西伯利亚布鲁斯地下水溢流积冰的边坡水热过程模拟

俄罗斯萨哈(雅库特)共和国属于典型高纬度寒区,是世界地下水溢流积冰问题最严重的地区之一,布鲁斯位于萨哈共和国汉加拉斯基区东部,是地下水溢流积冰现象的代表性区域。在实地勘测的基础上,采用Geo-stu dio软件结合气象数据对不同时期山谷边坡的温度场、渗流场的分布特征进行耦合模拟并分析其对地下水溢流积冰发育的影响。结果表明:(1)研究区长达192 d稳定的负温环境,使得边坡内部过水通道温度环境维持地下水接近冻结-未冻结的临界状态,有效地提高了其溢流到地表(或积冰体表面)后的冻结效率。坡体外部最低可达-43℃的超低温度,也为其冻结提供了足够的冷量。(2)寒武纪碳酸盐岩的强风化带是坡体内为溢流积冰供水的主要过水通道,其地下水渗流速度最高可达1.23 m/d,较其他岩层水流速率(一般不超过0.05 m/d)明显加快。(3)同时充足的地下水补给为地下水溢流积冰的形成提供物质条件,形成较高的地下水水位为地下水渗流提供驱动力。本研究可为中国及其他国家和地区的地下水溢流积冰相关研究提供科学参考。

冻土水文地质学研究进展

冻土水文地质学主要研究冻土区水分要素的时空分布和运动规律及其与冻土间的相互作用。在微观上,冻结温度、未冻水含量以及孔隙水压力等冻土层独有的水热参数决定了冻土的结构和物理力学性质,同时影响了冻土层的冻融过程。而宏观上,冻土层的存在改变了常规的地表径流和水系模式,地下水的循环系统也由于冻土层的季节性冻融发生了根本变化,形成了冻土区独特的水文地质条件。从微观和宏观两种角度系统归纳与总结国内外冻土水文地质学研究进展,并分析包括地球物理技术、水化学、冻土水文模型在内的技术方法,同时对高寒区特有的地下水溢流冰、融雪入渗和冻土保墒现象的研究成果进行总结与分析。冻土水文的发展趋势应在积累研究数据和技术方法的基础上进一步探索产汇流过程机理,并建立更完善的冻土水文物理模型,定量分析冻土与水资源之间的相互作用。

西伯利亚布鲁斯地下水溢流积冰影响因素分析

西伯利亚东部萨哈(雅库特)共和国属于典型的高纬度寒区,是世界地下水溢流积冰的典型地区之一。布鲁斯是位于萨哈(雅库特)共和国汉加拉斯基区东部的地下水溢流积冰现象的代表性区域。采用实地踏勘结合遥感影像和气象数据,分析了该地区溢流积冰现象形成特征,特别是气象、地形地质、水源因素的影响,指出:①地下水是溢流积冰形成的基础,其中充沛的降水和高海拔的湖泊为地下水的补给提供充足的物质基础;②2008—2017年,随着气温升高,多年冻土融化,释放出的水量补给地下水,加之降水量的增加,积冰体的整体规模呈扩张趋势;③布鲁斯山谷的断层带和暴露的含水岩层的存在为溢流积冰的形成提供补给通道与地下水储存空间,是积冰体形成和发育的重要因素。分析结果可为中国地下水溢流积冰相关研究提供参考。