非传统能源开发对气藏区周边水系统的影响分析

发布时间：2017-07-28 20:36

  本文关键词：非传统能源开发对气藏区周边水系统的影响分析

  更多相关文章： 页岩气 水资源 水环境污染 模糊层次分析 地统计

【摘要】：页岩气作为一种清洁、高效的能源,能够有效缓解能源危机,提升国家能源安全。目前,只有美国实现了页岩气的商业开发,成为各国学习的典范。但是页岩气开发的环境问题成为约束页岩气产业发展的主要因素之一。因此有必要对页岩气开发的环境问题进行探究,本文选择水系统作为研究对象,以宾夕法尼亚州的Marcellus页岩作为研究区域,识别并定量分析页岩气开发对水系统造成的影响。通过数据分析,直观地了解页岩气开发带来的水环境问题,帮助我国提早准备以应对大规模开发页岩气带来的水系统危机。首先,本文针对页岩气开采的水资源短缺问题,采用模糊次分析法(FAHP)评价宾夕法尼亚州页岩气开发水资源利用效率,分别从社会、经济、环境三个方面构建评价矩阵进行定量加定性地分析。结果显示：页岩气开发水资源利用效率受到生态和经济因素影响大,其中缺水程度、开采用水量、污水排放达标率、河流流量减少情况对利用效率的影响最大；其次针对页岩气开发带来的水环境问题,选择污染指示物甲烷和镭元素,借助地统计方法,对研究区域的污染物进行空间插值通过Arcgis直观展示评价结果。结果表明：甲烷和Ra226平均浓度,逐年增加,其中甲烷浓度在2009和2010年均处于危险阈值以内,未对水环境造成危害,2011-2013年浓度超过危险阈值,Ra226和Ra228在调查年份内均值均超过安全饮用水标准；模拟图显示研究区域内甲烷和镭影响的区域逐年增多,高浓度区域主要分布在Allegheny、 Lycoming、 Bradford、Indiana四个页岩区块,浓度分布呈现出从西南到东北的带状分布,有逐年向西北和东南扩散的趋势,Ra226与Ra228存在微弱的负相关关系,甲烷与宾州页岩气产量存在极强的线性正相关。
【关键词】：页岩气 水资源 水环境污染 模糊层次分析 地统计
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X82;TV213.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究背景9-11
• 1.2 研究问题及研究路径11-12
• 1.2.1 研究问题的提出11
• 1.2.2 研究内容11-12
• 1.2.3 研究路径12
• 1.3 研究创新点及难点12-14
• 第二章 文献综述14-22
• 2.1 页岩气开发的水资源利用评价14-15
• 2.1.1 国外页岩气开发的水资源利用研究14-15
• 2.1.2 国内页岩气开发的水资源利用研究15
• 2.2 页岩气开发的水环境评价15-17
• 2.2.1 国外研究进展16
• 2.2.2 国内研究进展16-17
• 2.3 页岩气开采水资源与水环境监管17-19
• 2.3.1 管理现状17-19
• 2.3.2 发展趋势19
• 2.4 研究区域概况19-22
• 2.4.1 地理环境19-20
• 2.4.2 气候环境20
• 2.4.3 水资源20
• 2.4.4 页岩气资源20-21
• 2.4.5 开采区水资源与水环境现状21-22
• 第三章 基于模糊层次分析法的页岩气开采区水资源利用评估22-36
• 3.1 水资源利用系统的模糊性22
• 3.2 模糊层次分析法(FAHP)22-23
• 3.3 模糊层次分析法权重确定23-26
• 3.3.1 建立层次结构模型23-24
• 3.3.2 构建三角模糊评判矩阵24-25
• 3.3.3 一致性检验与模糊计算25-26
• 3.4 案例研究26-33
• 3.4.1 指标体系构建26-30
• 3.4.2 指标权重计算30-33
• 3.5 结论分析33-35
• 3.5.1 一级指标分析33-34
• 3.5.2 二级指标分析34-35
• 3.6 本章小结35-36
• 第四章 基于地统计插值的页岩气开采区域水环境污染评估36-61
• 4.1 地统计法36-37
• 4.2 水环境空间插值评价模型37-44
• 4.2.1 平稳性假设37-38
• 4.2.2 空间相关性模拟38-42
• 4.2.3 克里金插值42-44
• 4.3 案例研究44-58
• 4.3.1 代表污染物的选取44-45
• 4.3.2 数据来源45-46
• 4.3.3 数据处理46
• 4.3.4 结果分析46-58
• 4.4 潜在污染路径分析58-60
• 4.4.1 地表水污染路径59
• 4.4.2 地下水污染路径59-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第五章 结论与展望61-64
• 5.1 结论61-62
• 5.2 展望62-64
• 5.2.1 对我国启示62
• 5.2.2 深化研究62-64
• 参考文献64-69
• 附录69-72
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果72-73
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作73-74
• 致谢74-75
• 作者简介75
• 在校期间获奖项目75

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