非饱和土中水平入渗方程显式求解

在求解非饱和态土中水分入渗问题时,水力函数是体积含水率或者吸力的函数,致使其控制方程呈现出强非线性的特征,进而使得其求解变得十分困难。基于水分在土体介质中流动耗时取极值路径的选择这一假定,引入时间泛函,基于变分法原理将水平入渗问题转化为泛函极值问题。通过求解Euler–Lagrange方程,结合边界条件,得到非线性瞬态水平入渗问题的显式解析解。结合Brooks-Corey型水力函数,显式地求解出该类型非饱和态土的体积含水率发展分布规律。通过计算4种不同类型土体的水平入渗规律,将求解结果与已有结果以及数值结果进行对比,验证了该方法的有效性。结果表明:体积含水率分布与位置距离和湿润峰距离比值呈幂函数关系,指数取决于土-水特征曲线的形状参数;初始条件与边界条件会对体积含水率分布造成不同程度的影响。     

金沙江白格滑坡残留体稳定性分析与防治对策

金沙江白格滑坡在经历了2018年10月和11月的2次滑动堵江后,在其后缘仍存在K1、K2和K3等3处规模较大的残留崩滑体,并有再次失稳堵江的可能。目前关于残留体稳定性的研究还存在较大争议,多从影响因素及成因机制等方面进行定性分析,其结果依赖于评价者的经验,差异较大。在野外调查的基础上,针对白格滑坡所在区工程地质条件及其残留体变形特征,选取坡高、坡度、坡面形态、临空面、地下水出露、裂缝发育和变形等7个因素作为评价因子,基于模糊综合评判模型,运用层次分析法对白格滑坡残留体进行分区稳定性评价,并提出相应的防治对策。评价结果表明:K1与K2残留体稳定性较差;K3残留体基本稳定,与实际调查状况较吻合。研究结果可为同类型滑坡的评价与防治提供参考。     

甘肃天水地区强降雨诱发黄土-泥岩滑坡机理实验研究

在甘肃天水地区每年由降雨诱发的黄土-泥岩滑坡灾害事故很多,给当地人民生命财产造成巨大损失。为探索该类斜坡的滑动破坏过程与机理,在野外地质调查、工程地质钻探及岩土体力学测试的基础上,通过室内大型物理模型实验,研究“上部黄土+下部泥岩”二元结构类型斜坡在强降雨作用下的动态变形演化过程,揭示该类斜坡的破坏机理和破坏模式。结果表明:强降雨作用下斜坡变形破坏以滑动破坏为主,水分的作用主要表现为增加土体自重、引起土体强度降低、降低结构面的抗滑力、产生孔隙水压力及降低有效应力等几个方面,斜坡的破坏模式则主要表现为坡肩侵蚀→微裂隙产生、发展、贯通→斜坡局部滑动破坏→斜坡整体滑动破坏。研究结果对天水地区该类滑坡的早期识别有重要的参考意义,可为该类滑坡的防灾减灾提供科学依据。     

U-Pb Zircon and Re-Os Molybdenite Geochronology of theW-Mo Mineralized Region of South Qinling,China, andtheir Tectonic Implications

A W-Mo mineralized region is located along the northern margin of the South Qinling tectonic belt of China. WMo mineralization occurs mainly in Cambrian–Ordovician clastic and carbonate rocks, and the ore bodies are structurally controlled by NW–SE-and NNE–SSW-striking faults. Evidence for magmatism in the area is widespread and is dominated by intermediate–felsic intrusives or apophyses, such as the Dongjiangkou, Yanzhiba, Lanbandeng, and Sihaiping granitic bodies. Quartz-vein-type mineralization and fault-controlled skarn-type mineralization dominate the ore systems, with additional enrichment in residual deposits. At present, there are few or insufficient studies on(1) the age of mineralization,(2) the relationship between intermediate–felsic granite and W-Mo mineralization,(3) the source of ore-forming materials,and(4) the metallogenic and tectonic setting of the mineralized area. In this paper, we present geochronology results for numerous intrusive granitic bodies in the South Qinling tectonic belt. U-Pb zircon geochronology of the Lanbandeng monzogranite and Wangjiaping biotite monzogranite yields ages of 222.7 ± 2.3 and 201.9 ± 1.8 Ma, respectively. In contrast to the Late Triassic age of the Lanbandeng monzogranite, the age of the newly discovered Wangjiaping biotite monzogranite places it at the Triassic–Jurassic boundary. Re-Os molybdenite geochronology on the Qipangou W-Mo deposit yielded a model age of 199.7 ± 3.9 Ma, indicating the deposit formed in the early Yanshanian period of the Early Jurassic. Granitoid intrusions in the mineralized area are characterized by composite granite bodies that crystallized at ca.240–190 Ma. While there were multiple stages of intrusion, most occurred at 210–220 Ma, with waning magmatic activity at 200–190 Ma. The Re-Os age of molybdenite in the region is ca. 200–190 Ma, which may represent a newly discovered period of W-Mo metallogenesis that occurred during the final stages of magmatism. The heat associated with this magmatism drove ore formation and might have provided additional ore-forming components for metallogenesis(represented by the Wangjiaping biotite monzogranite). Ore materials in the mineralized area were derived from mixed crustal and mantle sources. Enrichment of the region occurred during intracontinental orogenesis in the late Indosinian–Yanshanian, subsequent to the main Indosinian collision. At this time, the tectonic environment was dominated by extension and strike-slip motion.     

西大别地区显著的新元古代岩浆热事件:变花岗岩U-Pb年代学、地球化学及Nd-Hf同位素约束

扬子陆块北缘西大别山地区变质岩系中广泛保留有新元古代岩浆岩,为厘清其原岩成因,对扬子陆块北缘大别区基底性质及新元古代构造-岩浆热事件提供约束,对其中的3处变花岗岩体(五岳山、熊店和方店)的岩石进行了年代学和地球化学分析.结果 显示,3处岩体的原岩均为变质程度较低的二长花岗岩,它们的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄分别为(742±2)Ma、(739±3) Ma和(766±4) Ma,与区域红安岩群和定远组双峰式火山沉积建造在时限上具有可对比性.在地球化学组成上,3处花岗岩均具有较高的SiO2(11.72％～15.26％)和总碱(6.40％～8.70％)含量,K2O/Na2O＞1;富集轻稀土(LaN/YbN为22.98～28.64),负Eu异常不明显,亏损Ba、Nb、Ta、P、Ti和Y元素;Nd同位素初始比值εNd(t)为-15.2～-10.6,tDM2为2.68～2.28 Ga;锆石的Hf同位素初始比值εHf(t)为-13.9～-5.1,tDM2为2.32～1.83 Ga.结合岩石矿物组成、地球化学和Nd-Hf同位素分析认为,3处变花岗岩的原岩均可能为(钙碱性)分异的Ⅰ型花岗岩,系起源于中等深度(压力)条件下的古老地壳物质的重熔.东、西大别地区广泛出露的新元古代中期(780～720 Ma)岩浆岩指示为主动大陆裂谷-拉张伸展背景下构造热事件,可能与Rodinia地幔柱活动有关.     

2019年甘肃夏河Ms5.7地震前后重力场异常特征分析

地震的孕育发生过程伴随着构造运动、物质迁移和密度变化,将引起地球重力场变化,流动重力重复观测有可能捕捉到与地震孕育有关的前兆信息,从而为中短期地震预测提供重要依据.基于南北地震带2017-2020年的流动重力观测资料,获得了甘东南地区的区域重力场时空变化图像,分析了区域重力场动态变化及其与2019年甘肃夏河Ms 5.7地震发生的关系.结果 表明:①震前测区重力异常变化等值线与临潭—宕昌断裂走向基本一致,且在震中附近出现四象限分布特征,夏河Ms5.7地震发生在重力高梯度带和四象限中心附近;②地震前后区域重力场经历了"区域性重力异常—四象限分布特征—反向变化发震"的时空演化过程;③九寨沟地震的发生可能引起附近断层区域应力场的调整,从而加速了夏河地震的发生;④区域重力场时变与临潭—宕昌断裂在空间上有较好的对应,综合分析可认为该次地震的发震断裂为临潭—宕昌断裂.     

阜阳市浅层地下水溶解性总固体近年变化特征

本文分析了阜阳市浅层地下水溶解性总固体在2013—2017年间枯、丰期的时空分布规律及与其他组分间的相互关系.结果表明,5年间该市浅层地下水TDS超标点主要分布在颍河、泉河两侧,TDS均值在枯、丰水期总体均呈现缓慢增高的趋势,丰水期数值范围年际间波动较枯水期明显,标准差亦均在缓慢增加.利用SPSS22.0软件,分析近年枯、丰水期浅层地下水的总硬度、pH、总碱度、氯化物等与TDS的相关关系,得出该市浅层地下水的pH与TDS在枯水期呈负相关关系,而在丰水期相关性不显著;总碱度、总硬度、氯化物与TDS在枯、丰水期均有极显著的正相关关系,在丰水期的相关程度(高度)高于枯水期(中度),且相关程度均为总碱度高于总硬度高于氯化物;硫酸根与TDS在丰水期呈现高度正相关.     

宁波地区空气质量及大气自净能力海陆差异对比

以镇海、奉化分别作为宁波沿海和内陆空气质量代表站。基于代表站2013-2017年污染物资料和2015年12月至2017年2月冬季激光雷达资料,对比分析宁波地区沿海和内陆站点的空气质量差异;利用NCEP的GDAS(Global Data Assimilation System)资料和ERA-Interim高分辨率再分析资料评估两地气溶胶来源及大气自净能力差异。结果表明:宁波沿海和内陆地区中度及以上污染主要集中于冬季,冬季首要污染物以PM2.5为主;镇海NO2浓度较奉化显著偏高,而两地PM2.5 和PM10 浓度差异较小。冬季镇海和奉化3km以下都存在消光系数大的气溶胶集中层,镇海3km内消光系数平均值较奉化偏高约40%。两地中度及以上污染时,镇海和奉化的气溶胶粒子主要来自宁波西北方向的内陆地区,比例分别为90%和63%,镇海地区其余10%左右来自近距离低空偏东气流的输送,而奉化地区有37%来自浙江西南部的短距离输送。冬季当宁波地区出现区域性优和中度以上污染时,浙江北部沿海分别盛行东北风和西北风,空气质量优时混合层内平均风速大于中度以上污染时。浙江省大气自净能力比值呈自西北向东南减小,宁波地区优等空气质量大气自净能力约为中度以上污染的 1.5倍。大气自净能力在不同空气质量等级下差异显著,可作为大气污染发生、发展和消退判定的参考依据。     

青海高原致灾性对流天气时空分布特征

利用2005-2016年青海高原地面观测、灾情和卫星云图等资料,对青海高原致灾性对流天气进行筛选和分类,在此基础上分析了各类致灾性对流天气的时空分布特征及与地形的关系。结果表明:(1)青海高原致灾性对流主要有雷暴、短时强降水、冰雹以及混合类四种,集中分布于高原东部。(2)地形对致灾性对流的落区、频次和强度起关键作用。雷暴多产生于山区,短时强降水和冰雹主要产生在迎风坡、河谷和地势较开阔的低地。其中,青东农区以混合类和冰雹居多,青南牧区以混合类居多,环湖与祁连地区和柴达木盆地以短时强降水居多。(3)近12 a青海高原致灾性对流整体呈波动式减少,2005-2010年(前期)致灾性对流日数和次数较多,2011-2016年(后期)显著减少,但不同类型年际变化特征略有差异。其中,冰雹和雷暴日数前期较大,后期显著减少;混合类和短时强降水日数无明显变化趋势,但前者年际波动幅度较后者大。(4)致灾性对流主要产生于5-9月,各类型均呈现典型的单峰型月分布,混合类和冰雹日数及次数的峰值均在8月,雷暴日数和次数的峰值均在6月,而短时强降水日数和次数的峰值分别在8月、7月。(5)致灾性对流集中产生于13:00至次日01:00,高峰时段(16:00-20:00)以冰雹和混合类居多,而夜间时段以短时强降水居多。     

2017年6月一次华南沿海强降水的对流性特征及热动力机制研究

在华南北部或长江流域有锋面雨带活动时,华南沿海常常会出现对流性强降水,突发性很强,给预报造成很大的困惑。文章采用多种观测资料、ERA-Interim 0.125°×0.125°逐6 h再分析资料,对2017年6月15～16日华南北部的锋面雨带及沿海强降雨过程开展分析,对比了二者降水特征与环境条件,重点探讨了该次过程华南沿海强降雨的对流触发与维持,揭示了一种由边界层风切变强迫造成涡度持续发展的动力效应。结果表明:（1）锋面雨带与华南沿海强降雨在降水特征上有显著差异,并各有特点。锋面雨带以大尺度层状云降水和弱对流性降水为主,降水强度东段弱西段强。沿海强降雨以对流性降水为主,局地性强、落区集中、强降雨持续时间长、夜发性明显。（2）水汽方程诊断发现沿海强降雨在边界层水平水汽平流项、垂直水汽输送项比锋面雨带东段具有更大量级,大气层结反映出更深厚的暖层、湿层与对流不稳定,是二者降水强度及性质差异的主要原因。（3）莲花山、峨眉嶂造成气流侧向摩擦与正面阻挡促使漯河河谷内垂直涡度发展,暖湿空气堆积上升并达到自由对流高度,触发了华南沿海最初的降水。夜间建立的西南风急流使边界层垂直风速切变增强,水平涡度倾斜部分转化为垂直涡度发展,与风速水平切变造成的垂直涡度叠加,是强降雨持续时间长的动力机制。海陆边界摩擦差异造成水平、垂直两个方向的风切变增强,共同强迫垂直涡度发展是此次强降雨过程对流维持的动力效应。（4）方程诊断表明华南沿海强降雨由对流潜热释放造成的垂直上升速度占总垂直上升速度的39%～75%,持续、稳定的对流潜热释放是强降雨持续时间长的热力驱动因素。