邯郸山前平原地下水流场演变及其驱动力

20世纪60年代初邯郸山前平原浅层地下水位大幅下降,地下水降落漏斗逐渐形成,地下水流场剧烈演变,采用时间序列分析、相关分析、水均衡等方法,分析了邯郸山前平原浅层地下水流场的演变规律及其驱动力,并计算了1981—2019年各影响因素对地下水流场演变的贡献率,结果表明:1960年以前邯郸山前平原浅层地下水流场演变主要受自然因素驱动,1960年以后地下水流场演变的驱动力由自然因素演化为人为因素和自然因素,地下水源汇项逐渐发生变化;邯郸山前平原排泄项对地下水流场演变的贡献率大于补给项,降水入渗和地下水开采始终是浅层地下水流场演变的主要驱动力;1981—2000年降水入渗补给量和开采量对浅层地下水流场演变的贡献率为80.82%,2001—2019年降水入渗补给量和开采量对浅层地下水流场演变的贡献率为75.79%,浅层地下水流场演变的驱动力趋于多元化。

太原盆地浅层高氟水分布特征及形成机制研究

本文论述了太原盆地浅层高氟水的区域分布规律,即主要分布在太原市以南地区并具有西低东高的分布特征;通过水化学成分统计分析和水化学模拟对高氟水形成机制进行深入研究,取得了一些新的认识:研究区高氟水多为高矿化水,呈现过渡类型水水化学特征,以钠镁、钠钙碱性水居多。氟含量与地下水主要离子成分的配比有一定的对应关系;地下水对含氟矿物的溶解和自身蒸发浓缩是高氟水形成过程中的两种主要水化学作用形式。

宁南清水河盆地地下水循环特征与苦咸水成因

奉义以宁南清水河断陷盆地为例，研究西北干旱区储水盆地水循环特征与苦咸水成因机制。通过环境同位素特征分析，水化学模拟计算以及水文地质控制因素分析，阐明研究区地下水主要由大气降水补给形成，地表水难以形成持续性补给源；清水河平原地下水从形成上划分为：浅层现代水、深层古水、混合水。现状开采条件下，浅层现代水与深层占水的定量转化关系为山前洪积扇地下水7．6：2．4，平原下游地下水3，2：6．8，平原丰要开采区地下水5．2：4．8～6．6：3．4；山前洪积扇和冲积平原浅层地下水循环时间为7－28年，下游平原深层地下水循环时间为300年以上，上游冲积平原中深层地下水，总体上介于以上二者之间。各主要开采区，可更新能力在人工开采条件下明显增强，时间为60～75年；研究区苦咸水主要是地下水溶解了含水层介质中大昔的膏盐，矿化度增高所致。

太原盆地地下水系统水化学特征及形成演化机制

在对太原盆地水文地质进行详细调查基础上,集成应用水化学统计、水化学模拟技术,系统研究了盆地地下水水化学类型、空间分布特征,并对其形成演化机制进行了系统分析,取得了一系列新的认识。按水质类型和分布特征,盆地浅层地下水(含水层埋深小于50 m)大致分为盆地边缘地带浅层淡水、盆地中心浅层咸水和浅层高矿化硫酸盐水3种类型。高矿化硫酸盐水主要是由于接受了富含硫酸根离子的周边基岩水补给所致。盆地中深层孔隙水可分为盆地边缘中深层水、盆地中心中深层水和中深层混合水3种类型。浅层地下水存在2种形成机制,一种是高矿化Ca.Mg—SO4型岩溶水的混合补给形成,另一种高矿化水是在径流演化过程中受蒸发浓缩作用影响,使地下水矿化度不断增高而形成。自盆地边缘至中心地带,中深层地下水水化学特征具有明显的水平变化规律,在盆地中心形成2个高值区,水化学类型依次为Ca.Mg-HCO3→Na.Ca-HCO3.SO4→Na.Mg-HCO3.C l→Na-HCO3。

软土固结过程中的微结构变化特征

从粘性土体结构系统观点出发 ,建立了土体结构形态概念模型 ,即土体微结构形态由颗粒形态、颗粒排列方式、孔隙性和颗粒接触关系 4种结构要素定性描述 ,这 4种结构要素分别由颗粒大小、颗粒形状、颗粒定向性等 9种结构参数定量刻划。根据土体具有的非线性特征 ,运用分形几何理论提出了粒度分维、颗粒定向分维等 7项定量表征土体微结构状态的分维指标。在此基础上 ,以厦门软土为例开展了软土固结过程中的微结构变化规律研究 ,发现固结过程中软土微结构要素调整变化具有明显的阶段性 ,前期为剧烈调整阶段 ,后期为缓慢变化阶段 ,整体表现为分维指标下降的趋势 ,从而为软土结构力学模型的建立奠定了基础。

宁夏南部“南北古脊梁”岩溶裂隙水流系统分析

运用构造控水分析、水化学同位素等方法 ,对宁南“南北古脊梁”岩溶裂隙水系统进行了深入的分析与讨论。该区储水空间以岩溶裂隙为主 ,岩溶水的空间分布明显受SN向大型断裂构造控制。岩溶地下水以大气降水起源为主 ,并表现为多元水混合而成。水质分布呈现南优北劣的分带特征 ,北部水 岩相互作用形式为溶滤 蒸发浓缩型 ,呈高矿化咸水 ,南部为溶滤 混合型 ,呈低矿化淡水。根据水动力场和水化学场特征 ,划分了 3个相对独立的岩溶水子系统。

西北干旱区深层岩溶地下水系统的水化学-同位素研究——以宁南“南北古脊梁”岩溶水系统为例

运用构造控水分析、水化学同位素等方法,对宁南"南北古脊梁"岩溶裂隙水系统进行了深入的分析与讨论。本区储水空间以岩溶裂隙为主,岩溶水的空间分布明显受南北向大型断裂构造控制。岩溶地下水以大气降水起源为主,并表现为多元水混合。水质分布呈南优北劣的分带特征,北部水岩相互作用形式为溶滤-蒸发浓缩型,呈高矿化咸水;南部为溶滤-混合型,呈低矿化淡水。根据水动力场和水化学场特征,划分了3个相对独立的岩溶水子系统。

太原盆地地下水系统水化学-同位素特征研究

太原盆地孔隙水与周边岩溶水、砂岩裂隙水有密切的水力联系。本文应用示踪元素均衡分析的方法对盆地地下水系统之间的转化关系进行了定量研究。结果表明,太原市区以北地区主要接受岩溶水补给,其补给量占总补给量的30%以上。盆地东侧大部分地区以裂隙水补给为主,其中文水东南至平遥一带裂隙水补给量最高,占总给量的60%以上;应用环境同位素分析方法对盆地孔隙水的起源与更新能力进行了研究分析。指出含水层埋藏深度在50m以内的浅层水,主要接受大气降水和地表水的补给,更新周期在60年以下,更新能力较强;含水层埋深在50—200m之间的为混合水,是深层古水与浅层现代水混合形成,与现代水交换比例在40%以上,更新能力较强;含水层埋深在200m以下的,为深层古水,更新能力较差。

川藏铁路格聂山和察雅段构造岩溶发育规律及岩溶地下水循环模式研究

川藏铁路建设面临高原构造岩溶高压突水突泥重大地质安全风险,开展高原构造岩溶发育规律与岩溶地下水循环模式研究对隧道突水突泥灾害早期预测具有重要意义。文章分析研究了川藏铁路格聂山和察雅段构造岩溶发育规律及岩溶地下水循环模式。研究表明,研究区构造岩溶发育具有明显的层序规律和高程分带性,一至四级岩溶发育区分别形成于中新世之前、中新世晚期至上新世、上新世和上新世至更新世,高程依次为4900~5300 m、4000~4300 m、3700~3800 m和2900~3200 m。活动断裂对岩溶水分布、富集具有明显控制作用,晚更新世以来的活动断裂沟通岩溶发育区段,形成特有的高原岩溶蓄水构造条件。岩溶地下水系统可分为高位补给区、远程管道径流区和集中排泄区,高位补给区位于一级岩溶发育区,三、四级岩溶发育区为岩溶水集中排泄区,常出露流量大于100 L/s的岩溶大泉。岩溶水流系统可分为浅部水流系统和深部水流系统。岩溶大泉主要接受冰雪融水补给,具有水压高、流程长和深循环的动力特征。低温状态下冰雪融水高CO_(2)饱和浓度和SO_(4)^(2-)产生的盐效应促进了高TDS硫酸型岩溶水的形成。

采煤驱动下晋东大型煤炭基地地下水循环演变特征——以辛安泉域为例

晋东煤炭基地水资源相对短缺,生态环境脆弱,随着煤炭资源的大规模开采和人类活动加剧,区域地下水循环特征演变剧烈。以晋东煤炭基地辛安泉域为典型研究区,系统研究了采煤驱动下地下水循环演变特征。通过建立泉流量与矿井涌水量、岩溶地下水开采量和大气降水间的多元相关性分析,揭示了岩溶大泉衰减机制及主控因子;通过地表径流切割和氢氧稳定同位素组成混合比例计算,识别了不同水体间的相互转化关系和矿井水的水源组成;结合区域水文地质条件、水化学和稳定同位素特征,构建了采煤影响下的地下水循环模式。研究结果表明:①辛安泉域岩溶大泉流量和岩溶地下水位总体呈下降趋势,1956—2017年泉流量衰减幅度达75%,1972—2017年岩溶地下水位下降最大达29.8 m;且均呈阶段性变化特征,表现为1956—1976年、1977—2002年和2003—2017年3个阶段分别为波动稳定期、快速下降期和缓慢下降期。②矿区东部煤炭开采对岩溶水影响强烈,主要影响途径是采煤活动造成岩溶水补给径流区的上覆含水层结构严重破坏和地表径流量衰减,导致岩溶水补给量减小。随着煤炭开采向西扩展,煤层埋深加大,岩溶水为深埋滞缓区,煤炭开采对其影响减弱。③岩溶大泉流量衰减和地下水位下降的主控因子为矿井涌水量,在快速下降阶段,岩溶水开采也是泉流量衰减和水位下降的重要影响因素。④同位素计算表明,矿井水水源构成主要为裂隙水,其次为孔隙水。地表水渗漏和孔隙水越流是岩溶水的重要补给来源,采煤直接影响地表径流量和孔隙水含水层,进而间接影响岩溶地下水位和岩溶大泉流量。⑤泉域采煤条件下的地下水循环模式可划分为浅部、深部和局部地下水流系统。局部地下水流系统主要受采煤影响,表现为地下水向采空区集中排泄。

高黎贡山南段主要热泉水化学同位素特征研究

笔者应用水化学同位素技术,对高黎山南段主要热泉成因及循环特征进行了研究,取得了一些重要认识。研究区热泉水为低矿化、碱性、Na-HCO3型水;热泉水主要为大气降水起源,循环速率较快,水岩作用不充分,径流环境多处于相对开放的氧化环境之中。以黄草坝泉、三官泉特征比较明显;地下水补给区主要位于泉点附近高程在1800 m的区域范围之内,为附近区域大气降水补给形成;存在浅层、深层两种混合作用形式,黄草坝泉、三官泉现代大气降水混合比在90%以上;热泉热储温度为100～200℃,循环深度在2000～4000 m。

神东煤炭基地1:50000活鸡兔幅矿区水文地质图数据集

本数据集在1:50 000活鸡兔图幅内综合应用了遥感、地面调查、物探、钻探,以及水化学同位素等多种方法进行数据采集,共完成2期遥感数据解译800 km^2,地面调查点377个,丰水期、枯水期地下水水位统测240点次,抽水试验10组,水体样品采集共计127组,水文地质钻探累计进尺600 m。本数据集细化了工作区内第四系孔隙含水层、白垩系洛河组孔隙-裂隙含水层富水等级,填补了侏罗系安定组、直罗组水文地质信息的空白;同时,加入了与采煤相关的次生环境地质要素,并首次将浅层含水层疏干区较为准确地勾画出来,还建立了采煤影响下的地下水的循环模式,突出了矿区水文地质调查的特色。本数据集为矿区水文地质调查工作的规划、部署与总结提供常态化支持,对保障国家能源安全、生态安全具有重要的现实意义。

滇西典型膨胀土滑坡稳定性分析

滇西山前地带广泛分布着一层具有弱膨胀性的粉质粘土,在降雨条件下常诱发滑坡灾害,成为当地一种典型的滑坡灾害类型。从土体非饱和特性出发,通过土体吸力测试,提出了基质吸力-含水量土水特征关系,确定了饱和含水量在37%左右,残余含水量约3.5%,进气值约190 kPa;三轴力学试验取得了非饱和土强度参数,土体吸力内摩擦角为4.3°;建立了饱和—非饱和渗流数值模型,对不同雨强条件下的滑坡失稳过程、机制进行了模拟。模拟结果为:强降雨引起滑坡稳定性明显降低的时间效应为2 d左右,雨强16 mm/d以上,持续降雨3 d后滑坡失稳滑动,雨强6 mm/d以下的降雨对滑坡稳定性没有明显影响。为该类型滑坡灾害的防治提供了重要科学依据。

地质灾害预测评价模型库系统设计原理

以地面沉降、岩溶塌陷、海岸侵蚀为主要研究灾种，运用模型库技术理论，成功地研制了地质灾害预测评价模型库系统。在研究过程中，除吸收已有先进技术外，还在模型生成、模型管理等方面开展了大量创造性的工作。这对于探索地质灾害减灾决策支持系统建设技术途径，提高地质灾害防治技术水平。

宁南深层岩溶地下水系统三维数值模拟

宁南“南北古脊梁”岩溶裂隙水系统的储水空间以岩溶裂隙为主,岩溶水的空间分布明显受南北向大型断裂构造控制。根据水动力场和水化学场特征,划分了3个相对独立的岩溶水子系统。通过三维数值模拟计算,确定了马渠—洪河岩溶水子系统天然资源量和可开采资源量,为本区的地下水合理开发利用提供了科学依据。

粘性土固结过程中的微结构效应研究

从粘性土体结构系统观点出发，建立了土体结构形态概念模型。根据土体具有的非线性特征，运用分形几何理论提出了７ 项定量表征土体微结构状态的分维指标。在此基础上，以厦门软土为例开展了软土固结过程中的微结构变化规律研究，取得了一些成果，从而对软土力学特性有了更深层次的认识。

砒砂岩岩性特征对抗侵蚀性影响分析

砒砂岩区是黄河中游集中的基岩产沙区,强烈的岩土侵蚀与砒砂岩的岩性密切相关。通过对砒砂岩原状样品的矿物组成、微结构的测试和定量分析表明:砒砂岩中岩石矿物的组成特征是以不稳定、易风化、亲水性强的粘土矿物为主;岩石微结构特征表现为颗粒大小悬殊、排列无序、孔隙发育、胶结物为粘土矿物,影响岩石的物理力学性质,降低了砒砂岩的抗风化、抗侵蚀性能。

城市路面降雨径流污染特征及源解析的研究进展

城市路面径流是城市地表径流的重要组成部分,因其污染强度大、对地表水体的影响严重而被予以格外的关注。通过对国内外关于路面径流水质的研究进行总结发现:我国城市道路径流中COD、TP、TN和Pb的平均质量浓度分别为239.59、0.46、6.29和0.14 mg·L-1,超过了国家地表水环境质量Ⅴ类标准,TSS的质量浓度高达552.86 mg·L-1。因此,COD、TP、TN、Pb和TSS是我国路面径流的主要污染物。高速路径流污染物Pb、Cu和Zn的浓度明显高于普通道路,而普通道路径流污染物中COD和TSS要高于高速路。与其他国家相比,我国城市道路雨水径流污染物浓度偏高。多数研究表明:污染物的质量浓度与降雨量呈负相关关系,路面坡度增加了车辆与路面的摩擦力和燃料的消耗,进而导致路面径流污染物的浓度较高,路面清扫或许对污染物的浓度有不利的影响,主要由于道路清扫将路面中部分大颗粒破碎,释放出了细小的颗粒物(粒径<43μm)并且不能将其清除的缘故。但是,降雨强度、干期、降雨历时和车流量对径流水质的影响存在一定的争议。通过对现有的研究总结发现:车流量≥30 000的路面径流中COD、TSS、Pb和Cu的浓度是车流量<30 000的路面径流中的2.5、4.3、1.4和5.1倍;路面径流中的重金属主要来源于车辆的交通损耗,有机污染物来源于车辆的交通活动和路面材质,营养污染物来源于大气干湿沉降。今后应从以下几方面开展研究:将多环芳烃、大肠杆菌等水质指标列入研究计划;深入分析影响降雨径流水质的因素及各影响因子间的交互作用;运用同位素溯源技术识别道路径流污染物来源。

三姑泉域岩溶地下水水化学特征及形成演化机制

三姑泉域岩溶地下水对晋东南地区居民生活及煤炭基地建设起着重要支撑作用。受煤炭资源大规模开采及人类活动加剧的影响,岩溶地下水水化学环境演变剧烈。通过分析三姑泉域的125个岩溶地下水、14个地表水及14个雨水样品,综合利用统计分析、变异系数分析、氢氧稳定同位素、Gibbs模型、离子相关关系、矿物饱和指数及因子分析,确定岩溶地下水的补给来源,分析三个子系统间岩溶水水化学特征、差异及形成演化机制。结果表明:岩溶水δD值为−77‰~−42‰,δ^(18)O值为−10.6‰~−4.5‰,且沿大气降雨线分布,显示岩溶地下水以大气降水入渗补给为主。子系统Ⅰ与子系统Ⅱ和子系统Ⅲ具有明显不同的水化学特征和水文地球化学演化进程。子系统Ⅰ岩溶水为低TDS软水,73%为HCO_(3)Ca(Mg)型水;子系统Ⅱ、子系统Ⅲ为低TDS软水高TDS硬水,水化学类型复杂,36%~40%为HCO_(3)·SO_(4)Ca·Mg型水,24%~45%为SO_(4)·HCO_(3)Ca型水。因子分析表明,区域岩溶地下水化学形成演化主要受控于水-岩作用、人类活动、地表水和局部裂隙水渗漏的影响。水-岩作用使得岩溶水化学组分以SO_(4)^(2-)、HCO_(3)-、SO_(4)^(2-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)为主,采矿活动导致含量增加,农业活动导致NO_(3)-含量增加,污水排放和裂隙水渗漏导致Cl^(−)和Na+含量增加。研究结果可为岩溶水水资源开发和管理提供科学依据。

大瑞铁路高黎贡山隧道热害评估

研究目的:高温热害问题是深埋隧道的常见地质灾害问题之一。本文根据调查中取得的实际资料,考虑岩性、断层、地温、主要蓄水构造、主要河流五个影响因素,采用层次分析法和专家打分法确定权重和等级标准,通过GIS空间分析对隧道地区的热害危险性进行评估和区划,为高温隧道线路的选择、设计和施工提供参考依据。研究结论:研究区的热害整体上呈北西—南东向分布,断裂对热害的控制作用显著,热害主要分布在花岗岩和变质岩地区;沿C12K线路方案存在四个易发生突热水灾害的区段,这四个区段的特点是断裂集中,位于岩浆岩地区、变质岩地区或是储水盆地的边缘。