安徽马鞍山市当涂地区地下水水化学特征及演化机制

【研究目的】 了解长江中下游平原地区地下水流系统并深入分析其地下水水化学特征及其演化机制。【研究方法】 综合马鞍山市当涂地区的水文地质条件、水动力场等,基于研究区水化学基本特征,运用多元统计分析、水化学图件、离子比值和反向水文地球化学模拟等方法对该地区浅层地下水水化学演化进行分析。【研究结果】 结果表明：（1）研究区地下水主要为低矿化度偏碱性水,地下水组分中阳离子以Ca²⁺和Mg²⁺为主,阴离子以HCO₃^-和SO₄^2-为主。（2）研究区地下水水化学类型主要可分为7类,其中松散岩类孔隙含水岩组和碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组的水化学类型主要为HCO₃^-Ca型、HCO₃^-Ca·Na型、HCO₃·Cl-Ca·Na型以及HCO₃^-Ca·Mg型;基岩类裂隙含水岩组的化学类型主要为HCO₃·SO₄-Ca·Mg型和SO₄·HCO₃^-Ca·Mg型。（3）研究区浅层地下水水样超标率为46%,总体水质较差,超标率较高的组分依次为Mn、高锰酸盐指数（COD_Mn）、硝酸盐（以N计）、Fe、As、氨氮（以N计）等。（4）研究区地下水的化学组分主要受到岩石风化作用的控制;此外,还存在Na-Ca的正向阳离子交替吸附作用。反向水文地球化学模拟结果进一步定量论证了水岩相互作用对本区浅层地下水组分的形成和演化起着主导作用。【结论】 研究区地下水主要为低矿化度偏碱性,主要可分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水和基岩类裂隙水。主要离子比例和反向水文地球化学模拟揭示了本区浅层地下水化学组分主要是地下水溶滤方解石、白云石等碳酸盐矿物、石英、长石等硅酸盐矿物,高岭土等黏土矿物以及岩盐、石膏等达到过饱和之后形成的。     

宁东能源化工基地粉煤灰重金属赋存特征及生态风险评价

为拓展粉煤灰的资源化利用,以宁夏宁东能源化工基地鸳鸯湖电厂粉煤灰为研究对象,使用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等测试方法对粉煤灰理化特性进行表征和分析,并采用酸消解法、DTPA浸提法和Tessier五步提取法,对粉煤灰中铅(Pb)、铬(Cr)、镍(Ni)、铜(Cu)、镉(Cd)和砷(As)6种重金属的全量、有效态、不同形态含量进行了测定。采用风险评价编码法(RAC)、次生相与原生相比值法(RSP)和潜在生态风险指数法评估粉煤灰重金属生态风险。结果表明:(1) 粉煤灰微观结构良好,密度小,速效钾和速效磷含量丰富。(2) 粉煤灰中6种重金属元素全量和平均值均超过宁夏地区土壤环境背景值,但未超过其他农用地土壤污染风险筛选值(基本项目),超标倍数大小顺序为Pb、Cu、Cr、As、Cd、Ni。6种重金属元素有效态含量均未超过宁夏地区土壤环境背景值和其他农用地土壤污染风险筛选值。(3) RAC评价结果表明,As具有极高生态风险,Cd、Cu和Ni具有中高风险,Cr、Pb分别为低风险和无风险。RSP评价结果表明,重金属As为轻度污染,Pb、Cr、Ni、Cu、Cd均为无污染。潜在生态风险指数法结果表明,粉煤灰中6种元素全量和有效态潜在生态危害指数(RI)处于Ⅰ级,轻微生态危害水平,其中Cd是生态风险的主要贡献元素。因此,粉煤灰可以作为煤矿胶结充填材料进行大规模资源化利用。      

射阳港近岸海域沉积物特征及冲淤趋势

海岸是陆地与海洋相互接触和影响的地带,通常指受波浪和潮汐等海洋动力作用的沿岸地带,同时也是人类社会经济发展的重要地带,大型人类工程往往会对其短期地貌变化和沉积物特征产生巨大影响。沉积物粒度分析是研究海洋沉积作用及过程的一个基础的、重要的方法,通过射阳港海岸动力地貌调查,研究了射阳港区不同时期的水下沉积物分布特征,将不同历史时期海图的等深线对海床冲淤变化进行对比分析,认为双导堤完工后导堤口区域出现了明显冲刷,导堤两侧出现淤积,沉积物颗粒变细,表明港口工程等局部影响因素会在短期内显著改变水动力地貌。     

青藏高原南缘某机场场区深厚覆盖层工程地质特征

青藏高原南缘某拟建机场场区发育第四系深厚覆盖层,对该工程建设具有较大的制约作用。钻孔资料显示,该深厚覆盖层普遍分布于整个场区,厚度均在30m以上,最大孔深105m仍未揭穿。纵向上深厚覆盖层由上而下可划分为4层:全新世泥石流堆积层(Q₄sef)、全新世冲洪积堆积层(Q₄al+pl)、全新世湖相堆积层(Q₄l)和晚更新世冲洪积堆积层(Q₃al+pl)。其中:泥石流主要由角砾和碎石组成,最大厚度约13m,分布于研究场区西侧;全新世冲洪积层组成物质复杂,以粉细砂和圆砾居多,无明显分层规律,最大厚度约7m;湖相沉积粉质黏土呈可塑-流塑状,局部夹含砂,最大厚度约43m;晚更新世冲洪积层以细砂和中粗砂为主,局部夹有卵砾石,厚度大于42m。分析表明,深层覆盖层成因与晚更新世以来喜马拉雅快速隆升及间冰期气候密切相关,而表层覆盖层与全新世以来青藏高原气候回暖及短期冷暖交替气候密切相关。试验揭示深厚覆盖层物理力学性质差异明显,研究场区存在不均匀沉降、渗漏破坏、边坡稳定性及冻融诱发地基破坏等主要工程地质问题。     

新疆阿克陶县乌孜别里地区流纹岩的形成时代及成因分析

西昆仑乌孜别里山口南侧一带火山岩地层的时代归属一直存有争议.该套地层虽普遍发育以流纹岩为主的火山岩系,但尚未有人对其开展系统的年代学与地球化学研究.本次研究对该套地层中的流纹岩进行元素地球化学、锆石U-Pb定年及Hf同位素的研究.流纹岩激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)锆石U-Pb年龄为(521.0±2.8)Ma,表明其形成于早寒武世.流纹岩具有高硅富碱的特点,为过铝质、高钾钙碱性系列,岩石明显富集大离子亲石元素(Rb、K)、轻稀土元素和不相容元素U,相对亏损重稀土元素、高场强元素(P、Ti),具有中等Eu负异常,流纹岩具有高分异S型花岗岩的特征.锆石Hf同位素初始比值 εHf(t)变化范围在?0.9～4.1之间,主要为正值,两阶段Hf模式年龄(tDM2)介于1533～1229 Ma之间,显示乌孜别里地区流纹岩为中元古代新生地壳物质重熔形成的岩浆,经较高程度的分异演化而成.结合前人研究成果,推断研究区流纹岩形成于原特提斯洋俯冲背景下岩浆弧构造环境.     

利用滨海地下水系统对双频潮汐的响应识别含水层压力传导系数

含水层的压力传导系数是地下水溶质运移及扩散的重要参数,通常压力传导系数由抽水试验确定,即通过抽水给地下水系统一个扰动,然后监测地下水水位的响应,进而计算压力传导系数。对滨海地区含水层来说,潮汐波动就是天然的抽(注)水试验。潮汐由不同频率的分潮构成,前两项主频潮汐基本可代表潮汐主要特征。利用地下水水位对潮汐的响应,识别含水层压力传导系数。在推导出地下水对双频潮汐响应的解析解的基础上,提出了潮汐信号衰减法识别压力传导系数,并做了敏感性分析。通过对数值解叠加高斯噪音信号进行参数估算,证明该方法估算压力传导系数具有较高的可靠性和实用性。     

环境温度对碎石层传热特性的影响研究北大核心CSCD

碎石层的传热机理研究对寒区路基改善技术的应用以及自然界中的“异常”冻土分布的解释有着重要的意义。很多研究者曾对碎石层进行了试验研究,但试验中的温度设置并无统一标准。相较于细颗粒土,粗颗粒材料中水分的影响较小,因此在试验中的温度设置对试验的结果起到了关键作用。为了对比不同的温度设置情况对碎石传热过程的影响,以不同的顶板温度、底板温度以及环境温度进行复合,并对不同组合情况应用COMSOL软件,在考虑碎石层多孔介质传热的情况下进行模拟。结果表明:即使在保温层包裹的情况下,环境温度依然能对温度剖面以及垂直方向上的热通量产生明显的影响。当环境温度与碎石层平均温度一致时,垂直方向上的热通量达到最小值,此时换热效率最低。因此,在此后的室内碎石层试验设计中,若需减少水平方向上的热量交换带来的影响,应尽量将环境温度设置在碎石层平均温度附近。工程中可通过降低碎石层侧边界温度来增强碎石层内外的热量交换,从而增强碎石层的换热效率。     

贵州贞丰—关岭花江喀斯特石漠化地区土壤厚度的空间分布特征

土壤厚度与石漠化发展程度有着密切的关系,土壤也是石漠化地区生态恢复以及农业生产的基础。为了研究典型高原峡谷中-强度石漠化地区的土壤厚度空间分布规律,在土壤厚度野外调查的基础上,利用地统计学方法分析了贵州典型石漠化地区——贞丰—关岭花江小流域土壤厚度空间分布特征及主要影响因素。结果表明:（1）研究区土壤平均厚度仅为26 cm,土壤平均厚度表现为坡耕地>荒地>林地;（2）土壤厚度空间变异性以强度为主,荒地的土壤厚度空间分布连续程度优于林地和坡耕地,林地的土壤厚度空间分布有明显突变性,坡耕地的土壤厚度具有点状分布特征,有耕作物附近土壤厚度较大;（3）土壤厚度与海拔、基岩裸露率、坡度之间均有明显负相关关系;（4）自然和人为因素综合影响下的土壤强侵蚀是研究区土壤厚度分布极为不均的主要原因,对该区域石漠化的治理可以采用工程措施与生物措施相结合的方法。研究结果对研究区石漠化因地制宜地防治及其他地区水土流失防治、生态恢复、农业合理生产具有一定的参考价值。     

二维瑞雷波多参数全波形反演方法探测浅地表空洞应用研究

浅地表低速异常体(如空洞)的精确探测一直是地球物理领域具有重要价值与挑战性的研究课题,对城市灾害评估与复杂条件下煤田地震勘探的浅地表精细建模具有重要意义。面波全波形反演适合浅地表高精度建模,然而在实际应用中仍存在诸多亟待解决的难题。针对面波全波形反演方法中多参数串扰、实际数据预处理、震源子波估计等关键问题,开发了一套完整的瑞雷波多参数全波形反演方法流程,以实现对浅地表空洞的精确探测。该方法中模型的横波速度、纵波速度和密度随反演进程均被同步更新,减弱后两个参数偏离真实值对横波速度反演精度的消极影响。采用伴随状态法构建的拟海森算子对梯度进行预处理以压制地表伪影、增强波场照明,提高对小尺度异常的表征能力。通过褶积因子消除波场正演与实际数据采集的维数差,实现3D波场到2D波场的转换。采用校正滤波方法估计震源子波,并在迭代进程中进行动态估计,以减弱特定参数模型不准确的影响。同时,该方法采用多尺度反演策略,减轻由低速异常引起的目标函数非凸性,提高反演稳定性。合成数据和实际案例测试结果表明,瑞雷波多参数全波形反演方法得到的横波、纵波速度模型、密度模型具有基本一致性,其中横波速度模型准确度最高。实测数...