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强震区抗滑桩加固碎石土边坡动力响应特征与桩身损伤识别:以川青铁路九寨沟双线大桥附近工点为例

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科学技术与工程 2024年第25期24卷 10910-10920页

作者：王沛宇吕润田缪杰蔚张崇磊中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所山地灾害与地表过程重点实验室成都610299 中国科学院大学北京100049

为掌握西南强震区服役抗滑桩的地震响应特征与损伤状态,基于川青铁路位于强震区典型工点,构建了地震作用下不同损伤状态抗滑桩加固碎石土边坡三维有限差分模型,研究了坡体的加速度响应、抗滑桩结构内力变化以及桩身初始损伤对坡体动力... 详细信息

为掌握西南强震区服役抗滑桩的地震响应特征与损伤状态,基于川青铁路位于强震区典型工点,构建了地震作用下不同损伤状态抗滑桩加固碎石土边坡三维有限差分模型,研究了坡体的加速度响应、抗滑桩结构内力变化以及桩身初始损伤对坡体动力响应的影响;引入小波包能量谱法,基于桩身加速度响应数据,构建能量损伤判别指标对桩身进行损伤状态、损伤位置以及损伤程度的识别。结果表明,抗滑桩能有效降低桩身周围土体的加速度响应,坡体加速度总体表现为高程放大效应,滑面附近是桩身受力集中区域且桩身损伤会导致其抗弯、抗剪承载力下降,侧向水平位移增大,进而加剧坡体加速度响应。损伤判别指标D PERV沿桩身的分布特征能够有效识别抗滑桩的损伤位置和损伤程度,建立的桩顶残余位移、桩顶损伤指标D PERV与损伤程度三者之间的定量关系能够评估桩身相对损伤程度,为边坡工程中抗滑桩服役性能评价提供新的思路和方法。

关键词：抗滑桩地震动力响应小波包能量谱损伤识别数值模拟

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小流域拦砂坝上下游冲淤特征调查分析

长江科学院院报 2024年第5期41卷 171-178页

作者：王金水陈剑刚王喜安李向宁徐文静中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所山地灾害与地表过程重点实验室成都610299 中国科学院大学工程科学学院北京100049

极端降水诱发的泥石流具有规模大、沿程侵蚀严重、淤埋范围大等特点,需要在小流域内修建梯级拦砂坝工程进行调控。在汶川地震影响区域内选取33条典型泥石流沟道进行调查,获取了105座拦砂坝特征参数以及梯级拦砂坝作用下的沟道冲淤形态变... 详细信息

极端降水诱发的泥石流具有规模大、沿程侵蚀严重、淤埋范围大等特点,需要在小流域内修建梯级拦砂坝工程进行调控。在汶川地震影响区域内选取33条典型泥石流沟道进行调查,获取了105座拦砂坝特征参数以及梯级拦砂坝作用下的沟道冲淤形态变化,总结了拦砂坝的类型及判别方式,提出了实体坝与透过性坝的4种坝型组合模式、梯级坝的坝间距下2种回淤模式。进一步分析了梯级坝的特征模式(坝型组合模式、回淤模式)对沟道的冲淤形态(回淤坡降折减系数、冲刷深度相对系数)的影响。结果表明实体坝与透过性坝的组合模式(SO、OS模式)对沟道回淤形态影响明显,两种回淤模式中的互馈式运行模式对淤积形态影响显著,回淤相互不影响的独立运行模式下的冲刷作用更强烈。研究结果可为小流域内梯级坝的坝型选择、坝间距优化提供参考。

关键词：梯级拦砂坝坝型组合模式坝间距回淤模式冲淤形态

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乔木根径、含量和分布类型对根土复合体饱和渗透系数的影响

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土木与环境工程学报（中英文） 2024年第5期46卷 16-25页

作者：胡兵立苏立君谢奇峻中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所成都610299 中国科学院大学北京100049 中巴地球科学联合研究中心巴基斯坦伊斯兰堡

植物根系对土体的水力特性具有重要影响,但关于乔木根系对土体饱和渗透系数的定量研究缺乏。利用自制渗透实验箱,采用定水头实验方法,针对重塑根土复合体开展不同根径(1 mm≤d≤3mm、3 mm 详细信息

植物根系对土体的水力特性具有重要影响,但关于乔木根系对土体饱和渗透系数的定量研究缺乏。利用自制渗透实验箱,采用定水头实验方法,针对重塑根土复合体开展不同根径(1 mm≤d≤3mm、3 mm研究。结果表明,相同根径条件下,根土复合体的饱和渗透系数与根体积含量呈线性正相关关系,但随着根径的增加,该线性关系斜率不断降低;根土复合体饱和渗透系数与根表面积含量也存在显著的线性正相关关系,方差分析表明,该线性关系不受根径的影响;确定了根的不同分布类型(水平和竖直)下根表面积含量与其饱和渗透系数之间的线性关系;此外,研究发现,根竖直向分布时的根土复合体饱和渗透系数随根表面积含量的变化率是水平分布的1.8倍左右。研究结果表明,根的存在可以显著提高土体的饱和渗透系数,且根土的表面接触是影响其水力特性的根本原因。

关键词：根土复合体饱和渗透系数含根量根分布类型

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酸化环境对紫色母岩风化产物交换性盐基离子及其酸缓冲容量的影响

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土壤学报 2024年第1期61卷 258-271页

作者：李春培李雪汪璇刘刚才赵吉霞熊俊芬云南农业大学资源与环境学院昆明650000 中国科学院山地表生过程与生态调控重点实验室中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所成都610041 中国科学院大学北京100049

为研究酸化环境对紫色母岩风化产物交换性盐基离子及其酸缓冲容量的影响,以侏罗纪紫色岩层中的遂宁组(J3s)、沙溪庙组(J2s)和蓬莱镇组(J3p)为研究对象,设置pH分别为2.5、3.5、4.5、5.6等4个酸性环境,以及去离子水(pH=7.0)为对照处理(CK)... 详细信息

为研究酸化环境对紫色母岩风化产物交换性盐基离子及其酸缓冲容量的影响,以侏罗纪紫色岩层中的遂宁组(J3s)、沙溪庙组(J2s)和蓬莱镇组(J3p)为研究对象,设置pH分别为2.5、3.5、4.5、5.6等4个酸性环境,以及去离子水(pH=7.0)为对照处理(CK),采用循环浸泡试验和模拟淋溶试验,研究酸性环境对紫色母岩风化产物特征的影响。结果表明,通过酸化环境处理后,3组紫色母岩风化产物交换性盐基离子及其总量均随酸化环境的pH降低而减小,且3组紫色母岩风化产物的酸缓冲容量与其交换性K^(+)、Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)含量以及交换性盐基总量均呈极显著正相关关系(PMg^(2+)>Na+>K^(+)。本试验中淋溶处理下风化产物酸缓冲容量、交换性盐基离子及盐基总量低于浸泡处理。可见,丘陵地带坡面的矿物或养分的迁移以淋溶作用为主,平地的矿物或养分的迁移以浸泡作用为主。因此,酸沉降可能在一定程度上加速坡面土壤侵蚀的发生,进而导致平原化进程的加速。

关键词：紫色母岩模拟酸雨循环浸泡淋溶成土特征

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基于生态系统服务功能的伊犁河流域农业土壤质量时空变化特征

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农业资源与环境学报 2024年

作者：黄丹周明华盛响元任兵中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所山地表生过程与生态调控重点实验室中国科学院大学

分析土壤质量的时空变化特征、构建基于生态系统服务功能的土壤质量评价体系，对于确保土壤质量在维护土地生产力、环境质量以及保障人类健康等方面至关重要。本研究通过构建基于生态系统服务功能的土壤质量评价指标体系，利用土壤质量... 详细信息

分析土壤质量的时空变化特征、构建基于生态系统服务功能的土壤质量评价体系，对于确保土壤质量在维护土地生产力、环境质量以及保障人类健康等方面至关重要。本研究通过构建基于生态系统服务功能的土壤质量评价指标体系，利用土壤质量等级、土壤质量指数（SQI）以及土壤功能状况等对伊犁河流域农业土壤质量进行综合评价，并综合分析了1990—2020年土壤质量的时空变化特征。结果显示，1990—2020年伊犁河流域农业土壤质量整体向好发展，主要表现为土壤质量等级以优（土壤质量总体得分 [80， 100] ）和良（土壤质量总体得分 [60， 80) ）为主，优等级土壤占比增长31.15%；伊宁市、霍城县和霍尔果斯等市的SQI随年限增长而增加；栖息地与多样性、养分供应和循环、作物生产、碳固存以及净水与调节功能得分均有所上升，分别增长0.26、0.19、0.15、0.14和0.12。研究表明，相较于传统评价方式，本研究构建的基于生态系统服务功能的土壤质量评价体系有利于动态反映土壤质量变化和全面评价土壤功能。

关键词：生态系统服务土壤质量时空变化伊犁河流域

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金沙江流域泥石流危险性评价

地质通报 2024年

作者：孙聿卿葛永刚陈兴长曾璐梁馨月冯鑫中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室/中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院大学西南科技大学环境与资源学院

开展危险性评价是灾害多发区预警预报和防灾减灾的重要措施之一。金沙江流域主要位于金沙江-哀牢山结合带，构造背景复杂，山地灾害多发，近年来因水电工程开发建设而逐渐引起学者关注。因此，本文以金沙江流域的泥石流为对象，结合野... 详细信息

开展危险性评价是灾害多发区预警预报和防灾减灾的重要措施之一。金沙江流域主要位于金沙江-哀牢山结合带，构造背景复杂，山地灾害多发，近年来因水电工程开发建设而逐渐引起学者关注。因此，本文以金沙江流域的泥石流为对象，结合野外调查和GIS技术，获得了金沙江流域干流及主要支流中的2551条泥石流流域，并基于泥石流活动特征开展泥石流危险性评价，通过ROC检验以及空间聚类分析，完成了金沙江流域泥石流危险性区划。研究结果显示：（1）金沙江流域上游段泥石流并不活跃，以低中频为主，高频泥石流主要分布在下游段，尤以涛源镇至巧家段发育最为集中；（2）最有利于泥石流灾害形成的因素为：15～35°坡度、地震分布最密集、软硬相间的碎屑岩组中；（3）金沙江流域内中高危险泥石流占比47.48%，接近一半；（4）其中东川-巧家段的高危险区存在高聚集度，与活跃断层高度重合，物源丰富，基本受活跃断层控制。研究获得的危险性区划图可为水力水电、交通廊道等工程开发建设中规避泥石流风险、制定防灾减灾措施提供参考依据。

关键词：泥石流危险性活动特征金沙江流域

1991—2020年西藏水源涵养时空演变特征

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草业科学 2024年

作者：项巧范继辉杨紫滟中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所山地表生过程与生态调控重点实验室中国科学院大学

西藏是“亚洲水塔”的一部分，探明全球变化背景下其水源涵养量的时空演变特征，可为区域生态安全屏障构建提供支撑。本研究基于InVEST模型估算了西藏1991—2020年的水源涵养量，并探讨了关键因子的影响。结果表明：1）西藏多年平均水... 详细信息

西藏是“亚洲水塔”的一部分，探明全球变化背景下其水源涵养量的时空演变特征，可为区域生态安全屏障构建提供支撑。本研究基于InVEST模型估算了西藏1991—2020年的水源涵养量，并探讨了关键因子的影响。结果表明：1）西藏多年平均水源涵养深度为84.32 mm，呈西北低，东南高的格局；2）1991—2020年，其距平值以0.72 mm/a的速率显著（P部外，气候呈暖湿化转变，降水增幅大于蒸散发需求，主导水源涵养呈正向变化；4）草地的退化导致西藏水源涵养能力降低了21.14%，西藏草地土壤相较于林地，在缺水地区具有更强的持水能力。为了保护西藏生态安全屏障，应考虑在怒江源等区域设立保护区，并实施保护原生草原、控制人工林在缺水地区种植等措施。

关键词： InVEST 水源涵养气候变化土地利用覆被

植物根系影响土壤水分运动研究的文献计量分析

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土壤通报 2024年第4期55卷 1163-1173页

作者：刘继红崔俊芳郭晓军唐翔宇浙江农林大学林业与生物技术学院浙江杭州311300 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所四川成都610299

近年来,植物根系影响土壤水分运动的问题得到广泛关注,相关研究发展迅速已渐渐成为土壤学、水文学、水环境与水灾害等学科交叉研究的热点。本文从植物根系影响土壤水分运动入手,整理2000~2022年Web of Science核心合集与CNKI数据库中相... 详细信息

近年来,植物根系影响土壤水分运动的问题得到广泛关注,相关研究发展迅速已渐渐成为土壤学、水文学、水环境与水灾害等学科交叉研究的热点。本文从植物根系影响土壤水分运动入手,整理2000~2022年Web of Science核心合集与CNKI数据库中相关文献,计252篇,分析国内外相关研究发文现状、研究热点区域和关键词;进而围绕国内相关研究的两个热点区域(西北干旱区和西南湿润区),综述植物根系特征影响土壤水分运动研究现状与发展趋势。主要结果有:①近20来,国际和国内相关研究逐渐增多,但整体上发文量依然相对较少,Journal of Hydrology期刊成为该研究领域热门国际期刊;②国内外相关研究热点存在差异。国际期刊相关研究侧重于方法和过程研究,中文期刊相关研究则偏向于根系特征研究;③西北干旱区和西南湿润区是国内相关研究的两大热点区域,本文对上述两个地区植物根系特征及其影响土壤水分运动机制进行了分析与评述,未来相关研究应加强其研究方法和技术手段等方面的创新与发展。

关键词：植物根系土壤水分运动文献分析 Web of Science数据库 CNKI数据库

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川中丘陵区紫色土抗生素残留特征及其生态风险

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山地学报 2024年第2期42卷 164-173页

作者：周涛苏正安刘刚才谢骁健周铃中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院山地表生过程与生态调控重点实验室中国科学院大学

抗生素在表层土壤中富集，将干扰植物、土壤动物以及微生物的生长发育，威胁生态系统安全。紫色土作为长江中上游重要的农业土壤资源，其抗蚀性弱和优先流发育的特点为环境残留抗生素迁移提供了动力条件。目前相关研究多针对目标抗生素... 详细信息

抗生素在表层土壤中富集，将干扰植物、土壤动物以及微生物的生长发育，威胁生态系统安全。紫色土作为长江中上游重要的农业土壤资源，其抗蚀性弱和优先流发育的特点为环境残留抗生素迁移提供了动力条件。目前相关研究多针对目标抗生素的环境迁移行为，土壤残留抗生素的自然丰度、自然污染特征以及环境风险尚不明晰。本研究选择川中丘陵区6种典型土地利用类型（旱地、林地、果园、水田、化肥菜园和粪肥菜园）的紫色土土壤及灌溉水为研究对象，对5类11种抗生素进行残留量的测定，并利用风险商值法进行抗生素生态风险评估。结果表明：（1）土壤中检出金霉素、诺氟沙星、环丙沙星和恩诺沙星。其中，诺氟沙星、环丙沙星和恩诺沙星仅在粪肥菜园土壤中有检出，其残留量分别为5.95、3.36和6.52μg·kg-1;金霉素在粪肥菜园土壤中残留量最高，为43.00μg·kg-1。（2）灌溉水中各类抗生素含量均低于仪器检出限。（3）研究区内土壤抗生素风险商值范围为0.08～0.43,处于中低生态风险水平，但抗生素残留量均小于国际土壤生物毒性触发值(100μg·kg-1),处于相对安全的生态风险水平。（4）研究区内土壤抗生素来源可能与有机肥施用有关，通过调整施肥结构可能在一定程度上降低抗生素的环境生态风险。本研究可为川中丘陵紫色土区生态安全建设提供依据。

关键词：抗生素残留土地利用生态安全紫色土粪肥浇灌