黄土水敏性及水致黄土滑坡研究现状与展望

黄土是具有"水敏性"的特殊土,水是诱发黄土滑坡最积极的因素,黄土水敏性的力学机制及致滑机理已成为黄土地区生态文明建设中迫切需要解决的重大基础问题。本文在搜集大量文献的基础上,将黄土水敏性及水致黄土滑坡研究现状按照黄土水敏性、考虑优势通道的黄土斜坡水分运移规律和刻画方法、水致黄土滑坡失稳力学机制、基于水的黄土滑坡防控关键技术共四方面内容加以总结归纳。建议明确黄土水敏性的概念和内容,以黄土水敏性力学本质为突破口,研究建立基于吸应力理论的黄土水敏性参数和指标体系,开展考虑优势入渗的黄土斜坡稳定性有限元分析,并建立一套基于水的水致黄土滑坡风险防控关键技术体系。     

咸淡水界面上含水介质的水敏感性研究

在野外水文地质调查的基础上,采集大沽河下游咸水入侵区砂样,通过室内渗流柱咸淡水驱替试验,分别研究了盐度突变和渐变条件下咸淡水界面上含水介质的水敏感性.研究结果表明,在盐度突变条件下含水多孔介质的渗透系数下降了50.0%,而在盐度渐变条件下渗透系数只下降了25.1%,溶液盐浓度递减速率越快则渗透性降低程度越大;随着渗透时间的延长,渗透系数可降低1～3个数量级,且渗透性的降低具有不可逆性.另外,本区渗透性发生变化主要是由伊利石、高岭石和绿泥石这些非膨胀性粘粒在渗流柱内迁移和沉积引起的.     

滨海地带地下水面与咸淡水界面伴随潮汐变化规律的研究(Ⅱ)数值仿真模拟的咸淡水界面伴随着潮汐波动的变化规律

采用二维数值仿真的手法,系统的探讨了存在于非平坦的不透水层上的海岸带含水层的天然地下水面、咸淡水界面伴随着潮汐波动而变化的规律.即伴随着潮汐的波动,天然地下水面和咸淡水界面振动的振幅及其之间的相位差的大小不但与不透水层的形状有关,而且还与天然地下水面的水力坡度、含水层的渗透系数及不透水层形状变动的幅度有关.     

滨海地带地下水面与咸淡水界面伴随潮汐变化规律的研究（Ⅱ）数值仿真模拟的成淡水界面伴随着潮汐波动的变化规律

采用二维数值仿真的手法,系统的探讨了存在于非平坦的不透水层上的海岸带含水层的天然地下水面、咸淡水界面伴随着潮汐波动而变化的规律。即伴随着潮汐的波动,天然地下水面和咸淡水界面振动的振幅及其之间的相位差的大小不但与不透水层的形状有关,而且还与天然地下水面的水力坡度、含水层的渗透系数及不透水层形状变动的幅度有关。     

滨海地带地下水面与咸淡水界面伴随着潮汐波动而变化的规律的探讨研究(Ⅰ)二维数值仿真数学模型的建立及其效度的验证

在研究海岸带广泛存在的凸凹不平的不透水层的几何及地质特性的基础上,结合地下水渗流运动的特征,运用数理分析的手法,建立了不同于以往的模拟海岸带含水层咸淡水界面变动规律的二维数值仿真数学模型.其后,通过与实验数据的对比验证了其效度.     

太湖水-气界面CO2交换通量观测研究

基于2003-01～2005-06利用静态箱法对太湖水-气界面CO2交换通量的观测,对太湖水-气界面交换通量的变化特征进行了分析研究.结果表明:太湖水-气界面CO2交换通量存在明显的日变化,春、夏、秋、冬4季日平均通量分别为-0.79 mg/(m2·h)、-4.89 mg/(m2·h)、-4.06 mg/(m2·h)和-2.56 mg/(m2·h),太湖均是CO2的汇.一般污染越重的区域,CO2通量值越大.藻型湖区水-气界面CO2交换通量季节变化不明显,草型湖区水-气界面CO2交换通量季节变化很明显,夏秋季高,冬春季低.CO2通量变化的可能相关因子还有天气情况、太阳辐射、风速及水温、pH、TA、Chla、TC、TN和TP等.     

甲基对硫磷在水-气界面挥发的动力学研究

研究了挥发时间、温度和气流量对农药甲基对硫磷在水-气界面挥发行为的影响.研究结果表明,随着温度升高、气流量增大甲基对硫磷挥发量明显增大,温度和气流量是影响甲基对硫磷挥发的主要因素;挥发时间在0～8 h内甲基对硫磷挥发量的变化较大,8h之后甲基对硫磷的挥发量基本不变化.研究了农药甲基对硫磷在水-气界面的挥发动力学.建立了甲基对硫磷在水-气界面挥发的动力学模型,模型计算所得的预测值与实测值基本吻合,相对误差≤5%,表明可用该动力学模型来预测甲基对硫磷在水-气界面的挥发行为.     

不同溶解氧条件下沉积物-水体系磷循环

磷是控制富营养化水平和水环境演变的关键元素.沉积物-间隙水体系是影响近海水体磷循环的主要界面,而上覆水溶解氧（DO）则是影响这一界面磷转化行为和界面通量的控制因子.针对近海环境特征,利用沉积物多管培养装置进行室内实验和动力学过程研究,探讨了DO变化对沉积物-间隙水体系磷的赋存形态、转化和释放的影响.结果表明,上覆水DO变化对沉积物-水界面溶解态活性磷酸盐（DRP）交换通量有显著的影响,低氧条件下沉积物具有较富氧和无氧更高的DRP交换通量;富氧条件下沉积物中总磷在表层富集量最高,具有较高的保存能力,低氧和无氧状态下沉积物对磷的保存能力降低;低氧条件下沉积物中铁结合磷的还原溶解和有机质的矿化是水体的主要磷源.在不同DO条件下,磷的转换呈现出差异化的特征,其中低氧状态下沉积物-水界面的变化和理想的早期成岩模式最为接近.可见,溶解氧对沉积物-间隙水体系磷的释放和转化有着显著的影响,是控制磷循环的重要因素.     

九龙江河口咸淡水混合过程中汞的额外增加与消除

河口是海陆界面能量和物质交换的重要场所,研究汞在河口的迁移特征及影响因素,对认识汞的生物地球化学行为具有重要意义. 本研究测定了九龙江河口区沉积物孔隙水的总汞(total mercury, THg)浓度与汞同位素特征,结合笔者所在课题组已发表的相关研究数据,比较不同季节、不同潮位、降水与否的表层水THg浓度、汞同位素组成与盐度之间的关系,探究影响表层水中汞额外增加/消除的因素及机制. 结果表明:①孔隙水THg浓度〔(38.28±28.80) ng/L,n=28〕显著高于表层水〔(8.53±6.85) ng/L,n=35〕(P<0.01);孔隙水THg浓度受季节或径流量变化的影响不明显. 孔隙水δ202Hg平均值(?1.24‰±0.36‰,n=28)处于表层水(?0.32‰±0.38‰,n=29)和沉积物(?1.99‰±0.69‰,n=18)之间;Δ199Hg平均值(?0.13‰±0.03‰,n=28)低于表层水(?0.04‰±0.10‰,n=29)和沉积物(?0.04‰±0.16‰,n=18),表明汞在孔隙水与沉积物间的双向传递与吸附及非光致氧化过程有关. ②枯水期河口区表层水中的汞以额外消除为主,呈现汞“汇”特征;丰水期则呈现汞“源”特征. 当咸淡水在河道较浅处交汇时,表层水中汞的额外增加更大. 无论是增加或消除,表层水中汞的δ202Hg与Δ199Hg值均升高. 汞在咸淡水交汇界面的迁移受径流量、潮位、河道特征及降水事件等多因素影响. ③枯水期中降水事件发生时表层水THg浓度和汞同位素组成随盐度的变化特征与非降水期不同,表明降水可影响表层水中汞的行为. 研究显示,汞在咸淡水交汇界面的迁移受径流量、潮位、河道特征及降水事件等多因素影响,河口是汞“源”也是汞“汇”.      

湖泊沉积物-水界面微量重金属扩散作用及其水质影响研究

通过对云南泸沽湖、洱海沉积物孔隙水微量重金属剖面特征及界面扩散通量的研究,定量评估了微量重金属界面扩散作用对上覆湖水水质的影响,并探讨了春季节性变化规律,结果表明,孔隙水微量重金属浓度面均呈典型的峰形分布,界面氧化还原状况的变化是影响这种分布的主要因素;微量重金属界面扩散通量在夏季明显大于冬季,深水区大于浅水区;这种擅长 用作用对湖水中微量重金属含量的变化影响较大,尤其对深度较小,水体寄宿时间长、