田县地质灾害风险程度。采用分区域选择不同降雨重现期24h降雨强度计算危险性，用于县域地质灾害风险评价的结果更符合实际。经对研究区域计算结果显示：该方法论述的小面积大比例尺的人居斜坡单元，极端降雨条件下地质灾害风险评价具有较高评价精度，可为县市区地灾主管部门开展地质风险动态管控提供技术参考。
基于SPEI的玛纳斯绿洲干旱多尺度变化特征
禹治红;王建军;曹英兰;刘延锋;玛纳斯绿洲是新疆最大的绿洲农耕区，位于农业干旱高脆弱性区域，对气候变化响应敏感；随着气候变暖，干旱频发且强度增大。为研究气候变化对玛纳斯绿洲年际及作物生育期（4—9月）干旱的影响，采用线性回归和Mann-Kendall检验分析气温、降水和标准化降水蒸散指数（SPEI）的时间序列特征；利用三阈值游程理论识别干旱事件，提取并分析其特征因子的变化趋势；运用小波变换揭示全年及作物生育期干旱的多尺度变化特征。结果表明：1964—2022年，区内气温和降水量分别以0.331 ℃/10a和5.81 mm/10a的速率增加，分别在1996年和1984年发生突变，突变后，气温平均值上升且变异系数减小，降水平均值升高但变异系数增大。年尺度和作物生育期干旱事件的历时和烈度年际变化均呈增加趋势。基于SPEI-6(9)与SPEI-12(12)的小波分析，研究区干旱具有长期持续性，主导周期为32～42 a和48～59 a。SPEI-6(9)在中短期尺度表现为较强的干湿波动，指示极端干旱风险；而SPEI-12(12)则主要反映长期趋势，干湿变化较为平缓。整体而言，未来研究区偏干，预计2030年前后可能转湿，2032—2040年干旱有望改善，但中短期内波动性较强。
第三系弱胶结砂岩注浆加固效应分析及施工优化
刘刚;张博闻;陈德金;谢众智;李承俞;张国华;针对第三系弱胶结砂岩隧道施工中频发的泥屑流突涌灾害，依托临清高速王家寨隧道，结合数值模拟、模型试验与现场监测等方法，系统研究了加固需求及注浆加固效应，并提出了施工参数优化方案。数值模拟表明，当加固圈厚度为5 ～ 11 m时，粘聚力需提升至16 ～ 9 kPa，内摩擦角需提升至40°～ 35°，方可保证施工的安全进行。模型试验揭示，该地层注浆呈现典型应力主导型劈裂模式，浆脉优先沿最大主应力方向扩展形成单一浆脉，同时注浆压力与加固范围呈正相关。基于数值模拟及模型试验结果，得到了加固需求-效果特征曲线，并确定了合理的注浆压力。最后，提出了四台阶五步交错开挖工法配合5 MPa高压注浆的优化方案，成功将拱顶变形控制在5 cm以内，显著降低了泥屑流突涌频率。研究成果可为同类地质条件隧道工程的注浆加固方案提供参考。
某磷矿底板突水机制的水化学和同位素证据
徐智;磷矿多发育在碳酸盐岩地层中，地下开采时易发生矿坑突水。矿坑突水多发生在矿坑顶部或采空面，然而云南某磷矿矿坑突水主要发生于矿坑底板。在矿区水文地质条件基础上，本文力图查明矿坑底板突水的水文地质成因机理，为矿坑安全开采提供科学依据。通过对矿区地下水化学和氢、氧稳定同位素特征的分析，查明了地下水的大气降水补给来源，弄清了地表水、巷道水和不同含水层之间的水力联系。结果表明：中谊村组、渔户村组及灯影组岩溶裂隙含水层为矿床直接充水含水层；地下开采巷道疏水时水头差的增大，导致隔水层次生裂隙增多，沟通下伏灯影组岩溶管道、断裂破碎带等形成底板突水。因此，巷道疏水引起局部水头差增大是引发矿坑底板突水的主要原因。
基于可渗透反应墙利用海绵铁修复遗留金矿地下水复合污染研究
胡璟;王婉玉;刘鑫;瞿宏璟;喻大松;陈龙;为了探究海绵铁对遗留金矿复合污染地下水的修复效果和应用潜力，以海绵铁为研究对象，采用批实验、复配实验、动力学及热力学实验和柱实验等研究方法，系统分析了海绵铁对于复合污染地下水中砷(As)、氰化物(CN-)的去除效果及其应用于可渗透反应墙中的可行性。结果表明：海绵铁对As和CN-均有良好的去除效果；当复配比例为海绵铁7.50 g、陶粒14.06 g、中粗砂71.25 g、活性炭0.94 g时，对地下水中As和CN-的去除率达到了99.75%和91.12%；其吸附速率分别为(1.94±0 )h-1和(0.11 ± 0 )h-1，饱和吸附量分别为(23.19 ± 3.55)mg/100g和(5.02 ± 0.76 )mg/100g；按体积比海绵铁 : 陶粒 : 中粗砂 : 活性炭=0.06 : 0.22 : 0.67 : 0.05填充，在孔隙度为0.331、流量为662.4 g/d、流速为15.08 cm/d的条件下，出水As和CN-的浓度稳定且满足《地下水质量标准》(GB/T 14848—2017)IV类标准。本研究对推动海绵铁复配材料在PRB技术中的应用和遗留金矿污染地下水的修复具有重要意义。
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。
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。
