喀斯特山区浅层地下水的季节变化特征及影响因素——以普定后寨河为例

以贵州中部喀斯特山区普定县后寨河流域浅层地下水为研究对象,对浅层地下水的季节变化特征及影响因素进行分析。结果表明:在喀斯特山区,浅层地下水主要阴离子为HCO3-、SO42-、Cl-,分别占总离子含量的53%、15%、3%,主要阳离子为Ca2+和Mg2+,占总离子含量的19%和6%,水化学类型为HCO3-Ca型水,pH为7.51～8.23,呈微碱性;浅层地下水具有明显的季节变化特征,HCO3-、Na+、NO3--N、Ca2+、TP的季节差异显著（P<0.05）,K+、Mg2+、Cl-、TN、NH4+-N、SO42-不同季节之间存在差异,但未达显著水平。喀斯特山区,浅层地下水化学性质主要由地层岩性决定,对农业活动、居民生活活动响应敏感,其中以农业活动最为显著,居民生活活动次之。喀斯特山区居民的农业活动和人为干扰使得浅层地下水中氮、磷质量浓度升高,明显影响水质。      

南通主城区浅层地温能赋存特征

通过对地质、钻探、岩土体热物性参数测试等资料的研究,结合勘查技术方法和对已有资料的二次开发,基本查明了南通地区浅层地温能赋存条件和岩土体的热物理参数变化规律。借助多元统计分析软件SPSS和办公软件Excel,采用数理统计方法对岩土体热物性参数的变化进行分析。结果表明,区内第四系松散岩土体的热导率变化受岩性及物理性质影响大,与深度关系不大。研究成果可作为开展浅层地温能资源评价和开发利用适宜性分区的依据。     

河南省城市浅层地温场特征及影响因素分析

本文在大量钻孔测温资料的基础上,系统分析了河南省城市浅层地温场分布特征,分析了不同地貌类型城市恒温带特征。全区地下水恒温带深度平均深度24.8m,温度一般15.5℃~17.5℃;冲积平原区松散层恒温带深度最浅、温度最高,内陆河谷盆地区松散层恒温带深度最深、温度最低。近山前地带基岩浅埋区,地温梯度低;沿深大断裂带和构造隆(凸)起区,地温梯度高;济源—商丘断裂的新乡—延津段、内黄凸起和通许凸起地温梯度高。通过分析地温增温率特征和地温恢复能力,得出颗粒越粗地温恢复能力K值较大,富水性越强、水力坡度越大K值越大。对影响浅层地温场的多种因素的系统研究表明,该区浅层地温场受城市、人类活动、地下水流场、地下水埋深、构造、地下水补给、排泄等因素影响明显。     

安徽浅层岩土体热物性特征及其影响因素

在安徽不同地质条件区开展钻探取样和现场测试,对比分析了岩土体室内和现场测试的热导率结果,地层的热导率会随着固结程度的变好而增大,室内与现场测试结果也具有较好的相关性,地下水动力条件、人类活动会对现场测试结果产生一定的影响。同时针对地埋管型地源热泵系统的不同设计阶段,提出了获取热导率的方法建议,促进了合理开发利用浅层地热能资源。     

新疆地区夏季多层土壤温度分布及其近45年的变化特征

利用覆盖新疆地区87个站点1961～2005年的资料,对新疆地区夏季的多层土壤温度进行了系统分析,并对降水量、日照时数和地面气温3个对地温扰动较大的气象因子进行相关分析。结果表明：（1）新疆地区夏季地温的空间分布特征表现为南疆高于北疆,平原高于山区。浅层土壤大部分地区有较高的地温,最高值达到38℃以上。深层土壤温度分布较低,其中北部的地温只有15℃左右。新疆南部和北疆的准格尔盆地地区有较大的深层-浅层地温较差分布,而天山附近和北疆的山地地区地温较差分布均较小;（2）地面温度45年来经历了20世纪60年代到70年代中期的下降,20世纪70年代中期到80年代初的较快增温,以及20世纪80年代以后的缓慢下降的3个阶段。地面温度（0 cm）在1978年左右有突变现象,其他层次的土壤温度年际变化没有明显的突变特征;（3）40 cm以上新疆地区夏季土壤温度梯度经历了20世纪60年代到70年代中期的下降,20世纪70年代中期到80年代初的较快增长以及20世纪80年代以后的缓慢下降过程,其中20世纪80年代较快增长时期的增长率达到0.0176℃cm–1 a–1。而且MK方法检验表明,1978年以后,新疆地区夏季土壤温度梯度增大趋势显著;（4）多层土壤温度的年际变化与降水量成负相关关系,与日照时数和地面气温主要成正相关关系。3个气象因子与多层地温的相关关系从高到底的排列为：地面气温、降水量、日照时数,而且浅层地温高于深层地温。     

CSAMT和浅层地震在松辽盆地西南部铀矿勘查中的应用

浅层地震反射波法和可控源音频大地电磁测量在铀矿勘查中各有优缺点。为了提高矿勘查提的效率,本文介绍了以可控源音频大地测量(CSAMT)为主、浅层地震反射波法为辅的综合物探方法在松辽盆地西南部铀矿勘查中的应用实例。通过CSAMT和浅层地震联合测量解释两条控盆断裂,查明四方台组和明水组顶底界面埋深约200～400m,呈椭圆形北东向分布,由盆地边部向凹陷中心地层由薄变厚;工作区基底埋深约700～1000m,呈宽缓波浪状展布;并对两种方法进行了对比分析:当勘探深度大于700m时,浅层地震反射波法对地层划分、查明基底埋深和基底断裂效果更好。经钻孔验证表明,合理利用CSAMT与浅层地震联合方法在松辽盆地西南部铀矿找矿工作中具有可靠、经济的优势,具有较强的应用价值。     

水流拖曳力对斜坡浅层土稳定性的影响分析

为研究强降雨条件下地表径流和裂隙水流的拖曳力作用对斜坡稳定性的影响,建立斜坡地表径流和地下水渗流耦合分析模型。采用Navier-Stokes方程描述地表径流和裂隙水流,Brinkman-extended Darcy方程描述土体和岩石中的渗流,并根据不同介质交界面处流速相等及剪应力连续的边界条件,推求各介质中的流速分布。应用Newton内摩擦定律求得水流对斜坡产生的拖曳力,进而将拖曳力嵌入刚体极限平衡理论对斜坡稳定性进行分析。典型斜坡实例计算结果表明,当未考虑拖曳力效应时,斜坡的安全系数为1.164,考虑水流对斜坡土体产生拖曳力效应时,斜坡的安全系数为1.089,斜坡安全系数降低了6.44%。这表明拖曳力作用对斜坡的稳定性存在不利影响,斜坡土体在近乎临界稳定状态下拖曳力将对斜坡失稳起到决定性作用。最后分别讨论了考虑拖曳力和不考虑拖曳力情况下斜坡的安全系数与径流水深、斜坡倾角、土层厚度之间的关系。分析表明,在其他条件相似的条件下,斜坡越陡,斜坡土体的安全系数下降越明显;斜坡安全系数随着斜坡倾角增加而不断降低,随着土层厚度的增加而不断降低。     

太行山前平原浅层地下水污染的分子生物学响应特征——以滹沱河流域为例

分子生物学技术是地下水污染研究的前沿技术,常用于场地尺度,区域尺度罕见。以太行山前平原滹沱河流域的典型浅层地下水为研究对象,沿河布点采样67组,采用高通量测序技术,测定样品16S rDNA基因序列,以化学需氧量、硝酸盐、溶解性总固体为环境因子,分析与污染相关的微生物种群结构响应及功能性指示菌属。结果显示:采用累积概率分布法将样品分为背景(B)、硝酸盐污染(N)、有机污染(Y)3组,该分类阈值与地下水质量标准的Ⅲ类水阈值可较好对应;微生物群落丰富度为B组N组Y组,有机污染使微生物种群趋于单一,且与背景差异更大。有机污染功能性指示菌属为Acinetobacter,硝酸盐污染为Nitrospira。以上形成的分子生物学响应特征研究方法可为区域调查及修复提供技术方法理论依据。     

湘西陈溪峪滑坡变形机理及稳定性评价

浅层滑坡在我国广泛分布,但在区域范围内分布规律性较差,且具有突发性、隐蔽性和破坏性强等特点。湘西武陵山区地质条件复杂、降雨丰沛、人类工程活动强烈,突发性地质灾害频发,尤以降雨诱发的浅层滑坡为主。文章以湘西地区慈利县陈溪峪滑坡为例,开展了降雨量、基质吸力、地下水位和地表变形等的监测;结合滑坡的现场调查及监测成果,分析滑坡的形成条件和变形机理;在此基础上,考虑基质吸力对边坡稳定性的贡献,将强度折减有限元法推广到非饱和土边坡,计算得到了不同降雨工况下滑坡稳定性。结果表明:当强降雨降落到滑坡体上时,坡内基质吸力值均迅速减小,直至一定值后（9.5 kPa左右）不再变化;坡内地下水位受季节性降雨影响显著,短时强降雨引起地下水变化幅度不如长时间降雨对地下水位造成的影响大;陈溪峪滑坡的地质力学成因为蠕滑推移式土质滑坡,运动形式为沿基覆界面的浅层滑坡;短时强降雨是诱发滑坡变形的最关键因素。陈溪峪滑坡在持续降雨条件下的降雨量预警值约为280 mm,在短时强降雨条件下的降雨强度预警值约为240 mm/d。     

基于TRIGRS模型的浅层滑坡稳定性分析

采用基于网格的瞬态降雨入渗(TRIGRS)模型,以滑坡灾害频发的陕南安康市东部巴山东段白河县为研究区,探讨模型适用性及不同降雨条件下边坡稳定性空间分布规律。根据中国土壤分布图并结合已有研究,选取模拟所需的水土力学参数。将模拟所得研究区稳定性分布图与实际滑坡目录对比分析进行TRIGRS模型精度评估,分别模拟连阴雨和短时间强降雨两种降雨情景,探讨研究区边坡稳定性空间分布规律,结果表明:1)TRIGRS模型在模拟预测降雨诱发型浅层滑坡时,结合受试者特征ROC曲线进行精度评估,曲线下面积为0.752,说明此模型在白河县进行滑坡模拟时具有一定的合理性与准确性,能反应该地区滑坡灾害的空间分布特征;2)连阴雨情景模拟下,极不稳定区域主要集中在北部低山地貌区,以冷水镇和麻虎镇为主,随降雨历时增加向东部和南部增多,西部仓上镇、西营镇和双丰镇的极不稳定区域面积较少,能承受长时间连续性降雨。短时间强降雨对边坡稳定性的影响更为直接,极不稳定区域随降雨强度增大而增加,以冷水镇和麻虎镇为主要防范区域。结合地形分析,极陡峭区域边坡稳定性最差,无法承受持续性降雨和高强度降雨,较陡峭区域更易受到降雨历时和降雨强度的影响,而平缓区域则能承受长时间及高强度的降雨;3)TRIGRS模型根据不同降雨条件预测易发生滑坡灾害的区域,为滑坡实时预报警系统提供了新的可能方法。