大坝运行对水库消落带土壤环境影响研究进展

水库消落带土壤环境对水库水位变化的响应非常明显。通过分析大坝运行下水库消落带土壤理化性质、重金属、微生物特性和土壤侵蚀变化特征,总结水位波动对消落带土壤性质的影响过程与趋势。研究表明水库消落带土壤历经长时期干湿交替过程后,其物理性质发生较大改变,但具体变化过程和趋势仍存争议。土壤化学性质中,碳、氮和磷元素迁移转化趋势明显,但各不相同。土壤重金属元素时空分异特征改变。土壤微生物总体上呈减少趋势,并且在海拔梯度上差异显著。土壤侵蚀是消落带面临的主要环境问题。未来应采用物理模型方法,定量分析水位与土壤性质相关关系,并加强对西南高山峡谷区高坝大库消落带的研究。     

三峡库区大型单斜顺层新生滑坡变形特征与失稳机理研究

以三峡库区巫山轿顶峰2号滑坡为例,结合库水位变化、地质环境条件资料,通过现场调查测绘、无人机航空摄影测量、工程地质钻探、地表及深部位移监测等方法,详细分析了该滑坡的变形特征、成因机制与发展趋势。该滑坡体积约250×104 m3,为大型单斜顺层新生岩质滑坡。滑坡前后缘高差约380 m,前缘剪出口高陡临空,位于库区蓄水位以下。深部监测数据显示消落带发育两条滑动错动面,分别位于距坡面深度12.0~17.0 m和25.0~30.0 m之间。滑坡目前处于蠕滑变形阶段,受地形地貌、地层结构、消落带劣化以及水的影响,垂直方向变形持续增大,前部劣化带发生崩滑破坏失稳可能性较大,并且存在滑坡涌浪灾害链风险。建议持续开展库区消落带劣化系统观测研究,提升库区新生滑坡灾害识别与预警能力。     

三峡蓄水后库区洪水波传播规律初步分析

三峡水库蓄水后,原天然河道变成水库回水区,库区内洪水传播特性发生显著变化,且不同库段内洪水传播特性随库水位及上游来水条件而改变。针对三峡蓄水后库区水力条件变化,基于MIKE11模型模拟计算不同库水位及来水条件下洪水波在库区传播时间,以及影响洪水波传播的水流速度,运动波、动力波传播速度等因子,通过对计算结果验证与分析,初步揭示了三峡库区内不同库段在各种来水条件下的洪水波特性以及变化规律。     

三峡库区提升库水位下降速率条件下沟边上滑坡稳定性评价

三峡库区对非汛期库水位下降速率（0.6 m/d）的严格控制,预防了近千处涉水库岸滑坡大规模下滑入江,但控制消落期库水位下降速率在某种程度上却限制了防洪和蓄水发电效益的发挥,本文主要通过研究在非汛期时候,增加库水位下落速率是否具有可行性,使用Geo-studio中的SEEP/W、SLOPE两个模块对沟边上滑坡进行渗流分析和稳定性分析评价,以计算结果来确定库水位消落期的水位下降速率,对库区调控水位下降速率的调整有重大现实意义和科学价值。     

三峡库区消落带溶蚀岩体劣化指标研究

三峡库区水位消落带岩体劣化松动使得部分岸坡加速朝不稳定方向演化,给溶蚀岩体岸坡带来了工程灾变效应问题.本文提出了利用高程175 m附近区域的岩体替代未受蓄水影响的岩体的"比拟法",统计分析岩体劣化情况.定义、改进和统计了岩体劣化变量Det、岩体体积节理数增量△Jv和地质强度指标变化值ΔGSI.通过对库区10个典型溶蚀岩体的劣化程度及地质强度指标的研究,提出溶蚀岩体劣化程度的量化指标,并建立其与地质强度指标的相关关系.岩体劣化造成了地质强度指标的下降;强烈劣化时,ΔGSI≤-4.0;ΔGSI与Det满足指数函数关系,ΔGSI和△Jv满足线性负相关.提出了岩体劣化随时间演化的三种模式,其中两种模式最终会进入加速劣化状态;岩体结构经由两条路径演变为碎裂结构.同时,讨论了岩体劣化与岸坡亚稳定阶段的关系.研究成果为系统开展三峡库区峡谷段消落带岩体劣化程度勘查、监测和风险防控提供了新的方法.     

三峡库区蓄水以来滑坡灾情稳定性趋势分析及对策研究

立足于2003-2017年三峡库区蓄水以来的滑坡灾害险情统计,研究了蓄水后库水位升降和降雨对滑坡稳定性的影响,以期对库区监测预警和防灾减灾提供借鉴。统计表明,强降雨与水位变动是当前诱发库区地质灾害的最主要因素;受两者综合因素的影响,每年5-6月和7-8月是库区地质灾害高发区。因此,控制库水位下降速率,做好汛期的监测预警,按照不同时间段确定库区监测预警工作仍是库区防灾减灾的重点。     

三峡库区云阳消落带土壤重金属形态及其在植物中的富集和转移

三峡大坝建成蓄水以来,其夏涨秋消的调度方式使得每年5-10月份在海拔145～175 m范围内形成291.1 km2的消落带.本文通过分析云阳消落带土壤重金属含量及其形态和重金属在消落带植物体根、茎、叶的分布,以及植物对重金属的生物富集和转移系数,来研究消落带重金属污染情况及重金属在土壤-植被的富集和转移规律.研究结果表明,云阳消落带存在较为严重的Cd污染,单因子污染指数为5.02,内梅罗综合污染指数为3.637;Cd和Cr主要是生物毒性不强残渣态;Cu形态主要是金属可交换态和碳酸盐结合态,生物毒性比较强;Mn的形态主要是铁锰结合态;Pb的形态分配比例均匀,生物毒性较弱.可交换态与转移系数极显著正相关,相关系数为0.981;有机及硫化物结合态与富集系数显著正相关,相关系数为0.905;铁锰结合态、碳酸盐结合态和残渣晶格结合态对富集和转移系数贡献都不大.三峡库区消落带重金属在植物体内的富集、转移主要由土壤中重金属可交换态和有机及硫化物结合态的性质决定.     

河道型消落带生态环境问题及其防治对策——以三峡库区重庆段为例

三峡大坝建成及水库蓄水运行后将出现一个落差高达30m的消落带,形成一个巨大的河道型的周期性湿地生态系统。根据三峡水库的蓄水规划及河道型消落带的特殊性,有针对性地探讨了在三峡水库(重庆段)运行过程中消落带产生的一系列生态环境问题,如消落带土地利用导致的水体富营养化,回水顶托区形成近岸污染带,船舶航行造成的水体污染等,并针对这些问题产生的原因、时空分布特征及发展趋势,提出了消落带土地利用适宜性评价,梯度开发,建设生态屏障带;实施城镇污水、工业污染和生活垃圾控制工程,发展环境友好型循环生态农业;建立基于3S技术的消落带生态环境问题监测预警系统等防治措施。      

三峡库区典型岩溶岸坡危岩体失稳模式和长期稳定性分析CSCD

三峡库区地质环境复杂,受库水位升降作用影响岩溶岸坡消落区岩体劣化,加快了岸坡不稳定性发展。文章以三峡库区黄岩窝危岩体为研究对象,现场详查了消落带岩体劣化现象,计算了危岩体的长期稳定性数值。研究表明:黄岩窝危岩体存在垂直岩溶带和底部渗流带;底部渗流带处于消落带部位,存在软弱区和岩体劣化现象。考虑库水位和暴雨时岩溶水压岸坡稳定性系数为1.69,危岩体处于稳定状态。随着岩体劣化导致底部软弱区岩体参数不断下降,稳定性系数年均下降约0.01。预测在约57个周期性水位变动之后黄岩窝危岩体变为欠稳定状态,62个周期后发生失稳破坏。危岩体的破坏模式是顶部出现岩块倾倒崩落和底部软弱区贯通之后发生滑移的复合式破坏,与野外调查定性认识基本一致。研究结果对库区类似的地质灾害预警和防治有着重要的指导意义。     

三峡库区浮托减重型滑坡对库水升降的响应规律

三峡大坝自2003年蓄水以来,库区形成大量涉水滑坡。长江三峡库区的浮托减重型滑坡随库水位升降,变形非协调性增加,此类滑坡变形与库水位关系的不明确性,为其监测预警预报工作带来困惑。以木鱼包滑坡为研究对象,通过全自动GPS变形监测系统获取的滑坡监测资料,结合多次的野外考察、15年专业监测和库水位升降等资料进行分析,运用有限元软件Geo-studio进行数值模拟,模拟库水位以不同速率在175~145m间升降下对滑坡稳定性的影响。研究表明:(1)库水位由145m升至175m的过程中,滑坡的稳定系数变化为先减后增再减,库水上升速率越大,前期稳定系数减小的时间段越小,随后稳定系数增加的速率也越快;(2)在库水位由175m下降到145m的过程中,整个稳定系数变化趋势为先减小后增大,呈“V”字形,存在一个最危险水面,不同的库水下降速率对应的最危险水面高度也不一样,库水位以0.4,0.6,0.8,1.0,1.6m/d的速率下降时对应的最危险水位分别在169.8,167.8,162.6,162.0,162.2m左右;(3)木鱼包滑坡作为三峡库区典型的浮托减重性滑坡,在库水位大幅度及周期性升降的影响下,一直保持着蠕滑状态,平均日位移量为0.4mm/d,目前处于基本稳定状态。所得结论对三峡库区浮托减重型滑坡预警预报工作有一定的参考与借鉴意义。     

苏北盆地XH-1钻孔晚新生代沉积记录特征及其与长江贯通时间的关联

对XH-1钻孔沉积物、长江和淮河下游现代沉积物的磁化率与粒度组分相关性进行了对比研究,结果表明,整个XH-1钻孔沉积物磁化率与粒度组分的相关性出现了4次显著变化,其中的第Ⅰ深度段(350—247m)和第Ⅲ深度段(234—57m)的相关性变化分别与淮河下游和长江下游现代沉积物的记录相一致;第Ⅱ深度段(247—234m)的相关性变化处于上下相邻两段的过渡变化之中;而第Ⅳ深度段(57—0m)的相关性变化处于一种不定式的波动之中。从影响磁化率变化的主要因素和苏北盆地自身的地质背景来看,XH-1钻孔沉积物磁化率与粒度组分相关性的变化情况在很大程度上反映了沉积物物质来源的不同,而造成物源差异的主要原因为长江三峡的贯通,及其贯通后对钻孔所在区域水系调整、变迁的影响。古地磁测试结果表明,XH-1钻孔沉积物磁化率与粒度组分相关性变化特征所揭示出的长江三峡贯通时间约在2.32MaBP。     

长江三角洲地区晚新生代沉积物岩石磁学特征及其物源指示意义

对长江三角洲地区7个晚新生代钻孔沉积物的岩石地层和磁化率特征进行详细对比,并进一步选择浦东机场孔（PD孔）进行了详细的岩石磁学测试,讨论了该地区的晚新生代沉积物物源的演变。结果显示沉积物磁性的4次显著变化：  1）各钻孔上新世磁性强弱差异明显;   2）早更新世早期本区普遍表现出弱磁性;   3）从早更新世中晚期至全新世,磁性强度一般随粒度粗细变化波动,即砂质沉积磁性强,泥质沉积磁性弱;   4）晚更新世晚期以来,细颗粒沉积物的磁性较明显增强。磁性参数分析显示上新世和早更新世早期磁性矿物晶体颗粒较细,早更新世中晚期-晚更新世以粗晶粒磁性矿物为主,全新世细晶粒磁铁矿再次占主导。我们认为上述磁性变化反映构造沉降控制下现代长江三角洲地区物源区的不断扩大。     

长江水下三角洲沉积物磁性特征空间差异及其冲淤指示意义

三角洲冲淤具有空间异质性,而沉积物的磁性特征可灵敏地反映物源、沉积动力特征以及早期成岩作用影响,是揭示空间异质性的有效方法。选取长江水下三角洲20~35 m水深的四个约2 m长的柱样进行磁学和碳、硫地球化学分析,结合粒度及年代资料,探讨了长江水下三角洲沉积物柱样磁性特征空间差异及其冲淤指示意义。研究结果显示,粒度表征的动力分选影响沉积物的磁性特征,这在年代较新（<350 a）的柱样中表现尤为明显,即细颗粒沉积物中富集亚铁磁性矿物,从而具有较高的磁化率。铁、碳、硫及硫同位素特征揭示了长江水下三角洲沉积物较弱的硫酸盐还原特征。沉积物年龄及沉积速率影响沉积物成岩改造强度,进而导致了磁性特征垂向变化的空间差异,整体上看,远离现代沉积中心的柱样,成岩改造特征更为明显。磁化率值的大小、成岩分带的完整性及其反映的铁还原带和硫酸盐还原带转换深度,一定程度上可以揭示三角洲的淤积和侵蚀特征。     

三峡水库运用对鄱阳湖调蓄能力的影响

鄱阳湖调蓄能力受“五河”(赣江、抚河、信江、饶河、修水,以下简称五河)及长江干流的双重影响,三峡水库运用后,干流水文情势变化影响鄱阳湖与长江之间的水量交换。基于实测资料统计和湖口出流影响因素分析,建立了一种新的鄱阳湖出流及临界调蓄水位的计算公式,进而对三峡水库运用前后鄱阳湖各月调蓄水量的变化情况进行了定量分析。研究结果表明,长江干流和五河来流通过改变星湖落差和湖口水位来影响湖口出流及湖泊调蓄水量,但影响过程及影响量有所差异,若湖口水位不变,五河入流每增加1000m^3/s,湖口出流约增加304m^3/s,九江流量每增加1000m^3/s,湖口出流约减小723m^3/s。三峡水库运用会改变湖泊调蓄水量,年内各月相比,9月鄱阳湖水量减小约49.4%,5月鄱阳湖水量增加约47.7%。     

长江中下游第四纪沉积物发育土壤磁性增强的环境磁学机制

对长江中下游第四纪沉积物 (Q₃ 黄土,Q₂ 红土和Q₃ 红土 )发育土壤的磁性增强现象及其物理机制进行了讨论。结果表明 :(1)铁磁性矿物是土壤磁性的主要载体,它们是成土过程中形成的稳定单畴 (SSD)和超顺磁性 (SP)态的次生磁性矿物,没有显示重要的反铁磁性矿物的贡献;(2 )土壤磁化率 (χ)的高低与成土过程产生的稳定单畴和超顺磁性颗粒呈极显著正相关,指示了风化成土作用的强度,磁化率可作为反映成土环境变化的代用指标;(3)频率磁化率 (χfd) 5 %可作为土壤中的超顺磁性颗粒存在与否的临界值,土壤 χfd值的高低同样反映了风化成土作用的强度,可用作研究第四纪环境变化的有用工具之一。     

南黄海沉积物磁性特征及其对物源变化的指示 ——以南黄海中部泥质区YSC-10孔为例

南黄海中部泥质区是东亚大陆沉积物巨大的汇,识别这一地区的物源变化对理解古气候和古海洋变化有重要作用.基于黄河和长江携带的碎屑物质在磁性特征上的差异,环境磁学参数、磁化率—中值粒径的相关性可用于指示南黄海中部泥质区物源的可能变化.根据YSC?10孔环境磁学参数变化和磁化率—中值粒径的相关关系,推测4.8 cal ka B...     

哈尔滨荒山岩芯重矿物特征对松花江第四纪水系演化的指示

松花江水系演化研究对于理解该区域的构造-气候-地貌演化具有重要意义,但其研究相对较为薄弱,特别是对于第四纪松花江中上游流向是否存在反转,一直存在争论,也没有确切的证据。河流沉积物是河流地质过程的产物,是研究水系演化的重要地质档案。对哈尔滨荒山岩芯(深度101.11 m,底界年龄1.68~1.70 Ma)沉积物进行了古地磁、磁化率和重矿物分析,结果表明:岩芯62.3 m(0.94 Ma)深度的上、下地层的磁化率和重矿物特征存在明显不同。62.3 m以下地层的磁化率极低(甚至为0),且重矿物特征和依兰方向的河流相近;而62.3 m以上地层的磁化率突然增大,并呈现出周期性的高低变化,重矿物特征与松原方向的现代河流相似。磁化率和重矿物组合特征反映的沉积物物源变化指示了松花江中上游水系的反转。早更新世早期,松花江肇源-依兰段的水流从依兰方向向西注入松嫩湖盆;早更新世中晚期,佳依分水岭不断抬升,三江平原和松嫩平原不断下降,导致分水岭两侧河流溯源侵蚀加剧;在0.94 Ma B.P.,佳依分水岭被切穿,松花江水流发生反转,自西向东流经佳依峡谷进入三江平原。     

长江中游堤防溃口沉积物的磁组构特征

通过对 1998年 8月 1日湖北 竹牌 洲湾溃口沉积物的系统采样和磁组构测量与计算 ,发现溃口沉积物的磁组构特征为 :由溃口扇的扇顶→扇缘 ,磁组构参数各向异性度 P、磁面理度 F、磁线理度 L、水流速度函数因子 Fs的统计平均值均具有由大逐渐变小的特点 ;在溃口扇的不同部位磁化率量值椭球的主轴平均方向具有不同的特点 ,其规律是 :在扇顶或扇缘处平均方向变化较大 ,尤其在扇缘处 ,最大磁化率主轴方向比较随机 ,没有明显的主方向 ,而在扇中磁化率量值椭球的主轴平均方向比较稳定 ,最大主轴的优选方向比较明显。初步探讨和建立了长江中游现代溃堤溃口沉积物的磁组构特征识别标志     

水质大涡模拟数学模型研究

建立了基于弱可压缩流基础上的水质大涡模拟数学模型及污染物质扩散系数与平均运动的关系。数值计算采用有限体积法和预测校正法,固壁边界条件采用"部分滑移条件"。并应用该模型对重庆嘉陵江、长江两江交汇段的流场,污染物质浓度分布进行了计算,计算结果与实测值比较吻合。研究表明,横向扩散与流动状态有关,当支流流量相对较小时,横向扩散较弱,形成岸边污染带,当支流流量相对较大时,横向扩散较强,污染带向江心移动。     

长江三角洲DY03孔沉积物元素地球化学及其物源示踪意义

长江三角洲地区是寻找长江历史演化信息的关键地区之一。本文通过DY03孔长时间序列元素地球化学的研究,利用元素地球化学特征示踪物源变化,初步揭示长江三角洲地区物源变化的总体情况,分析讨论长江三角洲地区沉积记录对长江贯通的指示意义。研究发现,在晚上新世31Ma左右时期,钻孔中指示物源变化的 K₂O/Al₂O₃, SiO₂/Al₂O₃, Zr/Ti,Th/Sc,Th/Co,Th/Cr,Nb/Co等元素比值都发生由高到低的显著变化,而3.1Ma之后元素比值变化不大。化学风化A-CN-K图解也进一步说明在3.1Ma前后,沉积物具有不同的化学风化趋势。以上特征说明,在晚上新世时期本区物源曾发生重大变化,表现为沉积物来源由近源转变为远源,源岩由酸性长英质矿物为主转变为基性矿物为主。这次物源变化很可能说明最早在晚上新世长江上游物质已经通过长江三峡输送到现代长江三角洲地区。