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廊坊平原区高氟地下水分布及形成机理

生态与农村环境学报 2024年

作者：李堃正白雪山杜垚张旭虎朱小龙靳潇锐河北省地质环境监测院河北省地质资源环境监测与保护重点实验室

为查明廊坊地区天然高氟地下水的空间分布特征及形成机制，本研究分别采集了廊坊平原区深层和浅层地下水样品76个和100个，系统分析了高氟地下水分布、地下水氟来源及富集的水文地球化学作用。结果表明，研究区深层地下水F-(中值1.47 mg... 详细信息

为查明廊坊地区天然高氟地下水的空间分布特征及形成机制，本研究分别采集了廊坊平原区深层和浅层地下水样品76个和100个，系统分析了高氟地下水分布、地下水氟来源及富集的水文地球化学作用。结果表明，研究区深层地下水F-(中值1.47 mg·L-1)略高于浅层地下水氟浓度(中值1.06 mg·L-1)，深、浅层地下水F-超标率分别为73.7%和46%。地下水中氟浓度随深度增加而增加。含水层中萤石溶解、方解石和白云石饱和沉淀有利于氟在深层地下水中的富集。偏碱性环境中含水层中F-解吸附和HCO3-竞争性吸附及阳离子交换吸附作用可进一步促进地下水中氟富集。蒸发浓缩作用对部分浅层高含氟地下水具有显著影响。

关键词：地下水氟水文地球化学分布特征廊坊平原区

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压实作用下黏土弱透水层的有机碳释放量评估

地球科学 2024年第7期49卷 2600-2613页

作者：刘锐陈娟邱文凯彭子琪马腾中国地质环境监测院北京100081 河北省地质环境监测院河北石家庄050000 中国地质大学环境学院湖北武汉430078

为定量评估压实过程中黏土弱透水层对相邻含水层的有机碳释放量,以沉湖湿地研究区钻孔沉积物的背景值为约束条件,采集表层原状淤泥开展了自然沉积和人为压实两种压实模式的物理模拟实验,建立了表征不同深度有机碳释放量差异性的数学模型... 详细信息

为定量评估压实过程中黏土弱透水层对相邻含水层的有机碳释放量,以沉湖湿地研究区钻孔沉积物的背景值为约束条件,采集表层原状淤泥开展了自然沉积和人为压实两种压实模式的物理模拟实验,建立了表征不同深度有机碳释放量差异性的数学模型.自然沉积条件下,有机碳通过矿化和相结合矿物的还原溶解随孔隙水释放;黏土层(厚度约20 m)压实释放的有机碳对下伏含水层(厚度约50~80 m)地下水的浓度贡献为6.99~11.19 mg/L,约是对流和扩散作用的3.9倍.人为压实以地面沉降为例,有机碳的浓度贡献为0.19~2.02 mg/L,高于同一时期的对流和扩散作用.黏土弱透水层的压实释水是地下水中有机碳的重要来源,在天然劣质地下水的研究中应引起重视.

关键词：黏土弱透水层孔隙水有机碳释放量评估模拟实验水文地质

基于三维裂隙网络的岩体剪切特性尺寸效应分析

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哈尔滨工业大学学报 2024年第3期56卷 9-18页

作者：宋盛渊黄迪隋佳轩陶勇马牧野李豪杰吉林大学建设工程学院长春130000 吉林省地质环境监测总站长春130000

为研究复杂裂隙岩体剪切特性的尺寸效应,以西藏怒江松塔水电站PDC3平硐为例,在现场采集裂隙信息的基础上,基于颗粒流PFC3D软件通过统计学方法及蒙特卡洛原理生成三维裂隙网络,构建等效岩体,进行大尺度直剪模拟试验得到裂隙岩体的抗剪强... 详细信息

为研究复杂裂隙岩体剪切特性的尺寸效应,以西藏怒江松塔水电站PDC3平硐为例,在现场采集裂隙信息的基础上,基于颗粒流PFC3D软件通过统计学方法及蒙特卡洛原理生成三维裂隙网络,构建等效岩体,进行大尺度直剪模拟试验得到裂隙岩体的抗剪强度、内摩擦系数及内聚力,分别研究其尺寸效应并确定不同参数下的REV尺寸,继而对相关参数和试样尺寸分别进行非线性回归拟合,探究其函数关系。结果表明:抗剪强度、内聚力及内摩擦系数随着试样尺寸的变化而趋于稳定,且不同参数得到的REV大小不同;综合分析不同参数的REV尺寸,得出研究区裂隙岩体的剪切特性REV尺寸为11 m×11 m×11 m;通过函数关系拟合,抗剪强度、内聚力和内摩擦系数与试样尺寸之间均存在指数函数关系。该成果为研究复杂裂隙岩体的力学REV以及合理确定力学参数提供了依据。

关键词：复杂裂隙岩体尺寸效应三维裂隙网络直剪模拟剪切特性

采煤沉陷区自然恢复驱动下农田土壤微生物固碳潜力的演变特征

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煤炭科学技术 2024年

作者：郝春明王彦堂易四海刘硕华北科技学院河北省地质资源环境监测与保护重点实验室河北省地质环境监测院

采煤沉陷区人工修复对土壤固碳潜力和菌群结构的影响过程已广泛关注，但自然恢复过程中农田土壤微生物固碳潜力的演变特征尚不清楚。为此，系统采集不同自然恢复时间的采煤沉陷区农田土壤样品，利用高通量测序、结构方程模型和分子生态... 详细信息

采煤沉陷区人工修复对土壤固碳潜力和菌群结构的影响过程已广泛关注，但自然恢复过程中农田土壤微生物固碳潜力的演变特征尚不清楚。为此，系统采集不同自然恢复时间的采煤沉陷区农田土壤样品，利用高通量测序、结构方程模型和分子生态网络等分析方法，分析固碳菌群结构和固碳潜力的变化。结果表明：自然恢复可帮助采煤沉陷区农田土壤理化性质和酶活性的有效恢复，自然恢复过程中农田土壤的固碳潜力主要受变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)控制。农田土壤受损程度随着自然恢复时间不断缓解，pH和有机质(SOM)含量的变化调控了过氧化氢酶(CAT)和β-葡糖苷酶(BG)活性，从而干预了Proteobacteria和Acidobacteria中的固碳基因丰度，进而影响了农田土壤固碳潜力。与未塌陷相比，自然恢复过程中随着农田土壤受损程度的缓解，固碳菌群与环境因子的分子生态网络逐渐复杂，节点变多，平均连通度和聚类系数也越高。该研究结果可为全面评估采煤沉陷区自然恢复过程中农田土壤固碳潜力的演变提供新见解，为碳中和目标实现提供科学依据。

关键词：土壤微生物结构方程模型分子生态网络固碳潜力自然恢复

区域地质灾害易发性评价的证据权法原理与实践

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地质通报 2024年第7期43卷 1255-1265页

作者：冯振陈亮王立朝侯圣山田怡帆刘明学中国地质环境监测院北京100081

在阐述证据权法概念与原理的基础上,以西北黄土高原滑坡、崩塌地质灾害高易发的兰州市区为评价区,详解基于证据权法的区域地质灾害易发性评价的技术流程,利用GIS工具,开展评价指标选取与相关性分析、证据因子权重与后验概率分析、评价... 详细信息

在阐述证据权法概念与原理的基础上,以西北黄土高原滑坡、崩塌地质灾害高易发的兰州市区为评价区,详解基于证据权法的区域地质灾害易发性评价的技术流程,利用GIS工具,开展评价指标选取与相关性分析、证据因子权重与后验概率分析、评价模型检验、易发程度评价。分析结果显示,坡度、坡向、地层岩性、断层、绿化灌溉、土地利用类型等地质灾害影响因素之间呈无相关或弱相关性,符合相互独立的要求,组成的模型ROC曲线(接受者操作特征曲线)AUC值(曲线下面积)为0.85,具有较高的预测精度。理论与实践表明,与其他统计学方法相比,证据权法同时考虑了评价指标中存在地质灾害与不存在地质灾害2种情况,避免了当地质灾害不存在时权重偏大导致结果失真的问题。证据权法结果为地质灾害发生的绝对概率,可以作为不同区域、地区的地质灾害易发程度对比的依据。

关键词：地质灾害易发性评价证据权后验概率 ROC曲线兰州

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舟曲江顶崖滑坡变形模式及发展趋势

兰州大学学报（自然科学版） 2024年第3期60卷 333-342页

作者：窦晓东王信李松甘肃省地质环境监测院兰州730050 甘肃水文地质工程地质勘察院有限责任公司兰州730020

以舟曲县江顶崖滑坡为依托,采用现场野外调查、工程地质钻孔勘探,全球导航卫星系统位移监测、无人机多期影像对比、变形历史对比、 Massflow数值模拟等方法获取滑坡变形的基本特征,分析滑坡复活机制、变形模式,再现其发展趋势及破坏范围... 详细信息

以舟曲县江顶崖滑坡为依托,采用现场野外调查、工程地质钻孔勘探,全球导航卫星系统位移监测、无人机多期影像对比、变形历史对比、 Massflow数值模拟等方法获取滑坡变形的基本特征,分析滑坡复活机制、变形模式,再现其发展趋势及破坏范围.结果表明,江顶崖滑坡主要由降雨、江水冲刷诱发,降雨入渗在滑带处形成饱水带,软化、浸润滑面,导致滑带炭质板岩抗剪强度持续降低;江水冲蚀导致滑坡前缘失去支撑,最终诱发滑坡失稳;江顶崖滑坡拉裂滑动后后壁及侧壁出现“环状”灰黑色炭质板岩,中部形成洼地及平台,中前部出现多条鼓胀拉裂缝及剪切裂缝,前部形成多条放射状裂缝,滑体挤压白龙江河道,导致河道局部宽度不足5 m;江顶崖滑坡前部滑体滑动导致后部滑体失去支撑,加上后部滑体重力作用,导致局部复活,变形模式为前部牵引-后部推移的复合式破坏;数值模拟发现在不利工况下,滑坡堆积体将堵塞白龙江,形成18 m厚的堰塞体,并在滑坡上游形成6.6 km的回水淹没区,对上游南峪村、虎家崖村、安子坪村等村庄构成严重威胁,潜在危害大.

关键词：变形模式发展趋势数值模拟动力过程江顶崖滑坡

太行山河北段“23•7”强降雨引发的地质灾害规律研究

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中国地质灾害与防治学报 2024年第2期35卷 55-65页

作者：顾福计钱龙王梦洁沈荣辉李朦王立峰闫国芹河北省地质环境监测院/河北省地质资源环境监测与保护重点实验室河北石家庄050021

强降雨是引发地质灾害的主要因素。中国北方地区目前多侧重短时强降雨引发地质灾害方面的研究,对区域性极端降水条件下地质灾害特征规律方面研究尚存在不足。基于“23•7”强降雨引发的地质灾害样本分析,研究了太行山河北段地质灾害发生... 详细信息

强降雨是引发地质灾害的主要因素。中国北方地区目前多侧重短时强降雨引发地质灾害方面的研究,对区域性极端降水条件下地质灾害特征规律方面研究尚存在不足。基于“23•7”强降雨引发的地质灾害样本分析,研究了太行山河北段地质灾害发生的规律特征。结果表明:(1)地质灾害呈现出多发、群发性态势,发生数量达历史新高,类型以崩塌、滑坡、泥石流为主,激发新的地质灾害明显增多;(2)地质灾害发生时空范围与强降雨区域高度吻合,太行山南段和北段呈现差异性分布;(3)泥石流造成的损失最大,坡面型泥石流明显多发,松散物覆盖型滑坡多发易发。研究结果可为极端降水条件下地质灾害防范提供参考。

关键词：杜苏芮极端降水地质灾害特征规律太行山

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广东省暴雨型浅层滑坡灾害动力预警模型与气象风险预警研究

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中国地质灾害与防治学报 2024年第2期35卷 30-39页

作者：魏平新郑志文周志华李秀娟廖忠浈刘任鸿广东省地质环境监测总站广东广州510510

针对县级地质灾害气象风险预警面临的精度及模型建设问题,根据广东省地质灾害主要发生在坡面残坡积浅表层的突出特点,通过对典型地质灾害进行物理模拟试验和数值模拟,研究广东省浅表层斜坡失稳发生机理。研究表明:边坡在暴雨条件下,斜... 详细信息

针对县级地质灾害气象风险预警面临的精度及模型建设问题,根据广东省地质灾害主要发生在坡面残坡积浅表层的突出特点,通过对典型地质灾害进行物理模拟试验和数值模拟,研究广东省浅表层斜坡失稳发生机理。研究表明:边坡在暴雨条件下,斜坡岩土体容易在浅表层首先造成失稳,影响因素主要有降雨量、降雨历时、土体类别和坡体结构等因素。由此,对研究区划分斜坡单元,按各斜坡单元的坡长、坡度、岩土类型、分层及其关键物理力学参数开展斜坡单元概化分类,并将Green-Ampt降雨入渗模型和无限边坡稳定性评价方法相结合,优化构建了动力学斜坡稳定性评价模型。结合龙川县贝岭镇流域应用实例,初步探索了坡面单元尺度下地质灾害气象风险预警斜坡失稳动力学预警技术,可为广东省开展以斜坡单元预警为主要方式的县级地质灾害气象风险预警提供支撑。

关键词：浅层滑坡灾害气象风险预警动力预警模型坡面单元数值模型概化分类

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基于室内模型试验的深层堆积层古滑坡破坏机理

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兰州大学学报（自然科学版） 2024年第2期60卷 235-242,247页

作者：窦晓东杨校辉强远文王信甘肃省地质环境监测院兰州730050 兰州理工大学土木工程学院兰州730050

采用物理模型试验、理论分析及有限元数值模拟等,研究滑坡的变形破坏机理.结果表明,50 mm/h降雨条件下滑坡下部首先出现裂缝,随着降雨持续,裂缝向滑坡中部延伸,前缘局部垮塌,滑坡后缘地形坡度转折处相继出现横向裂缝;滑坡前部降雨入渗... 详细信息

采用物理模型试验、理论分析及有限元数值模拟等,研究滑坡的变形破坏机理.结果表明,50 mm/h降雨条件下滑坡下部首先出现裂缝,随着降雨持续,裂缝向滑坡中部延伸,前缘局部垮塌,滑坡后缘地形坡度转折处相继出现横向裂缝;滑坡前部降雨入渗速度为5.56×10^(-4) cm/s,滑坡下部裂缝形成后,降雨沿裂缝优势入渗浸润、软化滑带,导致滑带土抗剪强度降低,滑坡发生牵引式破坏;降雨2 h后,滑坡上部滑带土压力开始持续减小,表明滑带土抗剪强度降低至滑坡滑动的临界值,导致滑坡上部沿滑带处发生整体推移式蠕滑变形.滑坡破坏机理为初始降雨,坡表入渗较慢,主要以孔隙流入渗为主,由于裂缝的存在导致降雨迅速入渗,在碎石土与炭质板岩碎屑接触面形成饱水带,增加滑坡内部孔隙水压,降低滑带土炭质板岩抗剪强度,导致抗滑力减小而复活.

关键词：深层堆积层古滑坡降雨室内模型试验破坏机理江顶崖