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- 2023 年 2 期目录
Abstract: 水文地质工程地质. 2023 50(2): 0-0.
Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(2): 0-0.
PubDate: 2023-03-15
Issue No: Vol. 50, No. 2 (2023)
Authors:
韩鹏飞; 王旭升, 蒋小伟, 万力
First page: 1
Abstract: 韩鹏飞, 王旭升, 蒋小伟, 万力 大气降水的氢氧同位素含量具有高程效应，降水入渗后参与地下水循环，其高程效应如何受地下水流系统的影响转化为地下水氢氧同位素的深度效应？现有研究对于这个问题缺少定量认识。文章构建单向倾斜盆地和双峰波状盆地的稳态地下水循环理论模型，采用MODFLOW模拟剖面二维地下水流场、采用MT3DMS模拟重同位素分子的对流-弥散过程，得到地下水D和<sup<18</sup<O含量的空间分布，探讨了氢氧同位素高程效应在地下水流系统转化为深度效应的机理。结果表明：在单斜盆地，补给区大气降水D和<sup<18</sup<O含量的高程效应转化为排泄区地下水<i<δ</i<D和<i<δ</i<<sup<18</sup<O值随埋深增大而指数型衰减的深度效应；在双峰波状盆地，当含水层渗透性相对入渗强度较大时（<i<K</i<<sub<0</sub</<i<w</i<=1000），仅发育一个区域地下水流系统，在区域地下水的排泄区<i<δ</i<D和<i<δ</i<<sup<18</sup<O随埋深增大呈现S形曲线分布；当含水层渗透性相对入渗强度较小时（<i<K</i<<sub<0</sub</<i<w</i<=250），双峰波状盆地发育多个局部地下水流系统，区域地下水的排泄区<i<δ</i<D和<i<δ</i<<sup<18</sup<O随埋深增大呈现S形曲线，而局部地下水排泄区的<i<δ</i<D和<i<δ</i<<sup<18</sup<O随深度增加呈单调衰减趋势。本研究从理论上推进了地下水流系统对溶质运移影响机理的认识，揭示了氢氧同位素对地下水流系统的指示作用。 水文地质工程地质. 2023 50(2): 1-12.
Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(2): 1-12.
PubDate: 2023-03-15
DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202211053
Issue No: Vol. 50, No. 2 (2023)
- 边坡防渗增加灰沙岛地下淡水的试验与数值模拟研究
Authors:
李英豪; 韩冬梅, 曹天正, 宋献方, 蔡砥柱
First page: 13
Abstract: 李英豪, 韩冬梅, 曹天正, 宋献方, 蔡砥柱 地下淡水是支撑海岛居民生活用水保障和生态岛屿建设的重要战略资源。目前海岛淡水资源十分匮乏，鉴于我国灰沙岛的现实复杂性，亟需实施低成本、易操作且对岛礁稳定性及生态系统影响较小的增加地下淡水的措施。本研究提出了采用在海陆边坡处铺设防渗材料人为干预地下淡水体形成、增加淡水储量的措施，并通过砂箱试验和数值模拟相结合的方法在实验室尺度下分析了边坡防渗对灰沙岛淡水透镜体形成的影响，评估了不同因素在边坡防渗条件下增加地下淡水储量的效果，并以永兴岛为例定量评估了边坡防渗对地下淡水储量的影响。研究表明，边坡防渗通过改变地下水流场、增加淡水水头的方式增加了淡水储量。淡水体所需的稳定时间随之增加。在长、宽、高分别为50，5，35 cm的砂箱中，在35°的边坡处铺设14 cm长的隔水材料，淡水透镜体达到稳定后最大厚度由原有的13.7 cm增加至24.9 cm，淡水储量由561.8 cm<sup<3</sup<增加至1592.3 cm<sup<3</sup<，所需稳定时间由120 min增加至150 min。增加的淡水储量随降雨强度增加、砂体渗透系数减小、边坡防渗深度增加、防渗材料渗透系数减小而增加。若在永兴岛海陆边坡铺设2 m深的隔水材料，在未来30 a，淡水储量将由天然状态的3.4×10<sup<6</sup< m<sup<3</sup<增加至4.4×10<sup<6</sup< m<sup<3</sup<，增加原有储量的1/4。研究可为我国岛屿地下淡水科学管理、水资源安全保障提供理论支撑和实践指导。 水文地质工程地质. 2023 50(2): 13-22.
Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(2): 13-22.
PubDate: 2023-03-15
DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202204006
Issue No: Vol. 50, No. 2 (2023)
- Budyko框架下黄河流域蒸散发时空变化影响因素研究
Authors:
王亚琴; 杨巍, 邢博, 罗毅
First page: 23
Abstract: 王亚琴, 杨巍, 邢博, 罗毅 蒸散发是水循环过程中的重要环节，研究蒸散发时空变化影响因素，有利于认识区域水资源的时空分异规律。黄河流域地处干旱半干旱地区，水资源短缺且时空分布不均，水问题突出。在黄河流域分析蒸散发对变化环境的响应，揭示气候变化、植被季节性和物候变化的水文水资源效应，对地区水资源可持续发展和规划管理等具有重要的理论意义和现实意义。基于多元自适应回归样条（MARS）非参数模型，采用黄河流域内30个子流域的全球监测与模型研究组（GIMMS）制作的第三代归一化植被指数（NDVI<sub<3g</sub<）数据集、气象数据、土壤数据、土地利用/覆盖数据以及地形地貌数据，在Budyko框架下分析了水热耦合控制参数<i<ϖ</i<与环境变量因子的关联性，探讨了变化环境对流域蒸散发的影响机制。结果表明：（1）流域水平衡关系的空间变异与流域水热耦合季节性、地形地貌空间变异性、降水的季节性特征（平均暴雨深度和降水变异系数）显著相关。（2）年际尺度上：流域水热的不同步性是影响流域水平衡年际分异最重要的气候季节性指数，水热的不同步性增大，流域的蒸散比减小，产流增加；降水越集中、年内变异程度越高、降水的季节性越明显，流域蒸散比越小；植被的季节性特征是影响流域水平衡的重要因素，植被生长越强，生长季长度越长，流域的蒸散比越大，产流系数越小。（3）环境变量之间存在较强的自相关性，协同演化并作用于流域蒸散发。 水文地质工程地质. 2023 50(2): 23-33.
Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(2): 23-33.
PubDate: 2023-03-15
DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202205066
Issue No: Vol. 50, No. 2 (2023)
- 灰色理论在新乡百泉泉水流量动态分析中的应用
Authors:
李志超; 姜宝良, 潘登, 卢金阁, 王秀明
First page: 34
Abstract: 李志超, 姜宝良, 潘登, 卢金阁, 王秀明 新乡百泉具有供水、农灌、人文、旅游及生态等多种功能，研究其泉水流量动态，建立泉水流量动态预测模型，对泉域水资源评价和泉水资源保护具有重要意义。为了进一步研究新乡百泉天然状态下泉水流量动态特征、评价泉域岩溶水资源，基于1964—1978年泉水年均实测流量和泉域年均降水量资料，通过逐步回归分析，确定泉水流量的主要影响因素为前1年降水量，并建立了逐步回归模型，其回归效果显著；在逐步回归分析的基础上建立了泉水流量动态预测的GM(1, 2)模型、NSGM(1, 2)模型和GM(0, 2)模型。结果表明：1964—1978年百泉泉水流量动态主要受泉域降水控制，且泉水流量滞后降水1年，反映了天然状态下泉水动态特征。3种灰色模型的精度等级均为最高级（优）。1964—1978年百泉泉水实测流量为2.347~6.448 m³/s，平均为3.904 m<sup<3</sup</s；逐步回归模型预测值为1.882~6.383 m<sup<3</sup</s，平均为3.904 m<sup<3</sup</s；GM(1，2)模型预测值为2.327~6.448 m<sup<3</sup</s，平均为3.939 m<sup<3</sup</s；NSGM(1，2)模型预测值为2.133~6.448 m<sup<3</sup</s，平均为3.927 m<sup<3</sup</s；GM(0，2)模型预测值为1.787~6.448 m<sup<3</sup</s，平均为3.907 m<sup<3</sup</s。逐步回归模型和前述3种灰色模型的平均相对误差分别为7.794%、7.292%、7.122%、7.797%，均<10%，可用于泉水流量动态预测；其中NSGM(1，2)模型精度更高、对曲线“拐点”的拟合更好。根据4种模型预测的1964—2030年泉水流量，从保泉角度评价百泉泉域岩溶水的开采资源量不得超过1.69 m<sup<3</sup</s。研究成果可为泉水流量动态预测和泉域水资源评价提供科学依据，也可为类似地区地下水动态研究提供参考。 水文地质工程地质. 2023 50(2): 34-43.
Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(2): 34-43.
PubDate: 2023-03-15
DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202205047
Issue No: Vol. 50, No. 2 (2023)
- 弯曲岩溶管道溶质运移的尺度效应研究
Authors:
赵小二; 王正一, 武桂芝, 李琪
First page: 44
Abstract: 赵小二, 王正一, 武桂芝, 李琪 岩溶管道溶质运移的尺度效应研究对穿透曲线的正确解译非常重要，但目前针对单一弯曲管道中溶质运移尺度效应的研究仍比较缺乏。文章将岩溶管道和溶潭分别概化为透明软管和水箱，基于前期建立的水箱-管道系统（简称“管道系统”），在水箱下游设置不同长度的弯曲管道，通过示踪试验研究管道运移尺度对穿透曲线的影响，并采用暂时存储模型模拟试验曲线。结果表明：（1）随着水箱下游管道长度的增加，峰值质量浓度逐渐缓慢降低，穿透曲线上升段斜率无明显变化，穿透曲线拖尾逐渐缩短，表明运移管道长度增加对溶质运移的影响大于下游管道弯曲；（2）穿透曲线偏度系数、后段溶质羽穿透时间和溶质羽穿透时间与管道系统长度呈良好的负线性相关关系（<i<R</i<<sup<2</sup<>0.96）；（3）当对称和不对称水箱管道系统长度分别增加至154.5 m和164.3 m时，偏度系数接近0，穿透曲线分布接近对称；（4）弥散系数、存储区截面积和交换系数与管道系统长度呈良好的负线性相关关系，当对称和不对称水箱管道系统长度分别增加至159.9 m和178.1 m时，存储区截面积接近0，水箱导致的溶质运移滞后效应基本消失。研究结果对野外岩溶管道穿透曲线的解译具有一定指示作用。 水文地质工程地质. 2023 50(2): 44-53.
Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(2): 44-53.
PubDate: 2023-03-15
DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202203050
Issue No: Vol. 50, No. 2 (2023)
- 天然地应力作用下不同产状岩体裂隙渗流特性研究
Authors:
魏海; 杨升友, 张国辉, 雷红军, 许军才, 张志雄
First page: 54
Abstract: 魏海, 杨升友, 张国辉, 雷红军, 许军才, 张志雄 为了研究天然地应力作用下裂隙产状等因素对深部岩体裂隙渗流特性的影响，基于单裂隙面渗透性服从负指数变化规律，建立了三维应力作用下不同产状裂隙的渗透系数计算公式，利用Lagrange乘子法分析裂隙面产状变化对其渗透性的影响，并分析了岩体裂隙有、无充填物对其渗透性的影响及敏感性；然后，以我国大陆地区地应力统计规律为例，分析了地表以下5000 m范围内在天然地应力作用下裂隙渗透性随深度、产状的变化规律。结果表明：裂隙产状的变化对其渗流特性有明显影响，对于浅层岩体，在大主应力大致呈水平方向分布时，随着裂隙面倾角的增加，裂隙渗透系数逐渐降低；但随着深度的增加，在裂隙深度超过约200 m和裂隙面走向与大或中主应力方向大致一致时，裂隙渗透性反而会随着裂隙面倾角的增加逐渐增加，在裂隙面走向与小主应力方向垂直时增加最为明显；对于深部岩体，裂隙的渗透性很小，裂隙面产状的变化对其渗透性影响很弱；对于有充填物裂隙，岩块与充填物的弹模比和充填物泊松比的变化对裂隙渗透性的影响很小。研究结果可为深入研究我国深部岩体渗透特性变化规律提供借鉴意义。 水文地质工程地质. 2023 50(2): 54-62.
Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(2): 54-62.
PubDate: 2023-03-15
DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202111080
Issue No: Vol. 50, No. 2 (2023)
Authors:
陈梦迪; 姜振蛟, 霍晨琛
First page: 63
Abstract: 陈梦迪, 姜振蛟, 霍晨琛 砂岩型铀矿矿层渗透系数普遍具有空间非均匀性，但受试验和分析手段制约，非均匀渗透系数难以准确刻画，导致地浸采铀过程预测出现偏差，限制了地浸采铀过程精细化管控。针对该问题提出一种矿层非均匀参数分布随机表征方法，在此基础上，开展水盐耦合数值随机模拟，揭示不同渗透系数空间分布条件下，群井抽注所引起的溶浸剂储层内部迁移过程和影响范围。在内蒙古某铀矿床应用结果显示：沿区域地下水流方向渗透系数增加，有利于注入溶浸剂疏散；相反，溶浸剂易出现聚集效应。利用水位监测数据对模型边界条件进行识别与验证后，在均质假设条件下溶浸剂扩散速率为210 m<sup<2</sup</d，20 a 开采周期波及范围为1.53 km<sup<2</sup<；考虑矿层非均质性和参数不确定性，预测溶浸剂扩散速率为191~228 m<sup<2</sup</d，波及范围为1.47~1.74 km<sup<2</sup<。相比于均质假设，溶浸剂扩散速率和波及范围不确定性显著，分别为17.62%和17.65%。考虑渗透系数非均质性和不确定性，使得溶浸剂迁移转化行为预测结果更具代表性，可为合理制定地浸采铀方案提供更加可靠的依据。 水文地质工程地质. 2023 50(2): 63-72.
Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(2): 63-72.
PubDate: 2023-03-15
DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202112039
Issue No: Vol. 50, No. 2 (2023)
- 排水抗滑桩技术研究现状及展望
Authors:
王文沛; 殷跃平, 王立朝, 沈亚麒, 石鹏卿, 李瑞冬, 何清, 陈亮, 殷保国
First page: 73
Abstract: 王文沛, 殷跃平, 王立朝, 沈亚麒, 石鹏卿, 李瑞冬, 何清, 陈亮, 殷保国 排水抗滑桩技术一方面可以克服传统抗滑桩不利于坡内渗流排水这一问题，另一方面也减少了竖向排水、抗滑等结构单独施作时的开挖工程量，并可充分提供水化热散热面，确保整体结构的质量，因此成为现代滑坡防治工程中重要的技术手段，也是近年来地质灾害、水文地质及地下工程等学科持续关注的新型技术。排水抗滑桩技术涉及流体力学和固体力学，以及水动力模型、结构模型、工程地质模型等，理论体系尚不够成熟，且存在空间结构组合相对复杂、施工技术难度较大等问题，其进一步推广应用受到制约，需要开展有针对性的现状总结研究。在查阅大量国内外相关文献、专利和实际工程应用的基础上，对现有排水抗滑桩结构（抗液化桩、空心排水抗滑桩、箱型排水抗滑桩等）特征及分类进行系统归纳，发现：结构上通常与集排水结构形成“渗-集-排”抗滑组合立体结构系统，主体抗滑形式多为桩型或键型，“渗-集-排”结构通常包括透水孔、辐射状渗水孔和排水花管；通过对典型应用实例的综合分析，指出排水抗滑桩虽已具有显著提高稳定性的优势，但距离其广泛应用和多元化发展还有一定距离。据此提出目前排水抗滑桩研究中施工工艺复杂、力学性能和排水特性不明晰、抗滑稳定性计算理论不完善、平面布置优化方法待加强等是今后该领域需要关注的重要科学问题和主要发展趋势，这些科学问题的解决不仅有利于完善排水抗滑桩力学和排水理论，而且有利于提升排水抗滑桩整体应用水平。 水文地质工程地质. 2023 50(2): 73-83.
Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(2): 73-83.
PubDate: 2023-03-15
DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202206028
Issue No: Vol. 50, No. 2 (2023)
Authors:
刘甲美; 王涛, 杜建军, 陈鲲, 黄健航, 王浩杰, 阮泉泉, 冯飞
First page: 84
Abstract: 刘甲美, 王涛, 杜建军, 陈鲲, 黄健航, 王浩杰, 阮泉泉, 冯飞 强震诱发崩滑灾害可严重加剧地震灾害损失，快速评估地震诱发崩滑分布对于应急救灾工作部署具有重要意义。利用2022年9月5日泸定<i<M</i<<sub<S</sub<6.8级地震震前30 m分辨率地形数据结合1∶50万比例尺地质图，采用Newmark累积位移方法开展了泸定地震诱发崩滑灾害快速评估。结果显示：（1）地震诱发崩滑灾害较为严重，崩滑高危险区面积约为45 km<sup<2</sup<，主要分布在鲜水河断裂以西大渡河西岸近东西向支沟两岸，其中以燕子沟、磨子沟、海螺沟、飞水沟、湾东河、什月河、田湾河等崩滑危险性较高，对沟内居民及游客生命安全威胁较大，沟内公路受崩滑阻断风险较高，局部河道有被崩滑堵塞风险；（2）泸定县冷碛镇、兴隆镇、磨西镇、得妥乡等4个乡镇及石棉县田湾乡、草科乡、新民乡、先锋乡、蟹螺乡、挖角乡等6个乡镇崩滑危险性较高；（3）震中附近地区大渡河沿线省道S434和S211受崩滑阻断可能性较大；（4）贡嘎雪山一带预测地震崩滑危险性为中等，但需关注冰崩型、岩崩型高位远程灾害（链）风险。通过与震后应急排查、遥感解译等获取的地震Ⅷ度、Ⅸ度区内发生的崩滑分布对比，表明在大渡河西岸各支沟滑坡位移分析结果能够较好地反映同震滑坡的宏观分布特征，但在磨西台地边缘、大渡河干流两岸吻合程度欠佳，后续将通过提升岩性和地形等数据质量进行改进。有关成果可为震后重建规划、震后长期灾害效应分析等提供参考，同时深化了地震崩滑快速评估技术方法，地震崩滑快速评估的可靠性。 水文地质工程地质. 2023 50(2): 84-94.
Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(2): 84-94.
PubDate: 2023-03-15
DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202209057
Issue No: Vol. 50, No. 2 (2023)
- 三向地震作用下错距岩质边坡共振特性研究
Authors:
林峻岑; 严松宏, 孙纬宇, 欧尔峰
First page: 95
Abstract: 林峻岑, 严松宏, 孙纬宇, 欧尔峰 地震引发的共振往往会对边坡造成严重的破坏，直接影响边坡的抗震性能。为研究错距岩质边坡的共振特性，通过有限元软件ANSYS建立三维边坡数值模型，分析错距对边坡固有频率的影响，并使用谐响应分析对坡面各点的共振响应规律及地震作用频率对边坡应力的影响进行探讨。结果表明：（1）在不同错距条件下均有可能出现共振现象，边坡错距越大，基频越小，坡面的水平共振位移大于竖向共振位移，前坡坡面位移峰值较大，发生共振的频率比后坡小；（2）低阶和高阶固有频率被激发都可引发共振，但高阶共振位移相对较小，前坡和后坡坡面水平位移峰值表现为：坡顶>坡中>坡脚，侧坡则是：坡中>坡顶>坡脚，在高频加载条件下，边坡会出现下部动力响应大于上部的现象；（3）坡体共振时发生的破坏主要以坡脚剪切破坏为主，最大剪切应力和最大拉应力出现的位置与加载频率范围有关，前坡更容易遭受破坏，低频地震动对前坡影响较大，而高频地震动则相反。所得结论可为错距边坡进行抗震设防时确定重点加固部位提供参考。 水文地质工程地质. 2023 50(2): 95-102.
Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(2): 95-102.
PubDate: 2023-03-15
DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202206038
Issue No: Vol. 50, No. 2 (2023)
- 侏罗系中等风化泥岩地基承载力试验研究
Authors:
陈继彬; 李雪梅, 罗益斌, 冯世清, 王媛媛
First page: 103
Abstract: 陈继彬, 李雪梅, 罗益斌, 冯世清, 王媛媛 成都地区侏罗系中等风化泥岩为典型的红层软岩，工程实践表明该类岩体地基承载力的规范建议值偏低，导致该区域内高层、超高层建筑基础选型偏于保守，使得工程成本投入大、目标工期长，如何最大程度的发挥侏罗系中等风化泥岩地基承载能力还没有值得借鉴的方法。以成都地区某超高层建筑地基基础工程为例，针对侏罗系中等风化泥岩地基分别开展了9组深井平硐岩基载荷试验、17孔岩基旁压试验，利用两类试验协同分析泥岩地基承载能力及适宜的承载力特征值取值，并建立了地基承载力特征值与超声波测井试验获得的岩体特征参数的相关方程。研究结果表明：侏罗系中等风化泥岩地区，岩基平板载荷试验、旁压试验所得的地基承载力特征值相近且均较《成都地区建筑地基基础设计规范》（DB51/T 5026—2001）建议最大值大2.0~2.5倍；平板载荷试验的承压板直径、旁压试验的测试深度对中等风化泥岩地基承载力影响不显著；通过参数综合分析，进一步得出地基承载力特征值与岩体波速和岩体完整性指数分别呈幂函数、指数函数递增关系。研究成果对侏罗系中等风化泥岩地基承载力的取值具有重要的参考价值。 水文地质工程地质. 2023 50(2): 103-111.
Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(2): 103-111.
PubDate: 2023-03-15
DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202207002
Issue No: Vol. 50, No. 2 (2023)
Authors:
阮永芬; 潘继强, 胡经魁, 闫明, 郭宇航
First page: 112
Abstract: 阮永芬, 潘继强, 胡经魁, 闫明, 郭宇航 基坑开挖过程中不同部位的土体会因不同的卸荷力学行为而表现出动态的破坏特性。为研究基坑土体开挖过程中复杂的卸荷应力路径，利用TSZ-1S应力控制式三轴仪分别对湖相沉积的泥炭质土进行固结不排水及<i<K</i<<sub<0</sub<固结下的加、卸荷试验，并按侧向、轴向、轴侧向同时卸荷等不同卸荷条件制定试验方案，模拟基坑开挖过程中不同部位土体卸荷路径下的应力-应变曲线、卸荷剪切破坏时的强度及初始切线模量等的变化规律。试验结果表明：土体的应力-应变特性与应力路径密切相关，各路径下应力-应变曲线都近似呈双曲线型；卸荷剪切破坏时强度明显低于加荷破坏。对不同卸荷路径下初始切线模量（<i<E</i<<sub<i</sub<）的研究发现，<i<E</i<<sub<i</sub<受侧向卸荷影响较大，卸荷后<i<E</i<<sub<i</sub<有所提高，轴向卸荷对其影响较小。对各应力-应变曲线进行归一化处理，构建了考虑不同归一化因子的归一化方程，以该方程为基础对不同应力路径下的泥炭质土进行归一化处理，并对结果进行了验证，效果良好。本研究可为泥炭质土场地上基坑在不同卸荷路径下的变形参数和本构关系的研究提供参考。 水文地质工程地质. 2023 50(2): 112-121.
Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(2): 112-121.
PubDate: 2023-03-15
DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202206007
Issue No: Vol. 50, No. 2 (2023)
- 砂井载荷浸水试验在深层黄土湿陷性评价中的应用
Authors:
潘登丽; 胡向阳, 赵成, 严耿升, 邵生俊
First page: 122
Abstract: 潘登丽, 胡向阳, 赵成, 严耿升, 邵生俊 针对深层湿陷性黄土自重湿陷量室内试验结果不准确、测试黄土地基湿陷量的原位试验方法少等不足，基于已有的砂井浸水试验，提出了新的现场试验方法——砂井载荷浸水试验方法。其核心是井底地层在试验压力作用下沉降稳定后，利用井中砂砾石的强透水性，将水直接导入井底湿陷性黄土地层及砂井周围土体，使其快速浸水饱和，以此来测定砂井井底地层的湿陷量和砂井周围黄土的自重湿陷量。通过2组砂井载荷浸水试验，测试了不同压力和浸水条件下不同深度地层的湿陷变形，对比分析了砂井载荷浸水试验和临近场地大型试坑浸水试验，结果表明砂井载荷浸水试验的判定结果与试坑浸水试验一致，说明砂井载荷浸水试验是可行的。砂井载荷浸水试验具有周期短、费用低、场地条件要求低、用水量小等优点，适用于深层黄土湿陷性的研究，对黄土地区（尤其是深层黄土）工程的湿陷性评价有一定的参考意义。 水文地质工程地质. 2023 50(2): 122-131.
Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(2): 122-131.
PubDate: 2023-03-15
DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202206006
Issue No: Vol. 50, No. 2 (2023)
- 贵州省鸡场滑坡地下水化学特征反映的水-岩（土）作用
Authors:
刘建强; 许强, 郑光, 陈达, 王卓, 蒋金晶
First page: 132
Abstract: 刘建强, 许强, 郑光, 陈达, 王卓, 蒋金晶 滑坡体水-岩（土）作用是一种复杂的物理化学综合作用，影响坡体的稳定性，但关于目前水-岩（土）相互作用对地质灾害发生方面的影响研究仍较为薄弱。以贵州省鸡场滑坡为研究对象，分析滑坡区岩土体矿物组成和化学成分特征，结合区域内基岩裂隙水、大气降水的成分变化，利用主成分分析方法，研究鸡场滑坡水-岩（土）作用过程，并分析水岩演化作用对滑坡稳定性的影响。结果表明：（1）滑体内玄武岩的风化过程是一种机械破碎-矿物蚀变耦合的水-岩相互作用，发生在“微观-细观-宏观”3种尺度上；（2）选取前3个因子<i<Z</i<<sub<1</sub<、<i<Z</i<<sub<2</sub<、<i<Z</i<<sub<3</sub<（分别占总方差的49.365%、27.135%、15.092%）分析地下水的化学特征，主因子<i<Z</i<<sub<1</sub<反映了玄武岩原生矿物的溶蚀作用对地下水化学成分的控制作用，主因子<i<Z</i<<sub<2</sub<反映了地下水的蒸发作用与SiO<sub<2</sub<溶解度随pH变化的矿物沉淀作用，主因子<i<Z</i<<sub<3</sub<反映了地下水与岩（土）体间存在离子交换作用且主参与离子为Mg<sup<2+</sup<和K<sup<+</sup<；（3）水岩作用产物主要为伊利石、蒙皂石、绿泥石等黏土矿物，使得岩体结构面内黏土矿物含量增加，岩体劣化损伤，对滑带的形成及滑坡的解体产生重要影响。由此研究说明滑坡地下水与岩土体相互作用的主要过程能被主成分分析结果充分反映。 水文地质工程地质. 2023 50(2): 132-140.
Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(2): 132-140.
PubDate: 2023-03-15
DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202103009
Issue No: Vol. 50, No. 2 (2023)
- 典型黄土丘陵区地质灾害隐患识别与时序监测
Authors:
尹玉玲; 徐素宁, 王军, 胡克
First page: 141
Abstract: 尹玉玲, 徐素宁, 王军, 胡克 宁厦南部地区以黄土丘陵地貌为主，区内沟壑纵横，小型滑坡较为发育，地表形变监测难度大。为探索黄土丘陵区的地质灾害隐患识别方法，以宁夏回族自治区固原市泾源县为研究区，应用SBAS-InSAR技术对采集到的2016年7月—2021年5月的11期升轨L波段ALOS-2数据进行处理，得到形变速率结果。联合高分光学影像，根据形变速率、形变规模、坡度、形变区到承灾体的距离等因素进行综合分析，在泾源县共识别疑似隐患27处。经实地验证，其中22处形变迹象较明显、而且有明确的承灾体，确定为地质灾害隐患。对其中典型隐患点进行时序形变分析，发现这些区域在监测时间段内有持续显著的地表形变，最大沉降速率达到91.53 mm/a。结果表明：在黄土丘陵区，应用L波段SAR数据，采用SBAS-InSAR技术的地质灾害形变监测效果显著，联合高分辨率的光学影像数据、应用综合遥感识别的方法，在该地区地质灾害隐患识别的正确率较高，具有很好的适用性。未来可编程采集升、降轨结合的L波段数据、结合无人机LiDAR数据做更深入的研究，以进一步提高地质灾害隐患识别的准确率，为地质灾害精准防治做好技术支撑。 水文地质工程地质. 2023 50(2): 141-149.
Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(2): 141-149.
PubDate: 2023-03-15
DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202211004
Issue No: Vol. 50, No. 2 (2023)
- 承德坝上高原如意河流域地表基质调查与编图探索
Authors:
邵海; 王英男, 殷志强, 邢博, 金爱芳, 庞菊梅, 王瑞丰
First page: 150
Abstract: 邵海, 王英男, 殷志强, 邢博, 金爱芳, 庞菊梅, 王瑞丰 地表基质调查与编图是当前自然资源调查监测体系中的全新领域，但如何开展还缺乏统一的行动指南。在总结地球关键带理论和地表基质调查研究现状的基础上，充分借鉴区域地质、工程地质、第四纪地质、水文地质、环境地质等调查与编图表达方式，以承德坝上高原如意河流域为研究区，探索建立了基于地球关键带理论的地表基质调查与图件编制方法。基于野外调查结果，将如意河流域划分为玄武岩、安山岩、凝灰岩、流纹岩、冲洪积砂砾石、残坡积砂砾石、风积沙、湖积淤泥和沼积淤泥等9种地表基质类型，研究了不同类型地表基质的分布特征、调查和监测指标，编制了风积沙厚度空间分布图、地表基质与地表覆盖层耦合关系图和地表基质层图。地表基质厚度空间分布图可展布不同类型地表基质厚度的空间分布特征，地表基质与地表覆盖层耦合关系图可直观刻画地表基质的剖面结构特征和理化性质对地表覆盖生态要素的约束作用，地表基质图能系统地反映地表基质与地表覆盖层的结构、展布、特征和耦合关系。地表基质系列图件是岩-土-水-生等地球关键带多圈层交互作用在地质图上的反映。该研究可为在全国范围开展地表基质调查与编图提供参考。 水文地质工程地质. 2023 50(2): 150-159.
Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(2): 150-159.
PubDate: 2023-03-15
DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202112021
Issue No: Vol. 50, No. 2 (2023)
Authors:
张行洲; 殷乐宜, 陈坚, 周笑笑, 杨丽虎, 吴吉春, 谢月清
First page: 160
Abstract: 张行洲, 殷乐宜, 陈坚, 周笑笑, 杨丽虎, 吴吉春, 谢月清 地下水中污染物具有迁移性和扩散性，会对下游敏感受体造成威胁，目前场地地下水风险评估主要关注人体健康风险，还未能综合考虑地下水污染的整体风险，尤其是忽视了污染物迁移引起的对下游敏感受体的风险。本研究基于“源-径-汇”模型构建了考虑污染物扩散风险的场地地下水污染风险评估的指标体系与风险评估模式。在指标体系构建方面，重点考虑场地地下水的污染源、迁移路径和敏感受体3个方面。在风险评估模式方面，根据场地不同地下水污染状态开展3个层次的风险评估。基于假想的铬污染场地开展了案例分析，设置了地下水污染状态的4种情景，利用Wexler溶质运移模型计算了地下水污染羽的时空变化，并针对地下水污染的不同层次开展了风险评估。结果表明，在场地地下水污染羽未到达场地边界的2种情形中，场地地下水的风险评分分别为4.0，6.2，分别属于低风险与中风险。在场地地下水污染羽到达或超出场地边界的2种情形中，场地地下水的风险评分分别为7.0，8.8，分别属于中风险与高风险。综合而言，本研究构建的方法能够用来对场地地下水进行系统全面的评估和对比，能够根据风险结果对污染场地进行有效的分级管控，为污染场地的风险管控提供技术支撑。 水文地质工程地质. 2023 50(2): 160-170.
Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(2): 160-170.
PubDate: 2023-03-15
DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202209006
Issue No: Vol. 50, No. 2 (2023)
Authors:
张力; 赵勇胜
First page: 171
Abstract: 张力, 赵勇胜 由于工业废物的不合理排放，大量的重金属污染物Cr(VI)进入地下环境，严重威胁着人类健康和生态环境。Cr(VI)在地下水环境中高度易迁移的特性，造成其污染修复上的困难，亟待一种绿色、经济、有效的阻截方式提高地下水对Cr(VI)的阻控能力。研究利用焦亚硫酸钠原位还原地下水中的Cr(VI)，产生Cr<sup<3+</sup<作为黄原胶交联剂，形成凝胶阻截屏障，探究了各类成分对凝胶时间、黏度变化的影响及凝胶屏障对含水层的阻截效果，得到如下结论：（1）在Cr(VI)质量浓度达到200 mg/L的体系中，质量分数0.4%的黄原胶溶液在1.5 h内即可形成具有一定机械强度的凝胶；（2）凝胶具有耐盐性，适用于常见含水层，2.5~5 g/L的Na<sup<+</sup<和K<sup<+</sup<对凝胶起促进作用；（3）注入型凝胶阻截屏障能够大幅降低中砂介质的渗透系数至1×10<sup<−7</sup< cm/s，满足地下水阻截需求。注入型凝胶屏障的形成无需引入有害物质，阻截结束后注入型屏障可经生物作用自然降解，不会长期改变含水层水力条件。研究成果可为Cr(VI)污染地下水中凝胶阻截屏障的构筑提供理论基础。 水文地质工程地质. 2023 50(2): 171-177.
Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(2): 171-177.
PubDate: 2023-03-15
DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202112043
Issue No: Vol. 50, No. 2 (2023)
- 重力条件下粗糙裂隙溶蚀过程的可视化试验研究
Authors:
张子翼; 胡冉, 廖震, 陈益峰
First page: 178
Abstract: 张子翼, 胡冉, 廖震, 陈益峰 岩体裂隙的溶蚀现象广泛存在于自然过程和工程实践，重力对溶蚀过程具有重要作用。可视化观测技术是研究粗糙裂隙溶蚀机理的关键手段，然而传统的可视化技术存在裂隙粗糙壁面难以复制、溶蚀过程难以实时观测等问题。通过自主研发的粗糙裂隙溶蚀过程可视化试验平台，开展了垂直裂隙和水平裂隙在4种流量条件（0.05，0.1，0.3，1 mL/min）下的溶蚀可视化实验，研究了重力效应对溶蚀模式和溶蚀形态的影响，采用分形维数量化了不同溶蚀模式的形态学特征，最终确定了不同佩克莱数（<i<Pe</i<）条件下的突破时注液量。试验结果表明：在<i<Pe</i<≤62.1范围内，重力效应对溶蚀模式具有重要影响，垂直裂隙中的溶蚀发育为浮力主导模式和通道模式，重力效应将诱发单一、集中的溶蚀通道；而水平裂隙则统一发育为开度演变均匀、宽度较大的通道，即经典的虫洞溶蚀模式；在<i<Pe</i<数较大时（<i<Pe</i<=207.0）时，垂直裂隙和水平裂隙中的溶蚀均发育为均匀溶蚀。试验结果还证实了垂直裂隙更易发育为贯通的溶蚀通道，从而加速溶蚀突破；<i<Pe</i<=20.7时为最优注入条件，垂直裂隙的突破时注液量最小。在此条件下，垂直裂隙的突破时注液量仅为水平裂隙的1/4。建议重点关注重力效应对溶蚀过程的影响，研究结果对CO<sub<2</sub<地质封存等工程实践具有重要意义。 水文地质工程地质. 2023 50(2): 178-188.
Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(2): 178-188.
PubDate: 2023-03-15
DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202204044
Issue No: Vol. 50, No. 2 (2023)
Authors:
赵丽; 黄尚峥, 张庆, 卢宇灿, 金毅, 王心义, 邢明飞
First page: 189
Abstract: 赵丽, 黄尚峥, 张庆, 卢宇灿, 金毅, 王心义, 邢明飞 迄今为止，注入时间和静水压力对溶质在深层承压地热水中的运移规律影响研究少有报道。通过模拟35℃的低温地热环境，开展了注入时间1，2，3，4，5 h以及静水压力0，6，9 MPa条件下Cl<sup<−</sup<的运移柱模拟试验。采用CXTFIT 2. 1软件进行数值模拟，探讨了孔隙型热储砂土中Cl<sup<−</sup<的运移规律和影响因素。结果表明：在模拟的低温孔隙型热储层中，不同注入时间和静水压力下，Cl<sup<−</sup<的运移曲线均呈正态对称分布，一维对流弥散（CDE）模型也可较好地表征其穿透曲线，因此溶质扩散过程符合菲克定律。注入时间的不同，会引起Cl<sup<−</sup<的穿透曲线、运移参数发生变化，这与不同注入时间条件下溶质注入总量、柱内溶质浓度差以及分子扩散能力不同有关。在不同静水压力条件下，弥散系数从0 MPa的25.22 cm<sup<2</sup</h增加到9 MPa的36.13 cm<sup<2</sup</h，分子扩散系数、机械弥散系数以及弥散度也随之增大，因此溶质的弥散作用随静水压力的增大而增强。研究结果对于丰富地下水的溶质运移理论具有重要意义。 水文地质工程地质. 2023 50(2): 189-197.
Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(2): 189-197.
PubDate: 2023-03-15
DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202206026
Issue No: Vol. 50, No. 2 (2023)
- 地埋管换热器动态热负荷下地层温度场的解析解
Authors:
李嘉舒; 戴传山, 雷海燕, 马非
First page: 198
Abstract: 李嘉舒, 戴传山, 雷海燕, 马非 垂直地埋管换热器（borehole heat exchanger，BHE）是利用浅层地热能的主要换热装置，如何确定合理的地埋管间距对地源热泵系统（ground source heat pump system，GSHPs）的传热性能与经济性影响很大。以往工程应用中未考虑地埋管热负荷的动态变化，常采用最大延米热/冷负荷（即最不利情况下）的影响半径作为设计依据，使设计参数趋于保守，很难实现地源热泵系统的技术和经济优化，而考虑负荷变化的数值模拟方法耗时复杂，不便于工程应用。文章提出了一种在地埋管实际热冷负荷动态变化条件下，计算地埋管换热器影响半径的简单数学方法。该法首先推导了地埋管换热器在周期性热流边界条件下，井筒周围地层温度场的解析解，在此基础上将地面建筑物全年周期下的实际波动热冷负荷进行傅里叶级数近似展开，最后通过线性叠加每个周期函数对应的解析解，得到建筑物实际动态热冷负荷下的地层温度动态分布。提出的解析解实时耦合了地面建筑动态热冷负荷，计算结果接近实际应用，具有计算精度高、简单方便快捷的优点，便于在工程实际中推广应用。 水文地质工程地质. 2023 50(2): 198-206.
Citation: 水文地质工程地质. 2023 50(2): 198-206.
PubDate: 2023-03-15
DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202205040
Issue No: Vol. 50, No. 2 (2023)
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