高密度电阻率探针原位监测海水入侵过程试验研究

为研究砂质含水层中海水入侵问题,确定海水入侵过程中含水介质内海水入侵楔形体的发展演化过程,本文采用砂槽实验模拟海水入侵,利用高密度电阻率探针观测系统远程实时监测海水入侵过程中土体的垂向电阻率变化,据电阻率变化曲线分析海水入侵发生发展过程。研究结果表明:高密度电阻率探针对海水入侵界面变化反应灵敏,能够监测到咸淡水突变界面形成、过渡带演化及咸淡水界面变迁等一系列现象,较好地实时监测海水入侵发生发展过程及海水入侵状态并进行预警。     

从高密度电阻率成像法到三维空间上的包气带水文学

高密度电阻率成像法是新近出现的通过测定介质电传导特性的地球物理勘探方法。它方便、快速和多尺度，可对探测对象进行无损的、三维的和动态的监测。由于包气带中发生的各种物理、化学、生物和水文过程不可避免的都会引起介质电阻率的变化，通过高密度电阻率成像法可以对这些过程进行三维的动态监测，从而为我们在三维空间上认识各种包气带过程创造了条件。本文首先介绍了高密度电阻率成像法在半无限的介质表面上应用时的电极布置、测定和反演计算方法，然后介绍了影响介质电阻率的因素。最后，从电阻率空间分布的差异性和时间上的变化性方面，介绍了目前高密度电阻率成像法的应用领域和研究方向，以期能促进高密度电阻率成像法的广泛应用和推动三维空间上的包气带水文学的研究。     

充水节理岩体中大断面隧洞开挖的数值模型研究

采用非饱和的渗流应力耦合模型分析了糯扎渡水电站2#导流洞的开挖过程,导流洞部分洞身穿过节理带,洞顶水头较高。详细地讨论了高水头和节理带对施工过程的影响。节理带采用描述高密度平行节理组的各向异性节理本构来逼近;考虑开挖引起的介质变形对渗透系数的影响;考虑排水引起的饱和度变化对渗透系数的影响。所用的非饱和瞬态耦合模型可以模拟出开挖引起的EDZ区域孔隙水压力急剧升高、有效应力减小、渗透系数动态的变化以及排水对洞室稳定性的提高。数值模拟的计算结果与国外类似试验的一般性观测结论相吻合,因此,可以用来评价水位以下隧洞施工方法和施工速度的合理性和经济性。     

盐溶液入渗过程的电阻率成像法时空监测

采用电阻率成像法探讨了室内实验尺度上岩体中盐溶液的入渗过程。在岩柱试样上进行蒸馏水和盐溶液的入渗实验，在入渗过程中通过多通道高密度电阻率勘测系统对岩柱的电性特征在三维空间上进行动态监测。然后对入渗过程岩柱进行电阻率成像，从而获得不同时刻岩柱中的电阻率分布。各勘测截面上电阻率的分布和变化基本反映了岩柱内盐溶液的时空变化特征，表明电阻率成像法动态监测室内实验尺度岩石中盐溶液的入渗是可行的，岩柱5个截面的电阻率图像表明溶液的入渗是不均匀的。     

浅层包气带地温与含水量昼夜动态的实验研究

西北荒漠化地区,包气带中的水分除来自大气降水外,还来自凝结水。凝结水对维持荒漠地区的植被生态环境起到至关重要的作用,而凝结水的形成机制又反映在包气带地温与含水量的昼夜动态过程中。文中报告了室外沙坑浅层包气带地温与含水量观测的实验结果。土壤含水量变化采用原位测试的方法观测,避免了传统称重法产生的干扰和不确定性。实验中对深度0~30cm范围的土壤温度进行了高密度观测。结果表明,温度梯度对水汽的运移起到主控作用,温度梯度方向向下,土壤含水量增加,反之,含水量减少。通过热传导方程对土壤中的传热过程进行分析,得到傅立叶级数表示的温度波方程,用于预测不同深度土壤响应地表条件而产生的温度变化。实验中还对近地表微气象以及土壤负压等因素进行了观测。     

高密度电法在监测地下高喷注浆工程的应用

了解高喷注浆过程及其效果对于实际工程具有重要意义,而高密度电法是对其实施动态监测的一项有效手段。基于Archie法则,对高密度电法所测得之数据进行转换、预处理和反演,可得到注浆过程各时段的电阻率以及不同时段的电阻率剖面图。结果表明,注浆区测点的基体电阻率曲线与水泥浆电阻率变化曲线具有相似的特征,而非注浆区的测点则没有。因而高密度电法可广泛应用于监测注浆过程,并对其效果进行检测,从而为探寻地下工程的可视化施工方式提供技术参考。     

0.5～1.5GPa下石膏脱水过程动态监测电导率法

在 0 .5～ 1 .5GPa,1 60～ 2 55℃条件下动态监测了石膏脱水过程中电导率随时间的变化。实验结果表明 ,脱水过程中电导率随时间的变化分两个阶段 :第一阶段电导率随时间的变化速率可间接地反映脱水反应的速率 ;第二阶段反映了流体中溶解离子的增多。相角随时间的变化可动态反映释放的水在矿物颗粒边缘的存在及连通性。电导率法是适用于含水矿物脱水过程动态监测及脱水过程中水的分布、迁移等动力学过程就位研究的有效方法。     

0.5—1.5GPa下石膏脱水过程动态监测——电导率法

在０．５￣１．５ＧＰａ,１６０￣２５５℃条件下动态监测了石膏脱水过程中电导率随时间的变化。实验结果表明,脱水过程中电导率随时间的变化分两个阶段：第一阶段电导率随时间的变化速度可间接地反映脱水反应的速率;第二阶段反映了流体中溶解离子的增多。相角随时间的变化可动态反映释放的水在矿物颗粒边缘的存在及连通性。电导率法是适用于含水矿物脱水过程动态监测及脱水过程中水的分布、迁移等动力学过程就位研究的有效方法。     

滞后补给权函数与包气带的关系

降雨入渗补给潜水存在滞后效应.利用HYDRUS程序建立垂直一维非饱和渗流数值模型,模拟了补给过程对脉冲式地面入渗的响应.根据不同潜水面埋深补给强度的变化过程计算补给权重,获得了滞后补给权函数曲线.模拟结果表明权函数曲线具有单峰形式,随潜水面埋深增加,峰值减小,其出现的时间推迟.相对粗颗粒土壤,缅颗粒土壤产生的权函数峰值较小,出现时间更晚.前人提出的滞后补给权函数经验公式能够近似地刻画单峰曲线形态,在包气带介质颗粒较粗、潜水面埋深较小时比较适用,但是对细颗粒土壤和潜水面埋深较大的情况则存在一定的偏差.土壤类型和含水量的垂向分布,都可以通过对包气带渗透性的控制而影响滞后补给过程.可为研究地下水模型处理动态降雨入渗补给及包气带溶质淋滤过程提供参考.     

露头剖面层序中的海平面变化研究

在以往的沉积研究中，常常用露头剖面中的相对水深变化来讨论海平面的变化规律，本文通过对塔里木盆地北部寒武纪反映相对海平面变化的上超点变化曲线与肖尔布拉克地区寒武系露头剖面中相对水深变化曲线的对比研究发现，上超点变化曲线与相对水深变化曲线具有明显的差异，前者在寒武纪呈持续上升趋势，而后者除早期有一快速上升外，总体呈持续下降趋势，这说明相对水深变化虽与海平面变化存在着本质的联系，但单凭露头剖面中相对水深     

毛乌素沙地裸地与植被覆盖下非冻结期土壤水分时空分布特征

在水资源短缺的沙地生态系统中,土壤水分是植被恢复和水资源管理的主要控制因子,正确认识沙地土壤水分的分布特征及时空变化规律是促进沙地水资源可持续发展的基础。以毛乌素沙地为研究区,利用原位试验观测、经典统计学分析和聚类分析相结合的方法,揭示了有无植被覆盖下的土壤剖面水分时空变化特征,探讨了植物生长对土壤水分布的影响。结果表明：在2016年非冻结期内,地下水水位埋深较浅时,裸地与植被覆盖情况下土壤平均含水率均随土壤深度的增加而增大,可将0～350 cm土层划分为气候影响层、过渡层与地下水影响层。裸地剖面平均含水率为23.59%,变异系数为4.24%,属于弱变异,剖面含水率在观测期间明显上升,并在8月中旬强降雨时上升速率达到最大;植被覆盖下土壤剖面平均含水率为17.74%,变异系数为15.61%,属于中等变异,剖面含水率在观测期间显著下降,在8月沙柳发育成熟后剖面含水率下降最快。在垂向深度上,植被对土壤剖面含水率的影响近似呈高斯曲线变化,对过渡层含水率的影响最大,占总影响的50%以上,对气候影响层与地下水影响层的影响相对较小,且随着植物生长,气候影响层受到的相对影响逐渐减弱,地下水影响层受到的...     

Assessment of surface water quality using multivariate statistical analysis techniques: a case study from Ghrib dam,Algeria

This study explores the water quality status and pollution sources in Ghrib Dam, Algeria. It allows us to obtain more accurate information on water quality by applying a series of multivariate statistical techniques, including principal component analysis (PCA)/factor analysis (FA), hierarchical cluster analysis (CA), and multiple regression analysis (MRA). On 19 physicochemical parameters dataset over 5 years and from 6 different sites located in and around the lake. One-way analysis of variance (ANOVA) was used to investigate the statistically considerable spatial and seasonal differences. The results of ANOVA suggest that there exist a statistically significant temporal variation in the water quality of the dam for all parameters. On the other hand, only organic matter has a statistically significant spatial variation. In the multiple linear models, an association between organic and inorganic parameters was found; their origin comes from the mechanical erosion process of agricultural lands in the watershed. The PCA/FA identifies five dominant factors as responsible of the data structure, explaining more than 94.96% of the total variance in the water quality dataset. This suggests that the variations in water compounds’ concentration are mainly related to the multiple anthropogenic activities, as well as natural processes. The results of cluster analysis demonstrate that the sampling stations were divided in two similar groups, which indicates spatial homogeneity. While seasonal grouping has showed that the source of pollution was related to the level of runoff in the seasons.     

黄土斜坡内部水分二维成像研究——以黑方台罗家坡滑坡为例

黄土高原地区受构造活动及河流侵蚀形成的大量黄土斜坡, 在降雨及农业灌溉等条件影响下, 每年会有大量黄土滑坡发生, 因此, 准确揭示黄土斜坡内部水分空间分布规律及运移特征对于理解黄土滑坡机理和预警预报极其重要。本文利用电阻率层析成像技术(ERT)及模型模拟的方法对斜坡内部电阻率与含水量关系进行量化, 并结合surfer软件进行斜坡内部水分二维成像。黄土电阻率与地层物理化学参数相关性分析表明:黄土斜坡中地层含水率是地层电阻率发生变化的主导因素;基于Archie公式的模型拟合结果能更准确地量化电阻率与含水量特征关系;地层水分二维成像结果可以直观地显示斜坡内部水分时空演化。本研究定量化且更直观地对黄土斜坡内部的水分分布特征进行描述, 可为黄土滑坡预报预警提供最直接有效的数据资料。     

层状盐岩双井流场浓度场试验及数值计算

为了研究层状盐岩小间距双井水溶造腔中流场浓度场特征,进行了相关的模型试验和数值计算。基于量纲分析法搭建了模拟建腔期腔内流场的相似模型试验平台,利用染色法研究了建腔期腔内流场运移规律,并采用时均法测量腔内浓度。试验发现：流量越大,浮羽流极限高度越高,但腔内浓度变化速率减小,排卤口浓度变低;提管高度的改变实际上是改变了淡水相对于腔体的初始空间位置;夹层赋存状态变化实际是改变夹层在溶腔中的空间位置,处于不同区域的夹层会改变腔体流场的运动趋势和作用范围。利用Fluent软件进行3D数值计算,结果验证了室内试验流场的普遍规律,得出同样的分层结果;但在速度分布上,发现流场底部并非无宏观流动,而是自然对流扩散和沉降作用占主导。     

黄土高原南北样带不同土层土壤水分变异与模拟

为掌握黄土高原区域尺度土壤水分的时空分异特征及其影响因素,在黄土高原布设一条南北方向样带（N=86）,动态监测0~5 m剖面土壤含水率。采用经典统计学方法分析了土壤蓄水量的分布规律、变异特征及影响因素。结果表明:不同土层土壤水分均呈中等程度变异,并由南向北递减,样带0~5 m剖面平均土壤蓄水量为735 mm;随着土层深度的增加,土壤水分在空间上的变异增强,而在时间上的变异减弱,表明深层土壤水分具有较强的时间稳定性特征。干燥度、黏粒、归一化植被指数和坡度是影响区域土壤水分空间分布的主要因素,可作为一定置信水平上预测区域土壤水分空间分布状况的预测变量。     

黄土高原西部土壤水分时空变化模拟研究——以安家坡流域为例

土壤水作为陆地水循环和水量平衡的一个重要组成部分,在土壤-植被-大气连续体物质与能量转化中起着重要的作用,成为陆面过程研究中的重要参量.选择黄土高原西部的安家坡流域,采用多点长序列观测方法,对该区域土壤水分的时空变化规律进行研究.结果表明:坡向和土地利用类型是小流域土壤水分变异的重要影响因素,得出了不同立地条件下土壤水分的剖面变化与时间的动态规律.在此基础上,利用土壤湿度指数结合主要影响因素预测土壤水分的时空变化,旨在为黄土高原大中尺度的土壤水分模拟提供思路.     

基于全耦合的地表径流与土壤水分运动数值模拟

针对降雨径流从坡面流下的过程中会发生下渗,导致土壤水非饱和带含水率增大这一动力学过程,从物理机制上对土壤水和地表水进行耦合,将二维平面地表水模型叠置在土壤水模型的顶部,对土壤水、地表水模型进行相同的空间和时间离散,在模型的计算过程中通过达西流关系对两者之间的水量交换进行计算(双层结点法耦合)或整合离散方程的整体法进行耦合。通过对两种耦合方法的比较以及与前人的实验结果对比,该模型与耦合方法能够准确地模拟和预测地表径流与土壤水分运动过程。研究结果可为分析地表水流与饱和-非饱和带水分与溶质耦合机理提供理论支持。     

奥连特盆地白垩系海绿石成因类型及沉积地质意义

厄瓜多尔奥连特盆地白垩系Napo组UT段发育一套分布广泛的富含海绿石的硅质碎屑岩,针对海绿石的岩相、矿物学、地球化学及时空属性进行分析,可以揭示海绿石的组分、成熟度、形成及成因类型,结合地质约束有助于理解其形成的沉积地质意义.利用偏光显微镜、X射线衍射、电子探针及Qemscan对海绿石矿物的岩相、矿物组成和主量元素进行系统地分析.暗绿色、呈弯曲玫瑰花状的海绿石具有高的K₂O含量(平均值为8%,质量百分比),是形成于海相低沉积速率环境的高演化成熟型海绿石云母矿物或狭义范畴的海绿石.化学组分和时空属性揭示研究层段的海绿石经历了一定程度风暴流和/或潮汐流作用的搬运改造,属于层内准原地海绿石.UT段海绿石含量向上的增大趋势和成熟度的变化,以及横向上从盆地东部斜坡区埋深2~3 km到西部盆缘露头区相距约120 km的海绿石在形态和化学成分上具有相似性,指示其主要是层内准原地海绿石的特点.UT段垂向上海绿石含量增大的趋势同时反映外陆棚物源区原地海绿石向岸方向的短距离迁移,反映了相对海平面持续上升的海进过程;而且同时期海绿石平面上的广泛分布指示沉积时期的环境属于构造稳定的陆表海.      

苏干湖盆地周缘分支河流体系的几何形态及影响因素分析

本文利用Google Earth、Global Mapper等地理信息软件和雷达数字高程数据对苏干湖盆地周缘发育的分支河流体系(Distributive Fluvial System,简称DFS)进行研究。统计了苏干湖盆地周缘DFS的坡度、扇体半径、汇水盆地面积和周长、DFS面积和周长等数据。结果表明:苏干湖盆地发育的DFS在径向剖面上表现为下凹状,横剖面上表现为上凸状,DFS上发育的河道沿顶点处往下呈现为放射状;各几何形态参数相关性分析显示扇体面积与半径表现为强的正相关,与源区面积也表现为正相关,与坡度则表现为负相关;在盆地不同部位发育的DFS其几何形态参数以及河道样式存在明显的差异,这些差异主要与DFS所处的构造位置、母岩性质、水文条件等因素有关。构造活动的强烈程度与DFS源区大小及扇体形态呈正相关性,构造活动越强烈,其扇体几何形态变化越大。母岩性质对DFS的影响主要表现在物源供给上,地表疏松、抗侵蚀风化能力差的母岩区域,DFS的沉积物供给充足,DFS半径延伸较远,扇面积也较大;水文条件通过控制不同区域水动力大小影响DFS的发育,水动力较强的区域DFS的发育规模较大。     

基于Landsat时序数据的高潜水位煤矿区植被扰动分析

我国东部矿区是重要的煤粮生产复合区,由于境内地势平坦,地下潜水位高,采空区形成的沉陷大多常年积水或季节性积水,所引起的土地、生态、环境问题尤为严重。植被作为矿区生态环境的重要组成部分,因外界干扰和环境要素的变化而具有动态特征。归一化差值植被指数(NDVI)是植被生长状况遥感监测的常用指示因子,基于NDVI时间序列数据的分析可以有效揭示植被的扰动效应。以安徽淮南顾桥矿为研究对象,基于2007—2018年Landsat NDVI时间序列数据的分级统计,以及热点分析、聚类与异常值分析和剖面线分析,研究NDVI值的时空变化特征,探讨煤矿开采沉陷对周围植被的扰动效应。研究表明:2007—2018年间顾桥矿植被生长状况整体良好,但植被覆盖离散程度在增大;NDVI分布具有明显的空间聚集特征,均为“高–高”聚类和“低–低”聚类,无异常出现;受煤炭开采影响,热点区减少,冷点区增加,热点向冷点的转化主要发生在沉陷积水区、德上高速和永幸河附近;沉陷积水区周围一定范围内存在明显的植被扰动,开采初期扰动较小,随着积水区范围的增长和时间的推移,扰动范围逐渐增大,最后趋于稳定,具有时序滞后性和时空累积性。研究成果为采煤沉陷区生态影响范围的确定及生态环境的恢复治理提供了参考。