A field study of the coupled effects of aquifer stratification,fluid density,and groundwater fluctuations on dispersivity assessments

A number of experimental studies have tackled the issue of solute transport parameter assessments either in the laboratory or in the field. But yet, the behavior of a plume in the field under density driven forces, is not well known due to possible development of instabilities. Some field tracer tests on the fate of plumes denser than native groundwater such as those encountered under waste disposal facilities, have pointed out the processes of sinking and splitting at the early stage of migration. The process of dispersion was widely investigated, but the range of dispersivity values obtained from either experimental tests, or numerical and theoretical calculations is still very large, even for the same type of aquifers. These discrepancies were considered to be essentially caused by soil heterogeneities and scale effects. In the meantime, studies on the influence of sinking and fingering have remained more scarce. The objective of the work is to analyze how transport parameters such as dispersivities can be affected by unstable conditions, which lead to plume sinking and fingering. A series of tracer tests were carried out to study under natural conditions, the transport of a dense chloride solution injected in a shallow two-layered aquifer. Two types of experiments were performed: in the first type, source injection was such that the plume could travel downward from one layer to the other of higher pore velocity, and in the second one, the migration took place only in the faster layer. The results suggest some new insights in the processes occurring at the early stages of a dense plume migration moving in a stratified aquifer under groundwater fluctuations, which can be summarized through the following points: (i) Above a stability criterion threshold, a fingering process and a multi modal plume transport take place, but local dispersivities can be cautiously derived, using breakthrough curves matching. (ii) When water table is subject to some cycling or rising, the plume can be significantly distorted in the transverse direction, leading to unusual values of the ratio between longitudinal and transverse dispersivities. (iii) Under stable conditions, for example in the case of straightforward injection in the faster aquifer layer, longitudinal dispersivity is greater than the transverse component as usually encountered, and the obtained transport parameters are closed to macro dispersivity values, which reach their asymptotic limit at very short distances. (iv) The classical scale effect about the varying dispersivity at short distances could be a process mainly due to the distance required for a plume stabilization.     

中东亚干旱半干旱区C3植物δ13 C值的分布 及其对气候的响应*

植物化石和土壤中的有机质碳同位素指标常用来反映古气候的变化,然而碳同位素这个指标在特定地区反映气候的定量关系缺乏检验。研究剖面选择自中国的秦岭(34°14'24″N,106°55'30″E)到蒙古人民共和国北部,接近贝加尔湖地区(51°35'08″N, 100°45'49″E)的研究剖面线,选择了3种C₃植物(Artemisia scoparia, Ajania achilleides 和 Artemisia frigida),在剖面线上沿南北方向上每隔4'到5'采取一个样点,共选取161个C₃植物茎叶样品进行了δ¹³ C值测定。同时收集了剖面线附近气象站的降水、气温等资料,用插值方法得到每个采样点的气温、降水数据。分析表明:C₃植物的δ¹³ C值分布范围为-30 ‰ ~-22 ‰ ,其平均值为-26.81 ‰ ,该平均值较全球C₃植物δ¹³ C平均值偏正。通过对比C₃植物δ¹³ C与年均温、年均降水量、生长季节的干燥度等随纬度的变化规律,发现C₃植物δ¹³ C、年均降水量、生长季节的干燥度有非常一致的变化趋势,而C₃植物δ¹³ C和年均温不具有一致性。通过一元回归分析也同样发现C₃植物δ¹³ C与年均降水量呈线性负相关关系(y=-0.0077x-24.838,n=161,R²=0.4418,p=0.01),与生长季节的干燥度呈线性正相关关系(y=0.7328x-28.806,n=161,R²=0.3685,p=0.01),而与年均温度没有明显的相关关系(y=-0.0461x-26.756,n=161,R²=0.0232,p=0.01)。在本研究区C₃植物δ¹³ C对年均降水量和生长季节的干燥度响应十分显著,而对温度的响应不明显。研究区具有明显的降水和温度的梯度分布特征,是验证植物碳同位素与气候关系的理想场所,而土壤中的有机质碳同位素与其地面上的植物碳同位素息息相关。研究也说明,在本研究区或其他气候植物组合相似的地区可以利用古土壤中的有机质碳同位素来定量或半定量地反映古气候的变化。     

青藏高原区域重磁异常的东西向分区及其构造地质特征

自从大陆整合以来作为一个整体的青藏高原继续受着印度板块向北俯冲的影响,也必定不断地改造着原各地体的结构构造,形成了高原整体意义上东西向的差异。这种差异与原本各地体的组成、结构和东西向延伸不一致。这不仅表现在南北向断裂构造跨各单个地体范围的出现,而且,逐步形成了东西的分区。这种分区突出地表现在区域重力与磁场的特征上,这不仅是局部的岩石磁性与密度变化的结果,而且是由于印度板块向北俯冲过程中,在其前缘的不同部位上经受的压力不同,以及地块的隆升与扩张作用的差异造成了高原东西各区段的地壳组分与厚度的变化。青藏高原的南北向断裂构造并非地壳上层的局部断裂,它具有深层的原因。由于印度板块向北推进的过程中不是均匀地齐头并进,而是在帕米尔高原以东的青藏高原范围内存在着推进速度和俯冲深度的差异,随着高原隆升的加剧高原本身出现断裂,自中新生代以来就存在着一定差异,所以南北向的断裂构造比目前地表见到的多些,而且具有较大的深度,Moho面的深度和地壳厚度都受南北向断裂的控制,并形成了区域重磁场的变化。同时,高原的东西向拉张作用也使南北断裂带发育加剧。     

浙江江山灯影组碳、氧同位素特征

通过测试分析了浙江江山灯影组碳酸盐岩的碳、氧同位素特征。结果显示δ^13C值在-2．11‰～2．71‰之间，底、顶部表现为负异常，主体部分比较平稳，变化频率不大。呈微弱的降低趋势；δ^18O值在-3．52‰～-8．76‰之间变化，整体比较平稳，从底到顶呈略降低的变化趋势。浙江江山碳、氧同位素的特征与国内外同期地层非常相似，具有全球可对比性，反映浙江江山地区在灯影初期海平面短暂下降，随后海洋环境相对稳定，直到灯影末期，与全球古环境发生强烈变化一样，本区海洋环境也发生了强烈变化。     

浙江浦江晚中生代埃达克质火山岩的成因

浙江浦江地区白垩纪劳村组存在一套独特的中酸性火山岩,其主量元素表现出富 Al_2O_3(>16%)和 Na_2O(4.01%～4.52%),高 Na_2O/K_2O(1.94～5.51,平均2.89),高 Sr(583～643μg/g),贫 Y(11.4～13.2μg/g)和 HREE(如 Yb=1.16～1.26μg/g),以及低(~(87)Sr/~(86)Sr)_i(0.7041～0.7043)和高ε_(Nd)(t)(0.3～2.3)。这些火山岩在元素-同位素组成上明显不同于浦江地区或区域上的晚中生代中酸性火山岩,而与现代俯冲带产出的埃达克岩类似。由于这些岩石相对于晚中生代的基性岩浆具有更低的(~(87)Sr/~(86)Sr)_i 比值,因此难以通过玄武岩浆的分离结晶或同化混染作用来解释,最有可能是地壳部分熔融的产物,在构造背景方面,目前还没有确切的证据说明区域存在晚中生代洋壳的俯冲作用,我们倾向于认为劳村组埃达克质火山岩可能为新增生玄武质地壳部分熔融的结果,其形成与区域上中生代地壳增生作用有直接的动力学联系。     

陕西马元地区铅锌矿地质特征及找矿方向

陕西马元地区铅锌矿位于扬子地台北缘碑坝隆起东南缘一带。矿化带长大于60 km,宽10~200 m,可分为南、东、北三个铅锌矿化带,已圈出了40多条铅锌矿体。其中南矿化带长大于20 km,宽20~120 m,已圈出了40多条铅锌矿体;东矿化带长大于30 km,宽20~200 m,地表已发现7条铅锌矿体;北矿化带长大于10 km,宽10~100 m。矿体一般长100~2560 m,厚0.80~10.01 m,锌品位1.05%~10.82%,铅品位0.55%~7.54%。主矿体长2560 m,厚1.46~32.53 m,平均厚约7.60 m,最厚28.40 m,锌品位1.45%~11.42%,平均4.47%。矿化带主体由震旦系灯影组白云岩组成,产于灯影组的砾状白云质角砾岩带中。矿化主要受地层和构造的控制。经预测,陕西碑坝—马元、云河—庙坝、阳平关—宽川铺—阜川、司上—镇巴、镇坪及湖北竹溪、神农架、黄陵等地区有较好的找矿前景。     

相位激发极化法应用研究

相位激发极化法是一种频率域激发极化方法,可直接测量电场电压与供电电流之间的绝对相位差。由于该方法对仪器精度要求较高,因而国内有关实际应用方面的资料相对较少。在金属矿产勘查中,目前国内大多采用时间域激发极化方法,测量岩矿石的极化率或充电率。虽然频率域激发极化法也有应用,但主要采用双频或多频测量,利用视频散率参数进行解释,野外测量工作量较大,测量精度相对较低。近几年,利用相位激发极化法在科研、生产中做了一些工作,这里介绍相位激发极化法模型试验及数据反演结果,岩矿石标本时间域(充电率)和频率域(相位)测试对比结果,以及实际应用实例及数据反演结果。应用结果表明,用相位激发极化法在矿产勘查中可以取得较好的勘察效果,并能在今后的工作中发挥更大的作用。     

风险分析实践的感悟

考虑到我国水资源短缺、水灾害频发和水环境恶化的情势,在水利建设和管理中,突出风险意识是非常必要的和十分及时的。我们多年从事风险分析实践的感悟是：水利风险模拟分析完全不同于建筑结构物的可靠度计算,更不是模拟设计洪水的淹没范围和水深,其真谛是在于如实模拟出当地的水旱灾害的不确定性,是对传统思维模式的重大的突破。有些传统理念也有必要作调整,如：工程水文学科的内涵,可持续发展的不确定性和风险分析的风险。     

山东黄泛区农村饮水安全问卷调查分析

解决农村的饮用水安全是国家“十一五”规划的重要内容之一,饮用水安全直接关系到广大人民群众的身心健康和生命安全,关系到我国农村经济的发展。结合“十一五”规划研究项目,对山东省农村饮水安全问题严重的黄泛平原区的饮水现状进行实地调研和农户问卷调查。对问卷中设计的农村饮水安全的各项内容进行统计分析,发现山东黄泛平原区存在水源中氟、砷含量严重超标,供水保证率低、农民水价格承受能力低等问题,农村饮水安全形势严峻,亟待解决。     

青岛市崂山区地质灾害气象预报预警

本文基于地质灾害递进分析理论与方法，进行了崂山区地质灾害气象预报预警探讨。崂山区地质灾害及隐患点发育的类型主要是滑坡、崩塌和泥石流。据调查，区内地质灾害及隐患点83处，其中已发生灾害17处，新的灾害隐患66处。崂山区地质灾害基础因子主要是地形坡度、地质构造、地面高程、岩体、植被、水系和坡形，诱发因：于主要是大气降水、人类工程活动和地震。大气降水是变化频繁的敏感因子。通过分析崂山区日降水量、持续累计降水量与地质环境条件、地质灾害发生频率、发生时间的关系，结合国内其他地区的分析结论，初步选定崂山区地质灾害预报预警降水量临界值，在此基础上建立了崂山区地质灾害预报预警信息系统，并以图形和表格两种形式在网上对外发布成功。通过回访调查，预报基本准确，服务效果明显，在很大程度上减轻和避免了灾害损失，有效地保护了人民生命财产的安全，促进了经济、社会的持续、稳定、健康发展。