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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

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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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

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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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

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保定平原地下水水化学特征及水质评价

人民长江 2024年

作者：叶飞左天源赵玉川张策付强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地质大学水资源与环境学院

自2014年水利部组织实施华北地下水超采综合治理工作以来，保定平原地下水位逐步回升，然而地下水化学要素及质量变化缺乏系统研究。本文以2014～2022年采集的217组保定平原浅层地下水样品为研究对象，运用数理统计分析、Piper三线图、G... 详细信息

自2014年水利部组织实施华北地下水超采综合治理工作以来，保定平原地下水位逐步回升，然而地下水化学要素及质量变化缺乏系统研究。本文以2014～2022年采集的217组保定平原浅层地下水样品为研究对象，运用数理统计分析、Piper三线图、Gibbs图及离子比例系数等方法，分析了地下水水化学特征、空间分布规律及主要控制因素，采用内梅罗指数法和模糊综合评价法对地下水质量进行了评估。结果表明：研究区地下水中阴离子以HCO3-为主，阳离子在山前冲洪积平原区（Ⅰ区）主要为Ca2+、Mg2+，冲积平原区（Ⅱ区）主要为Ca2+、Na+，自西部山前到东部平原地下水化学类型由HCO3—Ca·Mg型渐变为HCO3—Na·Ca·Mg型或HCO3—Na·Mg型；研究区地下水中Na+、Mg2+、HCO3-浓度多年间较为稳定，Ca2+、Cl-、SO42-、TDS浓度在2014～2021年波动下降，2021～2022年明显上升，水化学成分主要受岩石风化、溶滤作用和阳离子交替吸附作用影响；内梅罗指数法和模糊综合评价法Ⅲ类及以上样品占比分别为73.73%和97.24%，多年来地下水质量较为稳定。

关键词：地下水水化学特征水质评价保定平原

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华北平原水源地水文地球化学演变特征及机制

人民长江 2024年第3期55卷 59-67页

作者：汪洋朱小龙白雪山单强张旭虎田西昭河北省地质资源环境监测与保护重点实验室河北石家庄050081 河北省地质环境监测院河北石家庄050081

随着地下水的减采、南水北调补水以及河道生态补水等一系列措施,华北平原水源地地下水环境发生了较大变化。以华北平原廊坊城区水源地为例,借助统计分析、piper三线图、离子组合比等手段,分析地下水水文地球化学特征及演变机制。结果表... 详细信息

随着地下水的减采、南水北调补水以及河道生态补水等一系列措施,华北平原水源地地下水环境发生了较大变化。以华北平原廊坊城区水源地为例,借助统计分析、piper三线图、离子组合比等手段,分析地下水水文地球化学特征及演变机制。结果表明:①自水源地开采初期至强开采期,区域地下水具有较强的动力条件,地下水中水化学作用以矿物溶解作用为主,水化学类型以HCO_(3)-Na、HCO_(3)·Cl-Na型为主;南水北调后地下水动力条件相对减弱,地下水中水化学作用以阳离子交替吸附作用为主,水化学类型以HCO_(3)-Na、HCO_(3)·SO_(4)-Na型为主。②水文地球化学模拟结果显示,1974,1995,2019年地下水中矿物溶解量分别为0.17,1.43,0.21 mmol/L,水-岩相互作用呈弱-强-弱的趋势变化,研究区深层地下水的水质变化主要受萤石矿物及碳酸盐、硅酸盐矿物的溶解作用和阳离子交替吸附作用的影响,表明区域地质、水文地质条件以及人类活动等影响地下水流场,改变水岩相互作用的反应程度。研究成果可为华北平原地下水资源开发利用提供科学依据。

关键词：水源地水文地球化学特征水-岩相互作用矿物溶解作用华北平原

刈割+翻耕治理互花米草后滦南湿地大型底栖动物群落结构变化特征

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湿地科学 2024年第3期22卷 349-358页

作者：李佳骏金双李汝佳邵思慧杨文河北省地质矿产勘查开发局第五地质大队河北唐山063000 河北省地质环境监测院河北石家庄050000

以河北省滦南湿地互花米草(Spartina alterniflora)治理区作为研究区,对大型底栖动物的丰度、生物量、物种多样性和结构能质等多个生态学指标进行了分析和研究,探讨“刈割+翻耕”方法治理互花米草后潮间带大型底栖动物群落的演替特征。... 详细信息

以河北省滦南湿地互花米草(Spartina alterniflora)治理区作为研究区,对大型底栖动物的丰度、生物量、物种多样性和结构能质等多个生态学指标进行了分析和研究,探讨“刈割+翻耕”方法治理互花米草后潮间带大型底栖动物群落的演替特征。研究结果表明,经治理后,互花米草治理区大型底栖动物的丰度和生物量在6个月内逐渐恢复到光滩的水平;治理6个月后,互花米草治理区大型底栖动物的群落结构恢复到与光滩相似的状态;互花米草治理区大型底栖动物群落的物种多样性指数在治理3个月后开始增大,治理12个月后物种多样性指数超过了光滩;不同生态学指标的变化表明大型底栖动物群落的恢复和演替呈现出3个层次,分别是生物量/能质增长、多样性水平提高、结构能质增大,分别代表了大型底栖动物群落结构的构建、稳定性的增强和成熟度的增加。潮间带生态系统的恢复过程十分复杂,在评估大型底栖动物群落演替过程时,应该采用多种生态学指标全面评价生态系统的变化。

关键词：互花米草治理措施大型底栖动物生态学指标演替

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基于土壤稳定性的地质灾害发育特征研究

河北师范大学学报(自然科学版) 2024年

作者：叶莹莹孙超曹颐张娜娜韩冲河北省地质环境监测院

蔚县位于太行山、燕山、恒山交汇处,其复杂多样的地质环境导致地质灾害多发.地质灾害的发生与土体稳定性关系十分紧密,利用GIS软件的空间叠加分析方法,基于DEM及土地利用数据,根据坡度、坡向和土地利用类型构建评价指标体系,快速有效地... 详细信息

蔚县位于太行山、燕山、恒山交汇处,其复杂多样的地质环境导致地质灾害多发.地质灾害的发生与土体稳定性关系十分紧密,利用GIS软件的空间叠加分析方法,基于DEM及土地利用数据,根据坡度、坡向和土地利用类型构建评价指标体系,快速有效地评价蔚县土壤稳定性.研究表明,蔚县土壤稳定性可以划分为不稳定、较稳定和稳定区域,其中不稳定区域面积约643 km2,占县域面积的19.97%,主要位于县域南部的深山区,通过与现有崩滑流地质灾害分布对比可知,现有地质灾害中65.63%分布于该区域,与现状地质灾害高发区域基本一致.该方法简便、实用,可以对相关区域地质灾害防治提供参考.

关键词：土壤稳定性地质灾害 GIS