汾河流域地表水水化学同位素特征及其影响因素

汾河是山西的母亲河.由于水资源过度开发及社会经济发展影响,生态环境恶化.经过一系列治理保护措施,水质得到改善.利用统计学、Piper三线图和Gibbs模型等方法,分析了汾河流域地表水水化学和氢氧同位素特征及其来源,揭示了汾河流域地表水水质演化过程.结果表明,汾河干流地表水中主要水化学组分沿着径流路径含量逐渐增加;汾河上游地表水水化学类型主要以HCO₃·SO₄·Cl-Ca·Na·Mg为主,中游和下游地表水水化学类型主要以SO₄·HCO₃·Cl-Ca·Na·Mg为主.汾河流域地表水水化学组成主要受岩石风化作用和蒸发结晶作用影响,而降雨影响较小.Na⁺和K⁺主要来源于蒸发盐岩的溶解以及周边黄土中含Na矿物溶解,水体中Ca²⁺、Mg²⁺和HCO₃^-主要来源于碳酸盐岩的溶解,SO₄^2-除来源于石膏的溶解,还可能来源于汾河周边黄土层中硫化矿物的溶解.干流地表水δD和δ¹⁸ O平均值分别为-62.60‰和-8.42‰,氢氧同位素特征进一步表明其主要受蒸发作用的影响.流域内支流及岩溶水水化学组分差异较大.结果可为汾河流域生态修复保护及生态文明建设提供依据.     

古堆泉域岩溶地下水水化学特征及成因

古堆泉为山西省著名岩溶大泉之一,是唯一的中低温温泉,具有悠久的开发观赏历史,凝聚着丰厚的人文积淀.以古堆泉域岩溶地下水为研究对象,通过系统地样品采集与同位素分析,综合运用水化学（Durov图、离子比例、Gibbs图和氢氧同位素）同位素方法分析地下水水化学特征和地下水系统径流特征.古堆泉域岩溶地下水的⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr值在0.709~0.717之间,Mg/（Mg+Ca）值在0.27~0.74之间.通过分析Sr同位素组成和Mg/（Mg+Ca）、1/Sr变化特征,得出古堆泉域岩溶地下水为深部热水与浅部冷水的混合水,中条山南梁泉岩溶水子系统呈现碳酸盐岩地层径流特征,佛岭山-高显海头泉岩溶水子系统和侯马盆地深循环子系统呈现碳酸盐岩地层与火成岩地层径流特征,塔儿山-九原山古堆泉岩溶水子系统呈现碳酸盐岩地层与古老硅铝质岩地层径流特征.通过2014年样品与2021年相同位置取样点的氢氧同位素比对分析,得出古堆泉口水样变化原因是其受三泉水库补给随时间的积累的结果,三泉水库的变化原因是受引黄水的影响.研究区岩溶地下水水化学类型可分为SO₄-Na、SO₄-Ca、HCO₃-Na、HCO₃-Mg、HCO₃-Ca和Cl-Na型.岩溶地下水水化学类型从HCO₃-Ca·Mg→HCO₃·SO₄-Ca·Mg→SO₄·HCO₃-Na·Ca→SO₄·Cl-Na·Ca呈现明显的水化学成分分带.     

按照循环经济发展理念建设宁东能源化工基地

宁东能源化工基地被列为国家13个规划建设的特大型煤炭基地之一,是全国能源基地的重要组成部分.介绍了宁东能源化工基地开发总体规划的基本情况,提出规化建设过程中存在的问题,并针对这些问题,提出具体的改进建议.     

会仙岩溶湿地水体金属元素分布与健康风险评价

以我国最大的低海拔岩溶湿地会仙岩溶湿地为研究区域,对该区域内4种主要类型水（井水、地表河水、地下河水和溶潭水）的23组样品中9种金属元素（As、Cr、Al、Cu、Pb、Zn、Ni、Mn和Hg）进行检测和分析,运用多元统计方法和健康风险评价模型分别研究了9种金属元素在4种类型水中的浓度特征和健康风险.结果显示,会仙岩溶湿地水体中金属元素平均浓度顺序为Al > Mn > Zn > Cr > Ni > As > Hg > Cu > Pb,井水中Hg（1.08 μg ·L^-1）、地表河水中Hg（0.78 μg ·L^-1）和Mn（259.00 μg ·L^-1）以及溶潭水中Hg（0.47 μg ·L^-1）和Al（300.00 μg ·L^-1）的最大浓度已超过我国相应水质标准,地下河水样中未出现金属元素超标.从水体中金属元素角度,井水和地下河水质总体优于地表河水和溶潭水.井水中Cr、Ni、Cu和Zn浓度主要与地质背景值有关,溶潭水中Al和Pb浓度主要受北部硫铁矿开采和居民活动影响,河流中As和Mn浓度可能受旅游活动、渔业养殖和河道底泥综合影响.健康风险评价结果显示,4种类型水中9种金属元素通过饮用水途径和皮肤入渗途径引起的年均总健康风险顺序为井水 > 地下河水 > 溶潭水 > 地表河水,井水中金属元素通过饮用水途径对成人（6.11×10^-5 a^-1）和儿童（6.67×10^-5 a^-1）引起的年均总健康风险值已超过最大可接受风险水平（5.0×10^-5 a^-1）.Cr是引起年均致癌健康风险的主要金属元素.从饮用水安全角度,在饮用前需对井水中的Hg和Cr污染物进行适当控制.     

地震和暴雨工况下石头坪景区高边坡稳定性的数值模拟分析

以兰州金城公园二期石头坪景区北侧典型高边坡为研究对象,利用Geo-Studio软件和动力有限单元法对该高边坡在地震和暴雨工况下的稳定性进行了数值模拟分析。结果表明:该高边坡处于极限平衡状态或欠稳定状态,有滑坡的可能,需要采取加固防护措施。通过对单独的暴雨工况或地震工况下该高边坡的稳定性进行数值模拟分析,所得结论对景区开发建设具有重要的参考价值。     

石头坪景区高边坡稳定性有限元分析及支护措施优化研究

以兰州金城公园二期石头坪景区北侧边坡为研究对象,利用有限元分析软件建立边坡几何模型,并对其进行应力、变形及其稳定性分析,得出:边坡处于欠稳定状态,需加固处理。讨论了锚索设计参数对边坡安全系数的影响力,并按影响力的大小,从安全性、经济性及可施工性等方面对支护方案进行优化设计。     

龙子祠泉域地下水金属元素分布特征及健康风险评价

龙子祠泉是临汾市工农业和城市生活的重要水源,随着公众环境健康意识提高,地下水金属元素健康风险研究显得尤为必要.对龙子祠泉域内43个地下水样品中10种金属元素（As、Cd、Hg、Al、Pb、Co、Mn、Fe、Cu和Ni）进行检测和分析,运用多元统计分析方法和健康风险评价模型研究了地下水中10种金属元素分布特征及其暴露的健康风险.结果表明,研究区地下水中金属元素平均浓度由高到低分别为Fe、Al、Mn、Ni、As、Cu、Co、Pb、Hg和Cd,其中Al、Mn、Fe和As超出地下水质量标准（GB/T 14848-2017）Ⅲ类水标准限值.从泉域内不同地下水类型角度看,岩溶泉水水质较好,均达到了生活饮用水的标准;矿坑排水金属超标率（60%）最高,水质最差.多元统计结果表明,Pb、Ni、Co、Cd、Mn和Cu这6种元素主要受到地球化学背景的影响,Al、Fe、Hg和As主要是在山西特有的地质背景下,与人类矿业开采活动密切相关.健康风险评价表明,研究区内不同类型地下水中金属元素通过饮水途径和皮肤入渗途径对成人和儿童暴露的年均总健康风险排序均为：岩溶井>非岩溶泉>非岩溶井>岩溶泉,健康风险主要源于饮用水途径,经皮肤入渗暴露的健康风险不会对人体造成明显危害.泉域地下水中As是引起最大健康风险的金属元素,在水资源利用时应该给予重点管控,尤其在儿童饮水方面.     

龙子祠泉域岩溶地下水水化学特征及成因

龙子祠岩溶水是临汾市工农业生产和城市水源地.查明污染特征及成因,对合理开发利用岩溶地下水资源与泉域生态保护具有重要的意义.本研究以龙子祠泉域岩溶地下水系统为研究对象,通过样品采集与同位素分析,综合运用水化学(Durov图、离子比例、Gibbs图、硫同位素和氢氧同位素)方法分析地下水水化学特征.揭示了龙子祠泉水的水文地球化学特征和环境同位素特征.龙子祠泉域岩溶地下水水化学场从深埋滞留区到补给区到径流、排泄区具有明显的分带性.龙子祠岩溶地下水主要为SO_4·HCO_3-Ca和SO_4·HCO_3-Ca·Mg型水,SO_4~(2-)值为61.6～1 503 mg·L~(-1),均值为481.4 mg·L~(-1),SO_4~(2-)超标比例为70.3%.其SO_4~(2-)主要来源于石膏的溶解和煤系地层FeS_2氧化,其中龙子祠泉水中SO_4~(2-)源于FeS_2氧化的比例为20.2%.依据氢氧、硫同位素得出70%的岩溶地下水不同程度的受到煤矿酸性水的污染.利用Phreeqc软件模拟得出:研究区水化学特征主要受白云石、岩盐和石膏的溶解作用与去白云石化作用.     

娘子关泉群水化学特征及成因

娘子关泉群流量7.19m³·s^-1,提水量约1.7 m³·s^-1,其是阳泉市区和平定县城主要供水水源.查明其泉群水化学特征及成因,对合理利用水资源与污染防治具有重要意义.以娘子关泉域岩溶大泉为研究对象,通过样品采集和水化学同位素,以地球科学系统理论为指导综合运用地质构造、水化学监测和同位素方法分析娘子关泉群水化学特征及成因.娘子关泉群其pH值7.2~7.5.钙离子112.1~135.2 mg·L^-1.硫酸根离子185.6~271.8 mg·L^-1.水化学类型为HCO₃·SO₄-Ca·Mg.泉群水化学特征总体表现为高Ca²⁺、Mg²⁺和SO₄^2-,低Na⁺、K⁺和Cl^-.城西泉的补给路径较短,其次是五龙泉.其余5组泉补给路径较远.娘子关泉群水化学特征表现为：煤矿酸性排水的污染有加剧趋势,生活污水的污染有减缓趋势.环境同位素示踪显示城西泉的SO₄^2-主要来源于大气降水和石膏溶解.五龙泉的SO₄^2-值增加,其变化主要受煤矿酸性水污染量的影响.     

EEMD-小波在高边坡变形信息提取中的应用研究

针对高边坡变形呈现非平稳性及数据“噪声”多源的问题,提出了一种定向滤波的变形信息提取方法。首先,利用集合经验模态分解方法分解变形时序数据,结合定量分析法判别模态分量信号频段;然后,对高频模态分量中的“噪声”利用小波函数进行“靶向”消噪处理,并对趋势项进行傅里叶级数拟合;最后,重构高边坡变形分析模型,实现真实变形量的提取。结果表明,对比分析各项检验指标,通过“靶向”消噪,各高频模态分量消噪效果明显,重构后的集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition, EEMD)-小波高边坡变形分析模型较原始形变和其他模型在精度指标方面提升显著,该方法可用于高边坡的变形预测分析和真实变形量提取。