热-水-力耦合条件下花岗岩裂隙开度的变化

地质选址考察和地基分析对地下空间工程建设十分重要。以浙江舟山地区花岗岩为样本,在地质勘测的基础上对热-水-力耦合条件下岩体裂隙的开度进行了数值模拟分析与计算。结果表明：在热-水耦合条件下,花岗岩裂隙的开度随着时间的增加先迅速增大,然后趋于稳定,距裂隙入口20 mm处热应变增大明显,但热应变范围在10^-5量级;在热-水-力耦合条件下,5 MPa围压下岩体裂隙变形程度较3 MPa围压下更大,裂隙的开度受耦合作用影响显著,裂隙的开度随着围压的增大而不断减小,导致花岗岩裂隙内部渗流能力降低。该研究结果可为花岗岩岩体裂隙稳定性研究提供参考。     

赣南凝灰岩残积土水-力相互作用特性研究

凝灰岩残积土在赣南山区广泛分布,在降雨入渗作用下残积土边坡易发生失稳破坏,研究其水-力相互作用特性对这一地区的地质灾害防治具有重要意义。采用三轴固结不排水剪切试验和瞬态脱湿与吸湿试验对赣南山区凝灰岩残积土的抗剪强度和水-力相互作用特性进行研究。结果表明:凝灰岩残积土的抗剪强度参数为c=14.0kPa、Φ=15.6°,c′=7.8kPa、Φ′=28.0°;凝灰岩残积土在脱湿条件下的进气值为14.6kPa,在吸湿条件下的进气值为3.89kPa;凝灰岩残积土的基质吸力和吸应力随含水率的增大而减小,其渗透系数随含水率的增大而增大;凝灰岩残积土的抗剪强度随含水率的增大而减小,土体的抗剪强度与净法向应力成正比;当含水率较小时土体抗剪强度的变化速率比含水率较大时抗剪强度的变化速率快。     

花岗岩-流体相互作用的实验研究进展

花岗岩-流体相互作用的实验研究，对于解决放射性核废料的处理，地热能的有效开发利用和成岩成矿作用的理论研究等问题，具有重要的意义和应用价值。因此，本文引用近期的资料，从矿物表面的解吸作用、次生矿物的沉淀、矿物及花岗岩的溶解速率和花岗岩-流体反应的效应四个方面，对花岗岩-流体相互作用的实验研究进行论述，以期达到抛砖引玉的效果。     

赣南凝灰岩残积土物理力学与应力-应变特性研究

凝灰岩残积土广泛分布于赣南一带,研究其工程特性对当地工程建设以及地质灾害的防治具有重要意义。在赣南地区采取典型的凝灰岩残积土原状样和重塑样,进行了基本的物理力学性质试验以及三轴固结不排水剪切试验,对其基本物理力学性质、抗剪强度特性以及结构等方面的工程特性进行了研究。试验结果表明:凝灰岩残积土依据其塑性指数和颗分曲线,可定名为粉质黏土,其孔隙比为0.91,土体渗透系数为2.25×10-7 m/s,渗透能力较差;凝灰岩残积土原状样的抗剪强度参数为c=14kPa、φ=15.63°,c′=7.83、φ′=28°,重塑样的抗剪强度参数为c=11.99kPa、φ=22.6°,c′=5.08、φ′=30.58°;凝灰岩残积土原状样的总内聚力、有效内聚力均略大于重塑样,而原状样的总内摩擦角、有效内摩擦角均略小于重塑样。     

非饱和马兰黄土土-水特征曲线研究

本文通过对西气东输管线子长县—永平镇段原状马兰黄土的基本物理力学性质进行试验,分析了非饱和马兰黄土土样的基本性质,并利用2Bar体积压力板仪对该土样的基质吸力和体积含水量进行了研究,得出其土-水特征曲线,同时分别采用Gardner、Fredlund和Xing以及Van Genuchten土-水特征曲线方程对试验数据进行...     

恩施地区典型滑坡非饱和土土-水特征曲线的试验研究

非饱和土土-水特征曲线表达了含水率与基质吸力之间的关系,是研究非饱和土的关键。为了进一步了解土质、初始含水率及土体微观结构等重要因素对土-水特征曲线的影响,分别在恩施地区双龙洞滑坡和杨家山滑坡采集土样,进行对比试验研究,结果表明:双龙洞滑坡的土样持水能力强于杨家山滑坡;对于同一种土质,初始含水率对开始阶段的脱水速率影响较大;原状土样被扰动破坏后,持水性增强。同时,对于典型的土-水特征曲线分别利用指数衰减函数和Gardner函数进行了拟合,得到了经验函数表达式,具有一定的实际意义。     

压实膨润土的土水特性试验研究

回填材料是高放废物地质处置库多重屏障系统的重要组成部分,以蒙脱石为主要成分的膨润土是较理想的回填材料,研究膨润土的非饱和渗透特性,对于回填材料选材和处置库安全性评价具有重要意义。文章通过室内试验开展柯尔碱膨润土的土水特性研究,用压力膜仪实测不同干密度柯尔碱膨润土的土水特征曲线,根据柔性壁渗透仪测得的饱和导水率数据,采用Van Genuchten(1980)预测模型分别计算得到每种干密度膨润土在不同含水量及基质吸力条件下的非饱和导水率,建立了非饱和导水率与含水量、基质吸力的相关关系,对比分析干密度对曲线的影响。结果表明,干密度对柯尔碱膨润土的土水特征曲线有着明显的影响,在初始含水量相同的情况下,干密度较大的膨润土脱水速率比干密度较小的膨润土脱水速率慢,表现出较高的持水性能。柯尔碱膨润土的非饱和导水率随含水量减小和基质吸力增大皆呈非线性降低,干密度越小,非饱和导水率越大。     

树坪滑坡非饱和土的土-水特征曲线试验研究

滑坡失稳是三峡库区重要的地质灾害,滑坡岩土体性质是决定滑坡是否失稳的一个重要的内在因素,而岩土体的土-水特征曲线是反映岩土体性质的一个重要指标,所以对其进行研究具有十分重要的意义。以三峡库区典型滑坡树坪滑坡为研究对象,通过采集滑坡体同一剖面不同位置和同一位置不同干密度的土样进行非饱和土的土-水力学特征试验,研究了土样位置和干密度对非饱和土的土-水特征曲线的影响。结果表明:不同位置的土样由于孔隙率和粒径级配等的不同而使其土-水特征曲线呈现形状各异;土样的干密度越大,进气值越大;在施加相同压力的情况下,土样的干密度越大,饱和度越大,即土样的干密度越大,饱和度的变化越缓慢;在一定的范围内,土样残余体积含水量随着土样干密度的增加而逐渐增大。     

石英羟基水-分子水的分馏系数与常规混合水δD分析的关系

采集了 4个不同地区花岗岩石英、热液脉石英 ,分析其中包裹体分子水与结构羟基水的含量、包裹体分子水的δDinclusion、结构羟基水的δDOH,计算了结构羟基水 包裹体分子水之间的D/H分馏系数αOH inclusion。考查了混合水 (结构羟基水 +包裹体分子水 )δDwhole water与单独包裹体水δDinclusion之间的差别 ,分析了这种差别与分馏系数αOH inclusion的关系。结果表明 :花岗岩样品中两种水之间的分馏系数小 ,分馏程度大 ,在常规分析中 ,若采用测定混合水δDwhole water值代表实际流体 (包裹体水 )δDinclusion值时 ,二者间有较大的差异。热液石英脉样品总体来说分馏系数接近于 1,分馏程度小 ,常规分析中引起的二者之间差异小。常规的分析方法用于分馏程度小的热液脉石英是可行的 ,但进行花岗岩石英水的氢同位素分析时有必要区分出包裹体水与羟基水。     

湖泊沉积物-水界面铁-锰循环研究新进展

通过云贵高原深水湖泊沉积物-水界面铁-锰循环研究，揭示了湖泊铁-锰循环不仅受氧化还原边界层化学界面的控制，而且受沉积物-水地质界面的制约；有机质生物氧化和流酸盐还原构成界面铁-锰循环的重要机制并产生亚扩散层屏蔽效应；铁-锰循环伴随有微量金属元素地球化学形态的改变，从而影响其迁移行为；气候剧烈变化所中断的铁-锰循环，形成铁-锰富集层的古环境记录。     

水-岩作用下赵树岭滑坡松散岩土体细观结构演化的SEM测试分析

以三峡库区典型滑坡--赵树岭滑坡为例,采取滑坡堆积体中松散岩土体试样和库水试样在室内进行水-岩相互作用试验,在不同饱水时间下对溶液进行离子测试和松散岩土体扫描电镜(SEM)测试,根据测试结果分析库水中离子浓度的变化和松散岩土体的细观结构变化过程.研究结果表明:松散岩土体与库水的相互作用主要有离子交换、溶蚀、吸附作用;水-岩相互作用对土样细观结构存在影响,且随着饱水时间的增长,松散岩土体试样的结构由斑块状结构向絮状结构、凝块状结构发展,出现溶洞式架空孔隙,孔隙度明显增大,团粒化程度不断降低,最终导致结构强度的降低.     

二英分子结构-水溶解度相关性密度泛函理论研究

运用密度泛函理论,在B3LYP/6-311G^**水平上,对多氯二苯并对二英(PCDDs)和多氯二苯并呋喃(PCDFs)的电子结构进行了优化,相应量子化学参数,即平均分子极化率(α)、熵(S)、极化率和四极矩的张量分量(α_xx、α_yy、α_zz和Q_xx、Q_yy、Q_zz)等用于该类化合物水溶解度的定量结构-性质相关性（QSPR）研究;基于内部误差一致的实验值,成功建立了3个QSPRs,其决定系数分别为0 .977、0 .968和0 .961;交叉验证相关系数分别为0 .968、0 .959和0 .946.模型分析表明,水溶解度主要与分子体积有关,而分子间相互作用的影响较小;不同QSPRs预测值间的差异可能与模型中预测变量本身性质和可获取实验值的有限性有关.与新近发展的QSPR相比较,本研究模型性能均有提高,这可能与B3LYP/6-311G^**精确计算电子性质和模型中引入四极矩张量分量有关.     

渤海大沽河河口底质-水界面耗氧特性

通过对天津大沽河河口底质-水界面细菌降解有机物的耗氧模拟实验,研究河口底质生物耗氧机制。探讨了底质-水界面有机物的耗氧特点及总耗氧中生物耗氧和非生物耗氧所占比例。通过底质-水界面细菌种类、数量、有机物和无机物的含量来判断细菌对含碳源、氮源的有机物的作用。结果表明,20℃,0～14h内,实验期间内平水期河口底质-水界面的生物耗氧和非生物耗氧的比例分别为82 1%和17 9%。异养细菌与有机物及营养盐有较好的正相关关系。河口底质-水界面中异养细菌的组成以革兰氏阳性菌为主,占66%,革兰氏阴性菌只占34%。      

黄河流域水-能源-生态系统协同增效战略体系构建研究

黄河流域生态保护和高质量发展国家重大战略加快推进实施,流域水资源、能源、生态安全作为战略实施的核心要素、基础动力和约束性要求,三者形成互为基础、相互依存、彼此促进的有机整体.本文构建了水-能源-生态系统协同增效概念模型,评估了黄河流域水资源承载、生态系统质量、碳排放并揭示了其驱动因素,系统分析了黄河流域水-能源-生态系统之间的纽带关系,构建了黄河流域水-能源-生态系统协同增效战略体系.结果表明：(1)2021年黄河流域水资源严重超载,除青海省和四川省以外,其他7个省区水资源开发潜力很小;同时流域生态系统敏感脆弱、生态系统服务功能重要,极度、重度敏感区域面积占比共计52%,生态系统服务功能极重要、较重要区域面积占比共计63.2%. 2005-2021年黄河流域CO₂排放量上升,但排放强度总体下降,青海省、甘肃省和山西省CO₂排放强度下降明显.(2)自然生态本底脆弱、天然河川径流量减少、供水量平稳耗水量增加、用水结构不合理、上游用水效率不高、以煤为主的能源消费结构是导致黄河流域生态系统敏感、水资源超载、碳排放量增加的主要驱动因素.(3)黄河流域水...     

春季敏感时期三峡水库典型支流沉积物-水界面氮释放特性

为研究春季敏感时期三峡水库典型支流沉积物-水界面氮释放特性,于2016年4月采集香溪河库湾上覆水和沉积物样品,分析香溪河库湾沉积物-水系统不同氮形态营养盐浓度的分布特征,计算沉积物-水界面不同氮形态的扩散通量并与环境因子进行相关性分析.结果表明,香溪河库湾上覆水和沉积物间隙水中ρ(TN)的变化范围分别为1.10~6.90 mg·L-1和6.19~32.57 mg·L-1;上覆水和沉积物间隙水中氮质量浓度在沿程和垂向上有一定的变化规律:各采样点上覆水中氮质量浓度在沿程和垂向上没有明显的变化趋势,上游区域的沉积物间隙水中氮质量浓度明显大于下游区域,沉积物间隙水ρ(NH_4~+-N)明显大于上覆水,沉积物间隙水ρ(NO-3-N)略小于上覆水;香溪河沉积物总体上表现为NH_4~+-N的"源",NO-3-N的"汇";NH_4~+-N的扩散通量范围为2.70~4.72 mg·(m2·d)-1;NO-3-N的释放通量范围为-1.61~-0.62 mg·(m2·d)-1;香溪河库湾沉积物氮主要以铵态氮的形态存在:沉积物中ρ(NH_4~+-N)范围为69.97~1 185.97 mg·kg-1,ρ(NO-3-N)范围为2.78~38.17mg·kg-1,沉积物ρ(NH_4~+-N)与沉积物间隙水ρ(NH_4~+-N)在表层0~8 cm的变化趋势一致.     

污染河口区沉积物-水界面营养盐交换通量的实验研究

采集青岛市李村河口下游沉积物柱状样品,通过实验室培养实验,研究了溶解氧、温度、盐度、生物扰动等环境因素对沉积物-水界面营养盐交换通量的影响。结果表明,NO3-N、NH4-N、PO4-P在贫氧环境下的交换通量要高于富氧条件下,NO2-N受溶解氧含量的影响较小;随着温度的升高,NO3-N、NH4-N、PO4-P的交换通量增大,而NO2-N的交换通量减小;NO2-N和NH4-N的交换通量随盐度增大而增大,NO3-N减小,而PO4-P受盐度的影响较小;生物扰动对营养盐在沉积物-水界面的交换通量的影响显著。     

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.     

4-溴苯甲醚水热降解机理研究

利用量子化学方法,研究了4-溴苯甲醚水热脱溴降解反应机理,并在不同温度和添加剂工况下进行4-溴苯甲醚的水热反应实验研究,对模型的可行性进行验证。模拟结果表明:H+亲电取代反应能垒低于OH-亲核反应,反应更易发生;与[Fe(H2O)6]2+相比,[Fe(H2O)6]3+与苯甲醚自由基发生氧化还原反应能垒较低,反应更易发生。实验结果表明:4-溴苯甲醚的水热降解过程是脱溴加氢的过程;水热条件下升高温度,可以较大地提高4-溴苯甲醚的降解率,当反应温度由220℃升高至290℃时,所有工况下4-溴苯甲醚的降解率均提高了30%以上;铁盐(特别是混合铁盐)的加入对4-溴苯甲醚的水热降解具有明显的促进作用,在290℃的工况下,添加混合铁盐时4-溴苯甲醚的降解率从无添加剂时的83.86%提高到了98.25%。实验和模拟均表明添加铁盐时的水热反应速率常数要大于不添加铁盐时的水热反应速率常数。通过实验与模拟计算结果的比较,发现H+亲电取代机理模型可以较好地解释无添加剂时4-溴苯甲醚的水热脱溴机理;水合铁离子氧化还原作用机理模型可以较好的解释铁盐作用下4-溴苯甲醚的水热脱溴机理。     

膜-生物反应器处理微污染水源水的运行特性

考察了悬浮生长型MBR和3种附着生长型MBR处理人工模拟微污染水源水时的运行特性.结果表明,4种MBR对氨氮的去除率均可达到85%～90%.投加块状填料和粉末活性炭(PAC)的MBR对有机污染物去除率较高;投加沸石粉的MBR和悬浮生长型MBR有机物去除效果较前两者低.当水力停留时间(HRT)为2～4h时,HRT对MBR有机物和氨氮的去除效果影响很小.PAC投加量及其饱和程度会影响PAC-MBR系统对有机物特别是UV₂₅₄的去除率.当PAC投加量提高到1000mg/L以上时,PAC饱和前UV254的去除率可较块状填料-MBR提高约25%; PAC饱和后,两系统对有机物的去除效果相差不大.对于连续运行中膜的过滤性能,投加PAC和块状填料的MBR与悬浮生长型MBR相差不大,而沸石粉-MBR最低.改变PAC投加量对PAC-MBR中膜过滤性能的影响不大.