小流域土壤有机质和全磷空间变异分析——以安徽省舒城县龙潭小流域为例

为了解土壤的地域差异性,基于地统计学半方差函数理论和GIS空间克立格插值定量分析了安徽省舒城县龙潭小流域有机质、全磷的各向同性、各向异性变异特征及分布格局.结果表明,有机质、全磷的半方差拟合模型均为指数模型,两者的分布都显示了强烈的空间自相关,自相关距离分别为642 m、435 m.有机质、全磷变异的各向异性都比较显著,有机质在0°、50°方向上变异程度明显大于90°、145°方向;全磷则在0°、145°方向的变异程度更加突出.有机质、全磷的分布呈明显的块状和带状,其中有机质中部含量高,南部、西部含量低;全磷则是南部、西北含量高,西部、东北含量低.     

各向异性介质圆柱的散射特性研究

利用电磁场的多尺度理论,将各向异性介质重构为各向同性介质,首次得到了各向异性介质圆柱体散射场和散射宽度的解析表达式,并对其有效性进行了理论验证;研究了介电常数张量等因素对散射宽度的影响;仿真结果表明,各向异性介质圆柱体的前向散射及其与入射波垂直的方向散射较强,极化方向上的介电常数对散射有着较大的影响,分析了其产生的物理...     

澜沧江床沙重金属污染及其环境磁学指示

沉积物是河流水环境中重金属污染物的主要储存载体,其磁化率特征具有一定的污染指示意义.本研究对澜沧江干流及其11条主要支流,开展河道床沙沉积物样品采集,并测定了样品中5种重金属元素铜(Cu)、砷(As)、铅(Pb)、锌(Zn)、铬(Cr)的含量和磁化率值.采用潜在生态危害指数法分析床沙的重金属污染程度,亦探讨了床沙重金属含量与磁化率关系.结果表明:(1)澜沧江流域自上而下,床沙中重金属含量呈减弱趋势,因流域内矿业开发、电站建设等人类活动的影响,使各断面重金属含量分布差异较大;(2)所有样点的综合潜在生态危害指数RI值均小于150,为低风险.潜在生态危害指数法和沉积物的磁化率特征分析结果表现一定的相似性,呈现中游磁化率值较高,污染指数值较高,而中下游磁化率值较低,污染指数值较低;(3)澜沧江床沙中重金属As含量与磁化率和频率磁化率有很好的相关性,在一定程度上对床沙污染具有一定的指示意义.研究结果揭示了澜沧江床沙重金属污染状况及其环境磁学指示,为澜沧江矿产资源与水能合理开发提供新的科学依据.     

饱和砂土试样的初始各向异性研究

利用装配了全表面变形数字图像测量系统的静三轴仪,针对不同密实度的饱和大连河砂和南海钙质砂,在各向等压加载条件下,研究了采用不同制样方法制备的试样初始各向异性的差异,并考虑了试样尺寸效应的影响。同时,利用真三轴仪进行横向对比试验,验证采用全表面变形数字图像测量系统获得结果的可靠性。试验结果表明:不同制样方法制备的同一种砂土表现初始各向异性的差异;采用相同的制样方法制备的不同砂土,因颗粒性状的差异,也表现出不同的初始各向异性性质。     

兰州某钢厂附近土壤磁化率特征及其环境意义

对兰州某钢厂周围土壤进行了磁化率与化学元素分析,采用污染指数评价方法和多元统计发现,表层2cm以内土壤的磁化率显著增高,达到背景值的3.5倍,且频率磁化率相对于深部土壤较低,对比不同位置样点磁化率值,显示钢厂周边土壤受到了钢厂生产排放物的污染.污染主要发生在下风向,且在2km以内最强,污染深度在2cm以内.磁化率与重金属元素含量相关性显著表明磁性矿物与重金属有相同的来源,本研究应用磁化率浓集因子S判别污染程度,结果与内梅罗综合污染指数评价大致相同,因此S可以作为判断这类土壤污染程度的指标.     

兰州某钢厂周边土壤中磁化率积累速率研究

为了寻找一种简便快捷的积累速率的研究方法,通过对兰州某钢厂近地表土壤进行高密度分层采样和磁化率测量,发现各土层磁化率值随着采样深度的逐渐增加而迅速减小,并且这种关系可以用可靠度很高的方程式来定量描述.在此基础上,通过对该方程式积分处理,计算了土层中磁化率的新增积累量,然后结合钢厂的排污年限计算了磁化率在各土层中的积累速率.结果表明磁化率值在1cm以上的土层中富集程度较高,约占整个土层新增磁化率总积累量的70.24%~97.56%;1cm深度以下土层中磁化率值的变化幅度较小;各采样点新增磁化率总积累速率分别为6.5472×10-8m3/(kg·a),40.4178×10-8m3/(kg·a),49.7683×10-8m3/(kg·a),31.8679×10-8m3/(kg·a),且地表1cm以上土层的积累速率最大,向下直至5cm迅速变小.同时发现下风向的积累速率约为上风向的4.87~7.60倍.因此,利用土层磁化率值纵向变化规律来计算积累速率的方法是可行、可信的,可以反映土壤中重金属的动态积累过程.     

岩体裂隙面形貌特征对其渗流特性的影响研究∗

岩体裂隙面的形貌特征直接影响其渗流特性,为了分析二者的相关关系,采用劈裂法制备了单裂隙砂岩试样,进行了裂隙面扫描分析和渗流试验,基于分形维数在定量表达不规则曲线形貌特征方面的优势,提出了考虑裂隙面形貌各向异性特征的分形维数计算方法。研究结果表明:(1)基于矩阵理论的裂隙面综合分形维数,相当于用矩阵网格去覆盖整个裂隙面,可以较好地反映裂隙面的整体形貌特征;(2)裂隙面的形貌特征对其渗流特性影响显著,随着裂隙面综合分形维数逐渐增大,裂隙岩体的渗透系数逐渐减小,而且侧向应力越大,渗透系数的减小趋势越明显;(3)分析建立了裂隙岩样渗透系数kf与裂隙面综合分形维数■的相关关系,验证分析表明,该公式计算得到的裂隙岩样渗透系数与试验结果吻合较好。相关研究成果可为裂隙岩体渗流特性分析提供参考。     

城市表层土壤重金属与磁化率的多尺度空间变异分析

采集徐州市城区167个表层土壤的样品,并分别测定了磁化率χ的数值及其5种重金属(Cu、Zn、Mo、Cd和Pb)的含量.利用多元因子克里金分析上述研究变量在局部尺度(1 km变程)和区域尺度(5.5 km变程)的空间变异特征.研究表明,徐州城市表土中的磁化率与重金属在局部尺度上主要受到交通、工业和农业等人为因素的影响,在区域尺度上,则以土壤母岩等自然因素为主导.磁化率#与Cu、Zn、Mo、Cd、Pb在局部尺度上的结构相关性较高,在此尺度内选择适当的采样间隔,有助于提高磁化率作为上述重金属污染替代指标进行空间制图的精度.     

中国东北末次冰期松原黄土的释光测年及其古气候意义初探

本文以中国东北松原黄土为研究对象,通过光释光测年建立其末次冰期年代标尺,并探讨磁化率和平均粒径这两个黄土研究中常用的气候替代性指标的可能指示意义。采用成熟的细颗粒石英单片再生(SAR)光释光(OSL)测年技术获得了松原剖面顶部5.5 m年代6个,并获得了2 cm间距的低频磁化率和平均粒径这两个常规参数。石英OSL测年相关检验证实了该技术测量松原黄土的可靠性。测年结果表明,松原剖面顶部5.5 m主要沉积于末次冰期的中晚期,即约5.5—1.8 m((52.18±3.47)—(27.76±1.77)ka)主要堆积于深海氧同位素阶段(MIS)3中晚期,而顶部1.8—0.4 m((27.76±1.77)—(20.61±1.31)ka)堆积于MIS2早期。磁化率自52.18±3.47 ka到27.76±1.77 ka经历了先小幅降低又小幅升高,波动幅度较小,而自27.76±1.77 ka以后,磁化率值呈整体下降并呈现大幅度摆动。平均粒径则自52.18±3.47 ka到46.80±3.13 ka呈明显变小趋势,自46.80±3.13 ka到约20 ka变化不大,自约20 ka以后,平均粒径由约40μm陡然增加至约140μm,并在之后稳定在这一水平。测试结果对比显示,磁化率和粒度的变化不具有明显的相位关系,且同黄土高原渭南剖面末次冰期磁化率和平均粒径的变化也表现出明显的不一致现象。因此,在对松原黄土剖面的研究中,将磁化率和平均粒径分别作为东亚夏季风和冬季风的替代性指标使用时要慎重。     

丹江口库区小流域土壤磁化率变异特征及影响因素研究

土壤磁化率是表征土壤侵蚀特征的重要指标。本文以丹江口库区五龙池流域土壤为研究对象,沿坡位选取18个条带共采集85个表层(0～10 cm)土壤样品,通过对不同土地利用类型及景观位置的土壤磁化率分析以及与粒度关联分析,揭示小流域土壤磁化率变异特征并评估其影响因素。结果表明:1)土壤质量磁化率、频率磁化率平均含量分别为34. 4×10-8m3/kg、9. 69%,二者均呈中等的空间自相关,其值分别为0. 59、0. 51; 2)不同土地利用类型中,土壤磁化率差异显著,其中质量磁化率为坡耕地梯田灌木林地用材林地;频率磁化率为坡耕地梯田用材林地灌木林地;不同景观位置上,土壤磁化率坡顶最低,中部最高,坡底居中; 3)土壤磁化率与黏粒、粉粒含量存在显著正相关关系,与砂粒含量呈显著负相关关系。研究结果为间接监测流域土壤迁移与环境演变过程提供了依据,增加对流域内生源元素伴随土壤侵蚀迁移的演变历史和过程的理解,对于保护库区水环境和生态安全有重要意义。