黏性土弱透水层氮形态的赋存特征及迁移转化——以江汉平原沉湖沉积物为例

以江汉平原沉湖湖相沉积地层不同深度的黏性土弱透水层沉积物、孔隙水中不同氮形态为研究对象,通过测定沉积物、孔隙水中各种形态氮的含量来了解氮的赋存特征,并通过沉积物颗粒粒径、含水率和有机质含量等指标来分析氮的迁移转化过程。结果表明:①湖相沉积地层表层受到较严重的人为污染导致氮元素总量很高,随着深度的增加总氮(TN)含量趋于缓慢减少,且沉积物中离子交换态氮中,铵氮(NH4-N)的含量范围为7.34~162.50 mg/kg,硝态氮(NO3-N)的含量范围为6.79~147.20 mg/kg,亚硝态氮(NO2-N)的含量范围为0.024~0.16 mg/kg,沉积物中TN含量范围为176.08~836.06 mg/kg;②沉积物粒径和总有机碳(TOC)含量影响了离子交换态铵氮的分布,而对离子交换态硝态氮和亚硝态氮则无明显影响;③碳氮比(C/N)低时能够促进总有机氮(TON)向硝态氮、铵氮形态的转化;④含水率会对硝酸根离子、亚硝酸根离子的迁移产生影响,而对铵根离子的迁移无明显影响。

弱透水层释水对黏性土工程特性及微观结构的影响

华北平原地下水持续超采}I起黏性土压密释水。利用天津塘沽1200m深层钻孔原状土样测试分析，探讨第四纪地层弱透水层释水对黏性土工程特性及微观结构的影响。研究发现，黏性土工程指标变化主要受压密释水的影响，释水段黏性土密度增大，孔隙度、含水量降低，渗透性减弱，固结度增高，且在厚层黏土、砂粘互层及邻近含水层处表现显著。按含水层组分析，第一含水组（0～100m）黏性土释水程度较小或以弹性变形，第二含水组（100～260m）为早期压密释水段，第三、四含水组（260～400m）为目前压密释水段并逐步增加。对比压榨前后黏性土微观结构变化发现，絮状结构黏土垂向压缩量较大，即引起水平渗透系数明显降低。

黏性土弱透水层压实作用:原理、技术及其水文地质意义

弱透水层与含水层相互作用是国际水文地质学界关注的热点问题,特别是黏性土弱透水层与孔隙含水层的相互作用。近年来,在自然沉积、过量开采地下水、现代化农业机械与建筑业重型机械应用等自然与人为活动影响下,黏土弱透水层会发生有效应力增加、孔隙结构变形和孔隙度减少、渗透性降低、溶解氧和贮水能力减少以及侧向和垂向排水等的压实作用,导致地下水污染、地面沉降等环境问题的发生。本文重点介绍了黏性土弱透水层压实作用的原理,分析了地下水系统中4种不同状态下沉积物压实与孔隙流体压力的关系,基于压实物理模拟和数值模拟两个方面对压实作用的研究方法与技术进行了系统总结,随后探讨了压实作用下黏性土弱透水层对地下水水量与水质的影响,并对此研究的发展趋势及其在地球科学、环境科学等研究领域的潜在应用提出了展望。

东洞庭湖弱透水层沉积物磷形态及吸附特性

湖底弱透水层是湖水-地下水交互的重要场所,其对磷的吸附和释放深刻影响着沉积物与湖水和地下水之间的磷交换。近年来,洞庭湖水体和沉积物中的磷含量呈上升趋势,湖水呈现出轻度富营养化现象,因此以东洞庭湖为研究区,分别采集坝内(J1)、外(J2)钻孔弱透水层沉积物样品,通过连续提取法对沉积物中磷的形态进行分析,并以J2钻孔沉积物为例,通过沉积物对磷的吸附动力学和热力学试验探究弱透水层沉积物对磷的吸附特性。结果表明:J1、J2钻孔沉积物中总磷含量分别为584.59~879 mg/kg、642.94~1482.76 mg/kg,并均以钙结合态磷和闭蓄态磷为主,其含量占总磷含量的百分比均为70%左右;J2钻孔沉积物中平衡吸附磷浓度(EPC0)的范围在0.056~0.252 mg/L之间,通过对弱透水层沉积物中EPC0值与湖水、地下水中溶解性反应磷(SRP)浓度的比较,可以初步判断当地下水补给湖水时,弱透水层沉积物表现为“汇”,而当湖水下渗时,弱透水层沉积物作为“源”,从而对湖水和地下水水质产生一定的影响。

水分及污染质在弱透水层的饱和粘性土层中渗透与浓度变化规律研究

通过大庆市弱透水层饱和粘性土渗透和溶滤实验研究,了解水分及污染质在弱透水层中的运移及浓度变化规律。

苏北海岸带浅部弱透水层孔隙水咸化过程

由黏性土构成的弱透水层中的孔隙水很大程度上还保留着地下水形成演化的水文环境信息。为探讨海岸带浅部弱透水层孔隙水咸化过程,提取苏北海岸带H1及H2钻孔35 m以浅的弱透水层孔隙水,分析了孔隙水水化学及氘氧同位素特征。结果表明:H1孔与H2孔相距7 km,H1孔孔隙水TDS为3.6~9.9 g/L,H2孔孔隙水TDS为12.5~37.0 g/L;水化学组分中,相对于区域地下淡水体,Br^(-)明显富集,相对于海水组成,Na^(+)、Ca^(2+)浓度变化各异;δD、δ^(18)O值呈现随深度增加再降低的趋势,在10.1 m处最富集;同时孔隙水δD、δ^(18)O值明显聚集在当地雨水线和海水混合线交点下方。δD-δ^(18)O、Cl-Br关系指示孔隙水主要起源于原始的全新世海水,后期被大气降水稀释淡化,但位于盐场的H2孔孔隙水受到盐场卤水混合的影响;孔隙水中Na^(+)、Ca^(2+)的富集或衰减反映了孔隙水咸化过程中发生了明显的水岩相互作用。

弱透水土层中的挖桩流泥机理与防治措施

粉土弱透水层中挖孔桩施工出现流泥的主要机理是地层渗透系数低、桩周土中水力坡度高、护壁外的环状空间因接触冲刷而使桩周土破坏,在此基础上提出了有关防治措施。

长江河口深层软土含盐特征及其沉积环境分析

软土的含盐特征是地基设计的一个重要指标,含盐特征主要受沉积环境控制,往往具有较强的地域性。以长江河口北翼海陆交互相软土为研究对象,采集多组土样进行室内试验,进行土体含盐特征、参数相关性及沉积环境分析。研究结果表明,软土含盐特征为NaCl型,含盐量均值为0.613%,以弱盐渍土为主,占比85.4%。含盐量、Cl^(-)含量、Na^(+)含量、K^(+)含量峰度检验符合正态分布,但偏度检验值坐落在拒绝域,不属于正态分布。其他离子假设检验偏度和峰度检验均不符合正态分布。软土含盐量与Cl_(–)含量相关性最高,与除了Ca^(2+)含量、CO_(3)^(2-)含量之外的离子相关性好。软土Cl_(–)含量与含盐量、SO_(4)^(2-)含量拟合以乘幂效果最佳;Cl^(–)含量与Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、K^(+)、HCO_(3)^(-)含量拟合以多项式拟合效果最佳。软土环境沉积为碱性。软土钠吸附比平均值为54.35,与标准海水的钠吸附比接近,说明软土层含盐特征保留了海水特征。随着深度的增加,软土钠吸附比有减小的趋势,这与软土形成时间有关,软土形成时代越老,渗透淋滤的时间越长。软土中Sr/Ba远大于1,说明土体沉积时受到了海水作用。软土浸出液中的γ_(Mg)/γ_(Ca)远高于地表淡水的γ_(Mg)/γ_(Ca)背景值,说明土体沉积时受到海水入侵。引入海水混合模型,计算了海水混合比例。海水混合比的低值主要分布于西部远离海岸区,该区土体沉积主要受长江河水控制。海水混合比的高值主要分布在滨海地区,该区土体沉积主要受海侵控制,海相属性更重。

地下水水力特征对土自重应力计算的影响分析

利用太沙基的有效应力原理,根据地层中地下水的不同水力特征,论述了地下水位以下土自重应力的计算方法。分析认为:常规方法仅适用于潜水含水层和不透水层。实际工程中应根据地下水的埋藏条件等采取合理的计算方法。

入渗条件下层状土非稳定流排水

本文研究当排水沟附近出现－弱透水层的地段，在入渗时和入渗停止后，沟间地下水位、流量的变化．通过分析得出两沟中点地下水位变化计算式和确定排水沟间距的计算式，可供排水地段规划设计参考使用．

流固耦合下隔水帷幕对深基坑的变形特性研究

本文以某软土区止水帷幕深基坑监测为背景,使用COMSOL Multiphysics对基坑分层建模并建立二维渗流-固结耦合模型,研究流固耦合模型在软土地区基坑数值模拟的可行性,基坑渗流模型的建模方法,并分析不同隔水帷幕建模方法对基坑水平位移及坑外地表沉降的影响.研究表明:COMSOL Multiphysics模拟基坑变形数值与实际监测数值较吻合,降水渗流作用对基坑变形具有很大影响.止水帷幕对于减少坑外水位下降和控制地表沉降有显著作用.设置隔水帷幕后,地面沉降量减小,而缺点是导致围护结构变形增大.最后模拟了不同深度隔水帷幕对坑外地表沉降的影响,认为隔水帷幕对坑外沉降改变量有先增大后减小的规律,深度过小或者过大对沉降量的控制效果不好.弱透水层交界处有沉降改变量的极大值,弱透水层处沉降量改变量有明显骤减.

黄河三角洲深层地下水漏斗引发的地面沉降特征

利用GIS集成分析深层地下水、钻孔和水准观测等资料,揭示了黄河三角洲地区尤其南部广饶井灌区形成的大面积深层地下水水位降落漏斗时空演化规律及抽水引发的地面沉降特征.东营和广饶地面沉降漏斗与深层地下水降落漏斗分布相一致,中心沉降量和速率分别为155.1mm、28.2mm/a和356.0mm、64.7mm/a.在深层地下水下降速率为2m/a的情况下,运用土力学模型分层计算黄河三角洲沉降量,第二、三压缩层年最终压缩量分别为36—63mm和98—138mm,已成为黄河三角洲地面沉降主要贡献层.