岩溶水化学时空变化影响因素研究

在分析后寨岩溶流域岩溶水水化学动态时空分布特征的基础上,研究在溶蚀作用和土地利用方式两种影响因素作用下岩溶水化学的响应特征。根据Ca2+浓度对1992—1994年后寨岩溶地下河流域上、中、下游3个代表性站点碳酸盐岩的溶蚀速率进行估算,结果表明:溶蚀速率大小受降水量和地下水径流量控制,上游溶蚀速率最大,下游溶蚀速率最小;丰水年的溶蚀速率大于枯水年。后寨岩溶地下河流域上、中、下游不同土地利用方式下,相同和不同降水入渗系数条件下,土壤淋滤到岩溶水中的K+、Na+、Cl-浓度计算结果表明:中游的土地利用方式有利于增大岩溶水中K+、Na+、Cl-的浓度,说明人类活动对岩溶水化学动态变化的影响非常大。     

典型表层岩溶泉域旱季与雨季溶蚀速率分析——以重庆金佛山水房泉流域为例

溶蚀速率是岩溶进程的重要指标。通过对重庆金佛山水房泉流域内林地、草地、灌丛3种不同土地利用类型下不同深度旱、雨季溶蚀速率的影响因素分析发现,雨季土壤的溶蚀速率大于旱季,各土层溶蚀速率的趋势表现为：林地>灌丛>草地,而旱季溶蚀速率的变化规律不是很明显;雨季林地和灌丛的平均溶蚀速率随着土层深度的增加而减小;不同土地利用类型下的土壤pH值波动较小,且随着土层深度的增加,土壤酸性趋于减弱,溶蚀速率变小;雨季土壤CO2浓度与溶蚀速率均高于旱季。     

不同施肥对北方岩溶区土壤碳酸盐矿物风化的影响

农业施肥影响土壤的理化性质, 进而影响着土壤碳酸盐化学风化动力学, 也影响着碳循环系统。通过碳酸盐 岩试片法初步研究了天然降雨条件下农业施肥对北方褐土土下 50 cm 处碳酸盐矿物化学风化的影响。结果表明, 北方褐土土下 50 cm 碳酸盐岩试片的溶蚀与沉淀现象并存, 与南方喀斯特地区相比, 其年溶蚀量与沉淀量均很小, 这主要由于北方较小的降雨量以及褐土中富含碳酸盐矿物所致。施肥对北方褐土土下 50 cm 的碳酸盐风化作用无 明显的影响, 说明褐土中硝酸驱动的碳酸盐风化的化学反应场主要集中在褐土表层 50 cm 以内, 地表 50 cm 以内碳 酸盐的化学风化过程及其对农业施肥的响应需要后续更加深入的研究。     

砂岩地区防治水土流失的一种好模式

山东省蒙阴县野店乡石泉小流域属浅山丘陵区,海拔高程为261——633米,总面积32.2平方公里,48300亩土地全部处在两山夹一谷内。44个山头,30条岭梁,39条支沟、146条支沟把整个流域分割得肢离破碎。流域内表层为棕壤所覆盖。棕壤发育于风化片麻岩、花岗岩母质的残积物和坡积物上。土壤质地粗糙,     

桂西北喀斯特丘陵区峰丛洼地小流域泥沙堆积的~(137)Cs示踪研究

西南喀斯特地区是我国生态环境最脆弱的地区之一,土壤侵蚀及其造成的石漠化已成为制约该区可持续发展最严重的生态环境问题。本文以桂西北喀斯特丘陵区环江成义屯的峰丛洼地小流域为研究对象,运用137Cs示踪技术对洼地泥沙堆积与小流域土壤流失速率进行了定量研究。结果表明,1963-2007年的44年间,洼地泥沙堆积速率和堆积模数分别为0.38 cm.a-1和51.4 t.km-2.a-1。讨论了流域土壤地面流失与洼地泥沙堆积速率的关系,认为前者应比较接近于后者,研究小流域的土壤地面流失模数为57.1 t.km-2.a-1。研究结果表明,研究区域近几十年以来的地面水土流失轻微,土壤流失速率仅为数十t.km-2.a-1。     

云南昭通喀斯特区天然水水化学性质及地质成因

为研究云南省昭通市昭通喀斯特区天然水水化学性质及其地质成因,采集9组河水样和27组裂隙水样,运用Piper三线图、阴阳离子比例法及饱和指数法,分析了昭通喀斯特区河水及裂隙水的水化学性质及主要地质因素。结果表明昭通河水与裂隙水中优势阴阳离子分别为HCO₃^-(67.3%和70.0%)与Ca²⁺(60.0%和72.1%);昭通81.6%天然水TH主要在75.0～300.0 mg/L之间。昭通天然水中含F^-量(均值0.1 mg/L)远低于中国饮用水卫生标准值(1.0 mg/L)。以碳酸盐岩为主的含水层中发育的裂隙水化学类型主要为Ca-HCO₃和Ca·Mg-HCO₃。含水层岩性控制着昭通裂隙水化学性质。昭通氟中毒区可在碳酸盐岩且岩性较为单一的含水层中找到优质水源。     

不同碳酸盐岩岩性试片的溶蚀速率研究——以三姑泉域为例

评价岩性对溶蚀速率的影响以及查清不同的溶蚀模式,有助于提高岩溶碳汇强度估算精度,对于研究全球气候变化具有重大意义。采用溶蚀试片法及称重法,在山西晋东煤炭基地南部的三姑泉域干旱-半干旱岩溶区开展4种不同岩性、不同地貌单元以及不同埋藏深度的溶蚀试验研究。结果表明:对于不同的地貌单元,随着海拔的升高,溶蚀量呈现出逐渐减小的特征;对于不同的岩性试片,溶蚀量为石炭系生物碎屑灰岩奥陶系泥灰岩奥陶系灰岩寒武系白云岩;对于不同埋藏深度的试片溶蚀量,从地上、表层到埋藏深度为0. 2 m处,溶蚀量逐渐减小;埋藏深度0. 2~0. 5 m溶蚀量增加。在酸性矿坑水的作用下,4种碳酸盐岩试片的溶蚀量显著变大。总结了区内两种溶蚀模式:水蚀过程会消耗一部分的CO2,属于碳汇过程;酸蚀过程会释放出一定量的CO2,增加了一部分碳源,这对于提高区内碳酸盐岩的碳汇强度计算精度具有重要意义。     

滇东碳酸盐岩酸不溶物含量与石漠化关系研究

通过对滇东高原碳酸盐岩的酸不溶物含量的测定,以及对各采样区石漠化程度的调查研究,发现各样区碳酸盐岩酸不溶物与其石漠化程度存在一定的负相关关系。即酸不溶物含量高的样区石漠化程度较低,反之则较高。该研究结果表明,滇东高原不同喀斯特地区,碳酸盐岩的酸不溶物含量可能是引起石漠化程度差异的重要因素之一。同时,提供了碳酸盐岩酸不溶物与上覆土壤间物源关系的证据,为滇东高原石漠化治理提供理论依据。     

福建平潭风化花岗岩原位测试及岩土参数取值研究

因风化花岗岩具有结构性强,遇水软化、常规钻探取原状土样难等特点,所以通过常规土工试验获得的风化花岗岩的抗剪强度和变形参数往往偏小很多。为了合理确定风化花岗岩的抗剪强度和变形参数,以福建平潭某工程为项目背景,对福建平潭地区具有代表性且结构性强的风化花岗岩地层开展了旁压试验、标准贯入试验、剪切波速测试和平板载荷试验等系列原位力学特性试验研究,通过相关理论对原位试验结果进行了分析研究并推算了风化花岗岩的抗剪强度和变形参数。将旁压试验计算结果与平板载荷试验及室内试验进行了对比分析和验证,发现旁压试验计算结果与平板载荷试验推算的结果较为一致且明显大于室内试验结果。研究结果表明旁压试验结果在很大程度上反映了深部风化花岗岩的原状特性,利用旁压试验结果推算风化花岗岩的抗剪强度和变形参数是合理的。针对风化花岗岩,旁压试验是值得广泛推广应用的一种原位试验手段。     

福建平潭风化花岗岩原位测试及岩土参数取值研究

因风化花岗岩具有结构性强,遇水软化、常规钻探取原状土样难等特点,所以通过常规土工试验获得的风化花岗岩的抗剪强度和变形参数往往偏小很多。为了合理确定风化花岗岩的抗剪强度和变形参数,以福建平潭某工程为项目背景,对福建平潭地区具有代表性且结构性强的风化花岗岩地层开展了旁压试验、标准贯入试验、剪切波速测试和平板载荷试验等系列原位力学特性试验研究,通过相关理论对原位试验结果进行了分析研究并推算了风化花岗岩的抗剪强度和变形参数。将旁压试验计算结果与平板载荷试验及室内试验进行了对比分析和验证,发现旁压试验计算结果与平板载荷试验推算的结果较为一致且明显大于室内试验结果。研究结果表明旁压试验结果在很大程度上反映了深部风化花岗岩的原状特性,利用旁压试验结果推算风化花岗岩的抗剪强度和变形参数是合理的。针对风化花岗岩,旁压试验是值得广泛推广应用的一种原位试验手段。     

风化花岗岩单轴损伤力学特性试验研究

为研究风化花岗岩弹性力学参数的劣化程度,选取弱风化、中风化及强风化的花岗岩进行单轴压缩力学特性试验研究。结果表明:风化作用对花岗岩力学特性有重要影响,会造成弹性参数不同程度的劣化。其中抗压强度和弹性模量随风化作用加强可大幅度降低,强风化花岗岩较之弱风化时抗压强度和弹性模量分别降低到30%和50%,而泊松比成增大趋势且可以增加至弱风化时的1.15倍。受不同风化作用的花岗岩破坏模式均为拉剪破坏,但宏观表现略有不同。根据损伤理论描述了风化花岗岩的损伤演化过程,得出风化花岗岩的相对损伤变量及损伤本构关系。该结论对指导管线穿越河床工程岩体力学及路基土工程有一定参考价值。     

新疆克孜勒河流域喀什段水化学特征及成因

在分析17组河水水样的水化学数据基础上,通过Piper三线图、主成分分析和因子分析方法对克孜勒河流域喀什段河水的水化学特征及成因进行研究,结果表明克孜勒河上游与中下游的水化学类型差异反映出蒸发岩的风化溶解是影响河流水化学组成的主导因素,而河水中含量较高的SO2-4主要来源于新近系地层中石膏岩类的风化溶解。克孜勒河流域内蒸发岩风化以石膏岩类的风化为主,盐岩类风化次之,碳酸盐岩风化贡献相对较少。区域内岩石化学风化的主要反应形式是石膏、芒硝、镁硫酸盐岩和盐岩的溶解,其次是方解石和白云石溶解,再次为钠长石溶解。     

酸污染条件下花岗岩残积土崩解特性试验研究

通过人工方法制备了不同ｐＨ值的酸性溶液污染的原状花岗岩残积土,探讨了不同ｐＨ值的酸 及浸泡时间对土的崩解特性的影响。研究表明:在同一ｐＨ值的酸作用下,花岗岩残积土在一定时间内 的崩解量随浸泡时间的增加而增加,浸泡时间越久,增加量越大;在浸泡时间相同时,花岗岩残积土在一 定时间内的崩解量随着ｐＨ值的减小而增大,且ｐＨ值越小,增加量越大;同时,在同一浸泡时间下,崩解 速度也随着ｐＨ值的减小相应增大。分析可知,双电层结构的改变和胶结物的溶蚀是花岗岩残积土加速 崩解的主要原因。     

喀斯特石漠化地区土地利用变化对水土流失的影响——以贵州省务川仡佬族苗族自治县为例

为了分析喀斯特石漠化地区土地利用、石漠化、水土流失空间分布与面积变化趋势,以石漠化现象较为严重的贵州省务川仡佬族苗族自治县为研究区,利用2000,2005,2010,2015年遥感影像获取务川县土地利用类型空间分布与估算石漠化等级空间分布,并运用修正的通用水土流失方程建立的喀斯特地区水土流失方程进行水土流失计算。结果表明:土地利用变化对石漠化与水土流失有显著影响,林地、草地面积的增加显著降低了水土流失量。务川县2000～2015年林地面积增加80.37 km~2,旱地面积减少91.69 km~2;2010～2015年重度石漠化面积减少263.73 km~2;2000～2015年微度侵蚀面积增加636.13 km~2,轻度侵蚀面积减少157.21 km~2,中度侵蚀面积减少356.28 km~2,强烈侵蚀面积减少111.23 km~2。务川县2000～2015年实施的退耕还林与石漠化治理工程使得水土流失现象有了明显的好转。     

三峡库区奉节到巴东段石漠化分布及驱动因子分析

为了解三峡库区石漠化情况,对石漠化进行定量分析奠定基础。以奉节到巴东段为例,通过RS和GIS技术获取石漠化主要影响因子,并利用改进的石漠化增强指数提取石漠化分布图;然后采用决策树C5.0算法获取变量重要性和规则集,科学、合理分析石漠化等级与各个因子之间的关系。研究认为：石漠化的产生不是某种孤立的因素造成的,而是多种因素综合作用所形成的;植被覆盖度是反映岩溶石漠化最直接的表现形态;碳酸盐含量较高的岩性对石漠化影响强烈;距居民区越近对石漠化影响愈强烈;坡度在“35°~90°”发生石漠化概率低,而坡度在“15°~35°”易发生石漠化。     

基于SEM的干湿循环蚀变花岗岩分形特征与力学特性演化规律

分形维数是对岩石裂隙、破碎程度和损伤等细观特征的定量描述,岩石的细观结构往往会对宏观强度特征产生较大的影响。为了研究干湿循环侵水对蚀变花岗岩细观特征的影响,基于电镜扫描(SEM)试验,得到了经历不同干湿循环次数的蚀变花岗岩的细观图像,并通过盒维数法计算得到各岩样的分形维数,建立基于分形维数的细观损伤演化方程;其次,通过室内单轴抗压强度和抗拉强度试验,获得不同干湿循环次数下蚀变花岗岩的力学特性。通过试验数据,得到了干湿循环次数及分形维数分别与岩石强度特性和弹性参数的关系。研究表明:岩石干湿循环次数的增加在宏观上表现为抗拉强度、单轴抗压强度以及弹性模量的减小;在细观上表现为分形维数的增大;泊松比不受此影响。分形维数将岩石细观特征量化、建立了细观和宏观的联系。研究结果可为衡量蚀变花岗岩强度特性的指标提供依据。     

降雨诱发全-强风化岩边坡浅层失稳模型试验研究

以珠江－西江经济带先行试验区典型降雨诱发型滑坡为研究对象,引入流体力学相似原理以韦伯准则作为降雨相似标准,开展了3组降雨诱发滑坡全过程物理模型试验。分析了边坡对降雨入渗的响应规律、入渗过程对边坡变形的影响、边坡破坏过程与破坏模式,初步获得华南强烈风化地区降雨诱发滑坡形成机理与成灾降雨特征:①浅层岩土体风化强烈造成的高孔隙率是试验区降雨诱发滑坡的物质基础,非饱和岩土基质吸力消散是试验区降雨诱发滑坡的本质原因,降雨入渗后特定的基质势(含水率)分布是降雨诱发滑坡的条件。②降雨诱发全风化花岗岩滑坡灾害所需累积降雨量比强风化碎屑岩小,强风化碎屑岩滑坡滑动影响范围比全风化花岗岩大。③强暴雨诱发滑坡灾害所需累积降雨量比间歇性降雨小,强暴雨更易诱发滑坡,且诱发的滑坡规模更大。     

新疆祁漫塔格地区地下水化学特征及成因分析

为了解新疆祁漫塔格地区地下水化学特征及主要离子来源,依据地下水采样调查数据,综合利用数理统计分析、Piper三线图、Gibbs图、离子比值和水文地球化学模拟等方法进行分析探讨。结果表明：研究区地下水总体呈弱碱性;地下水化学类型主要为Na-Cl·SO₄型、Na·Mg-Cl·SO₄型和Na·Mg-Cl·SO₄·HCO₃型;蒸发浓缩作用和岩石的风化溶解是影响和控制研究区地下水化学成分的首要因素,其中,岩石的风化溶解以蒸发岩(石膏和盐岩等)和硅酸盐(钾长石、钠长石、钙长石和镁长石等)的溶解为主。