风化土壤封存水H、O稳定同位素揭示的青海东部岩溶发育对青藏高原隆升的响应

青海东部岩溶发育受青藏高原隆升和古气候变化的影响。岩石风化成壤过程中的大气降水被封存在风化土壤中,由于黏土渗透性极低,黏土矿物之间毛细力阻止后续大气降水的直接驱替,风化土壤保留了当时大气降水的部分信息。在青海东部岩溶发育地区采集17组风化土壤样品,利用真空-低温水样提取装置提取土壤中的封存水,根据氢氧稳定同位素的温度效应,计算各地质历史时期的温度,构建温度变化曲线,并根据氢氧稳定同位素的降雨量效应,利用δD值定性评估各地质历史时期的降雨量,构建降雨量变化曲线。结果表明:风化土壤封存水的δD和δ^(18)O具有统一的来源,受蒸发作用和氧同位素交换的影响;自元古代到新生代,青海东部地区温度和降雨量波动频繁,冷热干湿交替;元古代和古生代岩溶未发育,中生代时期岩溶发育不充分;新生代是青藏高原快速隆升时期,也是青海东部岩溶发育的主要时期,新生代时期青海东部逐渐变冷,降雨量逐渐增加,新生代各阶段岩溶发育方式不同,由化学溶蚀作用转变为物理风化作用,总体降雨量不大,水动力条件不足,岩溶发育的强度和深度不大,青海东部的岩溶形态多以小型溶洞、涌水岩溶裂隙为主。该研究结果可为青海东部岩溶水资源的演化和利用提供理论依据。

缓倾斜煤层开采底板破坏深度数值分析研究

研究煤层开采过程中底板破坏深度对防治矿井底板水害具有重要意义,数值模拟避免了因现场条件复杂而无法进行实测的情况,可以在煤层开采前模拟和预测破坏深度,为开采工作提供参考。以梁北煤矿32021工作面为例,基于统计规律的经验公式进行了理论计算,得到的底板破坏深度分别为27.05 m、25.63 m、23.56 m,其中,考虑采深和煤层倾角的27.05 m更接近实际情况。使用FLAC^(3D)进行数值模拟,模拟并分析了工作面推进过程中的应力变化规律和底板破坏深度。在数值模拟的过程中,煤层底板的垂直应力变化结果表明,随着工作面不断推进,顶底板应力增大,采空区两端出现应力集中现象,影响范围不断增大,同时底板破坏深度也会随之增加;煤层底板的塑性破坏结果表明,底板破坏深度随工作面的推进而不断增大,当工作面推进至100 m时,底板破坏深度达到最大,之后破坏深度保持不变,破坏范围会一直随之增加;工作面推进100 m时,煤层底板下不同深度的塑性破坏结果表明,随着深度增加,破坏范围不断减小,可判断出煤层底板最大破坏深度约为25.9 m。

降雨条件下非饱和土坡稳定性分析

降雨入渗是非饱和土边坡失稳的主要诱发因素。采用饱和-非饱和渗流理论和非饱和土抗剪强度理论,以华蓥山地区某滑坡为模型,模拟降雨入渗引起的暂态渗流场,将计算所得到的暂态孔隙水压力分布用于考虑了基质吸力影响的土坡稳定系数的计算当中,分析了降雨强度和降雨时间对土坡稳定性的影响。分析表明:降雨时间越长,滑坡稳定性系数降低幅度越大,且降雨初期稳定性降低较快;土坡稳定性系数最小值发生在降雨停止后一段时间内,具有滞后效应。

基于PHREEQC的某大坝排水洞析出物定量预测

水工建筑物排水孔洞中常常析出大量各色固体物质,对水工建筑物的安全稳定运行产生不可忽视的影响。某大型水利工程排水孔洞中析出物是典型的地下水环境变化下的水文地球化学现象,应用PHREEQC定量模拟析出量结果表明:单位长度析出量介于0.0303～0.9124kg/a,大坝析出物问题并不严重;一、二、三、五、七号单元的单位长度析出量小于0.66kg/a;四号、六号单元的单位长度析出量分别为0.8656kg/a和0.9124kg/a,属于相对危险部位,应该重点监测。应用PHREEQC定量模拟水-岩相互作用,揭示析出物的水文地球化学变化过程,可以为大坝安全监测提供科学依据。

基于地下水数值模拟的布哈河流域地下水可开采资源量评价

布哈河为青海湖流域最大的支流,其径流量达入湖流量的80%。为了维系青海湖流域生态地质环境的良性发展,需要科学提出布哈河流域的地下水可开采资源量。本次研究在开展流域水文地质调查的基础上,首先建立研究区的水文地质概念模型和地下水流数值模型,利用统测和长期观测数据对水流模型进行校正,通过Groundwater Vistas软件预测不同径流条件下拟建水源地的地下水水位降深及各项水资源量变化情况。预测结果表明在流域上中下游分别设置开采量为5万m^(3)/d、10万m^(3)/d、15万m^(3)/d的三处集中式水源地,连续30年平均径流条件下拟建水源地的最大降深为17.99 m,之后再经过5年枯水期水源地最大降深为20.26 m,地下水资源开采量主要来自于泉水及河流的隐伏排泄量的减少。最后结合流域规划提出布哈河地下水可开采资源量为30万m^(3)/d。

贵州上洋水河流域拉裂-倾倒型崩塌机理研究

贵州上洋水河流域采矿工作引发了形式多样、成因复杂的崩塌地质灾害。以拉裂—倾倒式崩塌失稳模式为例,在分析斜坡结构特征的基础上,运用岩体力学理论对崩塌形成岩体的受力演化过程以及中间出现的压缩、挤胀等现象进行了深入研究,并采用离散元数值模拟再现了崩塌形成的变形破坏过程。研究结果表明:磷矿开采产生采空区引起斜坡的应力应变调整,使得岩体产生变形,出现挤胀扩容现象导致岩体失稳倾倒,继而引发崩塌。岩体受力变形过程分为应力调整结构面张拉贯通-岩体变形受压-坡脚岩体挤胀扩容-岩体失稳破坏等4个阶段。在这整个过程中,应力应变的调整和岩体的变形形态以及裂隙的张拉形成相互作用,共同影响着崩塌的进行。

融合MODIS和Landsat数据的青海湖流域典型区NDVI重构与年内最大值变化分析

归一化植被指数(NDVI)能够较准确表达出植被覆盖和生长状况,对其进行时间序列分析已成为研究全球、国家或区域植被生长的重要方式。针对当前NDVI时序产品空间分辨率不高,难以应用于小尺度的精细研究,以及利用Landsat不同时相NDVI评估生态环境质量受植被季相和年际变化影响较大等问题,首先基于增强型时空自适应反射率融合模型(ESTARFM)融合MOD09Q1和Landsat数据,对植被年内生长季NDVI数据进行预测插补,之后利用Logistic模型重构2001-2020年植被生长季NDVI曲线,通过引入MODIS逐日NDVI数据确定NDVI年内最大值日期,逐像素求解出最优的Landsat NDVI年内最大值,并将其应用于青海湖流域布哈河附近局部典型区域植被生长状况评估。结果表明:1)融合MODIS和Landsat数据的Landsat NDVI年内最大值求解结果在3倍中误差以内的占98.5%,求解结果具有较高的精度;2)利用Landsat NDVI年内最大值进行植被生长状况评估,能弱化Landsat数据因时相差异引起的误差;3)研究区植被NDVI年内最大值呈南北高中间低的空间分布特点,年际变化整体先降低再增加,植被生长状况呈向好趋势;高寒嵩草、杂类草草甸NDVI年内最大值呈减少趋势且波动剧烈,应是青海湖流域监测的重点植被类型。

地下水H、O、C同位素揭示的末次冰盛期以来青海东部岩溶发育响应

青海东部岩溶发育在青藏高原持续隆升的高海拔、高寒的构造和气候背景,具有其独特性。岩溶水作为气候记录档案不仅记录了古气候的变化,也对岩溶发育特征及其变化有所反映。本文通过青海东部岩溶水的H、O、C同位素组成,探讨温度和湿度变化,揭示气候变化下青海东部岩溶发育的响应。结果表明,青海东部地区岩溶水化学类型以HCO_(3)-Ca和HCO_(3)-Ca·Mg型为主,水化学组分来源于碳酸盐岩的溶解,岩溶水末次冰盛期以来以大气降水补给为主。从末次冰盛期到全新世早期,总体温度较低,降雨量较多,并在青藏高原持续抬升的地史阶段的夷平面塑造下,青海东部地区形成了独有的高寒-高山岩溶地貌。其中,青海湖流域降雨量较少,温度偏高,岩溶发育不强烈。湟水河流域气候变化频繁,总体气温较低,降雨量较多,是岩溶主要发育地区,且岩溶发育良好。在末次冰盛期,青海东部气候寒冷,降雨量偏多,岩溶较为发育;进入全新世冰后期,气温开始回升,降雨量减少,限制了青海东部岩溶发育强度和深度。末次冰盛期是青海东部地区地表岩溶发育主要时期,岩溶发育方式主要以冻融、冰劈作用为主。

公众植物景观感知与保护亲力行为意愿关系

植物景观是人居城市环境的重要组成部分,公众感知景观环境的同时以相应的保护亲力行为反馈于景观环境。文章选取成都市4个典型高访问量公园作为研究样地,构建公众植物景观感知(植物景观信息、空间、能量感知)与植物保护亲力行为意愿的结构方程模型(SEM),验证3个感知变量与行为意愿的直接与间接效应。结果表明:1)植物空间感知、植物能量感知显著正向影响植物保护行为态度;2)植物信息感知、植物空间感知、植物能量感知与植物保护亲力行为意愿显著相关;3)植物景观空间感知对植物保护亲力行为意愿存在完全中介效应,完全通过植物保护行为态度影响其行为意愿。据此,从传播植物保护信息、设计合宜的植物种类和空间、调动不同背景的公众积极性方面对公园植物景观规划及运营提出相关建议。

深部咸水层CO_2地质储存适宜性评价方法研究

随着温室效应的加剧,CO2地质储存已成为减缓全球气候变暖的有效方法之一.可用于CO2地下储存的场地主要有枯竭的油气田、深部咸水层和深部不可开采的煤层等,我国深部咸水层CO2地质储存潜力占总潜力的98%以上.在全面分析CO2地质储存适宜性影响因素的基础上,建立了适宜于沉积盆地深部咸水层CO2地质储存的适宜性评价体系,主要包括地质安全性、储存规模、社会环境风险和经济适宜性4大指标层,共计28个评价指标,评价方法以层次分析法及指标叠加法为主.以西宁盆地为研究实例,通过基于排除法的地质条件综合分析与层次分析法的定量评价相互验证,表明该指标体系和评价方法具有广泛的应用价值.结果表明,西宁盆地一级构造单元中双树坳陷最适宜CO2地质储存,可作为CO2地质储存的优先选区.

亭嘎滑坡成因机制初步研究

通过对亭嘎滑坡区域环境地质条件和基本特征的调查,推测出亭嘎滑坡形成的原因及其破坏的过程,并分析其稳定性。亭嘎滑坡属于古滑坡,目前处于稳定状态。

青海天峻新关角隧道涌排水水源识别与量化分析

涌排水严重影响隧道施工与运行安全,查明隧道涌排水的来源,是隧道防水止水重要科学依据。青海天峻新关角隧道南北洞口处的地下水排水量分别为10021,60877 m^(3)/d,两者存在近50000 m^(3)/d的差异,涌排水量大,且来源不明。基于水文地质条件分析,分别采集了新关角隧道隧址区内大气降水、不同类型地下水和隧道出口涌排水水化学和氢氧稳定同位素样品。样品测试结果显示:新关角隧道北出口涌排水ρ(TDS)为0.44 g/L,^(2)H和^(18)O均值为-52.7‰,-8.3‰;南出口涌排水ρ(TDS)为0.85 g/L,^(2)H和^(18)O均值为-54.8‰,-8.5‰,隧址区基岩裂隙水ρ(TDS)为0.32~1.22 g/L,^(2)H和^(18)O均值为-55.77‰,-8.61‰;岩溶水ρ(TDS)为0.28~0.43 g/L,^(2)H和^(18)O均值为-50.92‰,-8.13‰,冻结层上水ρ(TDS)为0.26~0.48 g/L,^(2)H和^(18)O均值为-45.5‰,-7.6‰。对比分析认为:新关角隧道北出口涌排水主要来源于岩溶水,岩溶水占比为63%~80%,基岩裂隙水占20%~37%;新关角隧道南出口涌排水主要源于基岩裂隙水,基岩裂隙水占72%~88%,岩溶水占比12%~28%。涌水来源识别与水量,可为后期监测站点优化设置及隧道运行期止水工程实施提供科学依据。

1996—2015年黄河源区植被覆盖度提取和时空变化分析

研究黄河源区植被覆盖度时空变化对于深入理解青藏高原多年冻土区在气候变化和人类活动双重作用下的植被响应,以及为黄河源区生态环境保护和治理提供决策具有重要的意义。以陆地卫星(Landsat)影像为主要数据源,利用多端元混合像元分解模型(Multiple Endmember Spectral Mixture Analysis,MESMA),完成了1996—2015年黄河源区4.4万km^(2)、7个时相的植被覆盖度提取,并基于转移矩阵和一元线性回归趋势法分析了植被覆盖度变化情况。结果表明:黄河源区东南部植被覆盖度较高,西北部植被覆盖度较低,且植被覆盖度在空间上由东南向西北呈递减趋势。1996—2004年植被覆盖度整体呈下降趋势,2004—2015年植被覆盖度呈增加趋势。1996—2015年植被覆盖度呈增加趋势的区域占57.25%,基本不变的区域占16.02%,植被覆盖度呈下降趋势的区域占26.73%。植被覆盖度下降的主要原因是黄河源头及一些河谷地带、环湖地区受人类影响较大,且东南部海拔较低地区受到过度放牧的影响。尽管黄河源区1996—2015年植被覆盖度总体呈改善趋势,但毒杂草的面积也由1996年的16 060km^(2)增加到2015年的22 942km^(2),20年间增加了6 882km^(2),毒杂草面积的增加对黄河源区局部地区畜牧业的发展有不利影响。

北麓河流域不同植被覆盖条件下土壤冻融过程中地表土壤含水量变化

北麓河流域位于青藏高原腹地多年冻土区,区内受制于活动层土壤冻融过程,地表土壤含水量变化与植被覆盖关系密切。本文协同利用2018年Sentinel-1A多极化SAR与Landsat-8光学遥感时序数据,综合改进的“水云模型”、Oh模型、Dubois模型和Topp公式,完成了北麓河流域2 037.94 km2土壤含水量反演,并基于实测点土壤含水量数据验证了反演精度,回归方程Adjusted-R2为0.6848,RMSE为0.039 cm3·cm-3。从流域尺度研究土壤冻融过程、土壤含水量和植被覆盖关系的结果表明:植被覆盖对活动层冻融过程具有明显的迟滞作用,即植被覆盖度越高,活动层冻结和消融时间越滞后,该结论与前人的实地观测结果基本吻合。表明利用Sentinel-1A年度时序数据,从流域尺度研究土壤冻融过程、土壤含水量和植被覆盖的关系是可行的。

基于SPSS在新疆罗布泊罗北凹地的地下水水化学特征分析

为了解新疆罗布泊罗北凹地区高矿化度潜水卤水的水化学特征及其形成的原因,在研究区采集了地表水及地下水的样品。在分析了解当地水文地质条件的基础上采用SPSS软件对测试结果进行了水化学统计分析。相关性分析结果表明研究区浅层卤水的形成主要由于当地强烈的蒸发浓缩及溶滤作用引起潜水中K^+、Na^+、Cl^-、Mg^(2+)、SO_4^(2-)浓度增加而引起;聚类分析及因子分析结果表明研究区内卤水可以分为以径流溶滤为主的K·Mg-SO4型以及以蒸发浓缩为主的Na-Cl型两种。

对栾城地区降雨蒸发条件下的土壤水分运动模拟研究

数值模拟方法是评价地下水资源量、模拟自然界一些水文地质过程发生和发展的主要方法和手段之一。HYDRUS-1D是用于模拟变量饱和孔隙介质中水流和溶质运移的模型软件。本文应用HYDRUS-1D软件,模拟了河北省栾城县实验地在降雨蒸发条件下的土壤水分运动情况。通过对模型的校正与识别,得出了栾城地区的水分运动形式。

青海同仁隆务镇西山岩质切层滑坡破坏机理及防治措施分析

青海同仁县隆务镇西山基岩切层滑坡群中的11#滑坡处于蠕动变形与滑动破坏临界状态,严重威胁坡脚居民的生命财产安全。本文通过现场勘查及室内试验,深入探究其滑动破坏机理,得出了引起滑坡滑动破坏的主要原因为水和人类工程活动的作用以及与滑坡体特殊的内在因素的相互配合;同时通过建立滑坡计算模型和考虑不同荷载工况,分析和评价了滑坡的稳定性,据此提出针对性的综合治理方案:滑动体上部削方处理、加固已松动滑体前段、坡体中部采用格构梁和锚索+坡体前端抗滑桩;后期监测表明滑坡治理效果良好。

崇明岛刚竹属林下植物物种多样性

为完善崇明岛竹类群落植物多样性本底数据,以及充分发挥竹林的生态、经济效益,通过设置样方,调查分析了上海市崇明岛刚竹属竹林植物的物种组成、数量特征,采用物种丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数、Pielou物种均匀度指数,调查分析了群落的物种多样性。结果表明:(1)样地内共有植物101种,分属49科88属,以菊科、禾本科、蔷薇科为主。(2)乔木主要以香樟、朴树为主,灌木主要以小于40 cm的棕竹、海州常山为主,草本主要是沿阶草、麦冬、拉拉藤等。(3)草本层多样性指数和丰富度指数均高于乔木层和灌木层。乔木层均匀度指数高于灌木层和草本层。综合来看,崇明岛刚竹属竹林植物多样性处于中等水平。

通过滑坡变形特征分析其稳定性及定量计算的对比研究

青海省隆务镇西山12~#滑坡的坡脚建有该镇相当一部分行政机关、学校、部队以及宗教寺院,目前滑坡体处于变形状态,严重威胁坡脚居民的生命财产安全。通过对12~#滑坡体变形特征的统计,研究分析其滑动破坏机理:即滑动破坏的主要原因是水和人类工程活动的作用以及与滑坡体特殊内在因素的相互配合,并且定性得出了目前该滑坡天然工况下及暴雨工况下的稳定状态。同时,根据滑带土室内试验及结合反演计算确定出滑坡的抗剪强度参数,通过折线型滑动面的计算模型,计算出不同荷载工况下滑坡的稳定性,通过对比,定性分析结果与定量计算结果一致。

埃塞北铁174号特大桥桥址堆积体的成因及稳定性分析

通过对非洲高原埃塞俄比亚北部山区堆积体进行野外调查及地质勘探,初步掌握堆积体物质成分主要为碎块石夹粉质黏土及砂砾土,其形成原因主要受地质构造、地层岩性、差异风化及强降暴雨影响。对埃塞北铁174号特大桥桥址堆积体的整体稳定性作分析,结果表明:堆积体离新建铁路近、坡度较陡,若遇暴雨、地震等特殊因素影响后,将有失稳的风险。