武汉阳逻砾石层ESR地层年代学研究

武汉"阳逻砾石层"是长江中下游新生代的一个重要的岩石地层单位,其形成年代一直是地质和地理学者关注的重要问题。为了更深入地探讨这一问题,在它的两个典型的剖面中采集了8个样品进行ESR地质年代测试,测试结果表明,阳逻砾石层形成于新近纪早更新世中晚期。将本次ESR测年数据与前人的热释光的测年数据、江汉平原西缘和北缘相同岩石地层层位和相同地貌位置的砾石层的测年数据、长江中下游网纹砾石层的测年数据比较发现,它们具有较好的一致性。     

武汉阳逻化石木及砾石层研究进展

阳逻砾石层及所含的大量的化石木,在古植物学、长江中游的古环境和古长江的形成与演化研究中具有重要意义。随着1984年阳逻被子化石木的发现,武汉阳逻化石木和阳逻砾石层就一直为学者们所关注。先后发现的硅化木化石已达200余件。在阳逻化石木鉴定、植物分类、植物生态学和古环境研究方面,在阳逻砾石层的时代及年龄、成因和物源等方面,做了大量的研究,发表了许多重要成果。然而,在一些基础问题研究上还存在着明显的分歧。建议:(1)在化石木的来源和砾石层物源分析方面,开展系统的沉积学、岩石学、矿物学以及地球化学的综合研究;(2)通过综合地层学研究,即生物地层(植物化石组合)、岩石地层(长江中游岩石地层对比)、地貌地层(长江中游地貌对比)和年代地层的综合对比,重点尝试宇生核元素、化石自旋共振(ESR)等测年技术的应用,以查明化石木和砾石层的形成时代;(3)加强化石木和砂砾层环境信息深入挖掘和综合对比分析。在查明化石木植物树种的组合全貌的基础上,通过古植被类型的恢复,特别是应加强化石木的显微结构分析,通过观察其构造特征和生长轮(木轮、年轮)的宽窄等信息,分析其古气候环境。     

砾石覆盖防风蚀风洞实验

利用风洞实验开展了2 cm粒径砾石覆盖防风蚀效果研究。实验结果表明:砾石覆盖的存在可大幅降低沙床输沙率;同一风速下,输沙率随覆盖度的增加而降低,砾石覆盖率高于35%时床面不发生明显风蚀;同一砾石覆盖度下,输沙率随风速的增加而增加,风速超过18 m/s时输沙率迅速增加。采用风蚀防护率指标评价了砾石覆盖的防风蚀效果,当覆盖度不低于35%、风速不超过26 m/s时,风蚀防护率均大于90%。研究结果对采用砾石覆盖进行某数百平方公里的场地防风固沙工程设计具有参考价值。     

模拟砾石垂直潜流人工湿地的除磷性能分析

为确定砾石作为垂直潜流人工湿地基质的可行性,采用静态吸附实验和砾石去除生活污水中的磷素实验,研究从砾石对污水中磷素污染物的吸附速率、理论吸附量、吸附机理和方式及其二次解析量。结果表明,砾石对污水中磷素的吸附平衡时间较短,吸附速率较快;当温度降低时,砾石的磷素吸附容量对吸附平衡浓度依赖性和吸附强度随之升高,最大理论吸附量亦升高36%以上;在处理0.5 m~3/(m~2·d)的生活污水中,砾石对TP的平均去除率只有20%,吸附方式只有物理吸附;大小粒径的砾石最大磷素解析量分别占最大吸附量的0.21%和5.08%,在实际人工湿地应用中应注意磷素解析而形成的二次污染。     

石油类污染物在砂砾石层中的迁移与分布

利用静态模拟实验研究河滩砂砾石对油类的静态吸附特性,确定平稳吸附等温方程。通过土柱实验模拟油类在砂砾石中的迁移过程,建立油类在砂砾石层中迁移的数学模拟模型,确定模型参数,以此预测油类砂砾石中的迁移。     

关于计算天然砾石类土渗透比降的探讨

对于坝基或其他有关工程是否会产生渗透破坏的问题,允许渗透比降是重要的参数之一,笔者通过大量的实例来说明和探讨用计算方法求得砾石类土的临界渗透比降及允许渗透比降的必要性以及计算方法的运用差别.在实际工作中,渗透比降一般是按经验值给出,对于允许渗透比降一般取0.1,很少取0.15以上.     

无砾石微孔管地下渗滤系统试验研究

针对传统无砾石管式地下渗滤系统存在的处理性能差,渗滤通量低两个问题,通过去掉包裹织物,提高渗滤管开孔率、改变开孔方式,设计了无砾石微孔管地下渗滤系统。通过实验研究表明,无砾石微孔管地下渗滤系统对COD、氨氮的去除率比传统管式系统分别提高了10.8%、12.7%,总磷去除率并无显著差异,ORP值提高约85 mV,渗滤通量提高26.8%。在3.3 cm/d的水力负荷下,无砾石微孔管地下渗滤系统出水COD、氨氮、总磷平均浓度分别为19 mg/L,0.62 mg/L,0.048 mg/L。渗滤管下10 cm的土壤层去除了约70%的COD,80%的氨氮和91%的总磷,向下随着土壤深度的增加,单位厚度的土壤层去除的污染物量呈显著下降趋势。     

基于MIKE 21数值模拟实际砾石滤床通流特性:以汉中市某河道生态修复项目为例

为探究实际砾石滤床应用于河道水修复的效果,以陕西省汉中市某河道为研究对象,采用MIKE 21 软件构建了河道的水动力模型.通过模拟在设计流量下主河道与砾石滤床的流动状况,获得河道的流速及水位分布,进而计算获得砾石滤床的通流特性.结果表明:根据流量的分配关系,得到进入砾石滤床的水量仅占河道设计水量的(1.00±0.25)...     

江西信江盆地红层及其地貌发育研究

江西信江盆地丹霞地貌的成景地层为晚白垩系陆相红色碎屑岩,红层的厚度、岩石学和地球化学特征及其在盆地内出露制约着丹霞地貌的发育、景观类型及其组合以及在盆地内的分布.信江盆地边缘主要出露茅店组、河口组和莲荷组巨厚层砾岩、含砾砂岩和砂岩,以铁质胶结和少量钙质胶结为主,可溶性成分含量低,这些红层以发育高大的顶斜型峰林型、峰丛型丹霞地貌组合为特征.盆地中部的河口组上部和塘边组地层含砾砂岩和砂岩为主,以钙质胶结为主,可溶性成分含量较低,常发育低矮的圆丘状丹霞地貌组合为特征,大型岩洞是其典型的景观类型.过渡地带主要为河口组上部、塘边组和莲荷组下部的砂岩、含砾砂岩,丹霞地貌只发育于断层或河流发育地区,以顶平型丹霞地貌组合为特征.以钙泥质胶结为主,可溶性成分含量高的细碎屑岩中一般不发育丹霞地貌.     

南京仙林地区中更新统红色粘土的磁性地层学特征

南京地区第四纪地层广泛发育,主要为上更新统下蜀组及以上地层,其下中更新统地层未见成型剖面。在南京地区三维地质调查中,钻探发现在典型的上更新统下蜀组黄土之下有一套红色含砾粘土层,经对该孔磁性组构、磁化率等测试及研究,认为该红色粘土与长江中下游普遍发育的网纹红土时代相当。其顶底界线清楚,地层完整,岩性独特,为全面认识南京地区中更新统地层提供了重要证据。     

长江中游岸线资源与开发利用适宜性评价分析

长江中游岸线资源丰富,开发利用价值较大。通过充分分析长江中游岸线资源特征与地质环境条件,从地质学角度构建港口码头、过江隧道与过江大桥等重大工程建设适宜性评价模型,运用层次分析法(AHP)划定出三种工程类型一级岸线(适宜)、二级岸线(较适宜)、三级岸线(一般适宜)与四级岸线(非优先开发)区域范围。由结果可知:长江中游岸线港口码头以非优先开发区域为主,长度合计931.47 km,占岸线总长的46.71%;过江隧道与过江大桥以较适宜开发、一般适宜开发区域为主,较适宜开发、一般适宜开发区长度合计分别为1550.75 km、1224.18 km,占岸线总长的77.77%、61.39%。最后,针对三种工程类型适宜性等级特征提出相应地学对策建议,为重大工程部署规划提供地学理论依据,促进长江中游岸线资源科学合理开发利用与有效保护,以期推动长江经济带发展与国土空间规划,保护大长江持续健康发展。     

长江流域蒸发皿蒸发量及影响因素变化趋势

采用MannK-endall非参数检验方法和反距离权重插值法IDW对长江流域近40年来20cm蒸发皿蒸发量及其影响因素进行了时空变化趋势分析,研究结果表明:近40年来,长江流域年平均蒸发皿蒸发量在全流域和不同区域内均呈现显著的下降趋势,且中下游地区(99%的置信度)比上游地区(95%的置信度)下降趋势显著,夏季(99%的置信度)比其它季节下降趋势显著。影响蒸发皿蒸发量的主要气象因子太阳净辐射和风速呈现显著下降趋势,气温表现为显著升高趋势,但中下游地区夏季温度微弱下降,降水微弱增加,但中下游地区夏季降水显著增加。因此,长江流域年平均太阳净辐射和风速的显著下降是年平均蒸发皿蒸发量显著下降的主要原因,而中下游地区夏季气温的微弱下降和降水的显著增加使得中下游地区夏季蒸发皿蒸发量下降趋势尤其显著。     

基于水经济价值的长江口环境流量探讨

适宜的环境流量对于维持河口生态系统稳定以及保障区域社会经济用水需求有着重要意义。论文以探讨水资源优化配置条件下长江口适宜环境流量为目的,基于水经济价值分析构建了长江中下游水资源优化配置模型,分析了区域缺水量以及环境流量约束的影子成本随长江口环境流量约束的变化。结果表明：当环境流量约束超过临界值后,区域缺水量不断增加,且环境流量约束产生非零影子成本;通过区域供水目标和环境流量约束的影子成本图确定长江口适宜环境流量的上限和下限,得到20%、50%、75%及95%水资源保证率下,长江口适宜环境流量分别为27.10×10⁹~29.65×10⁹、25.50×10⁹~27.12×10⁹、23.08×10⁹~24.62×10⁹及17.72×10⁹~19.65×10⁹ m³/月;该环境流量标准可以满足一定目标下长江口的生态需求。     

长江中下游环境DNA宏条形码生物多样性检测技术初步研究

长江生物多样性在人为影响下面临严重威胁,物种监测是生物多样性保护的基础,为完善长江水生态监测体系,实现高效无损伤的物种监测,在长江中下游干流3个江段（新滩、安庆和芜湖）采集水样,建立长江水样环境DNA宏条形码物种检测体系并评估其有效性.结果表明:①长江中下游环境DNA宏条形码检测到32个物种,包括20种鱼类、1种水生哺乳动物（长江江豚）和11种陆生动物,其中鱼类物种包括鲤形目、鲇形目、鲈形目和鲱形目,其种数占鱼类总种数的比例分别为60%、25%、10%和5%.②长江中下游渔获物中资源量居首位的鲤形目在环境DNA调查中序列数最多,占鱼类总序列的96.2%,其次为鲱形目（占比为3.5%）,鲇形目和鲈形目占比较低,分别为0.2%和0.1%,4个类目序列相对丰度与渔获物种资源量组成差异较大.③环境DNA调查次数约占传统渔获物调查次数的几十至几百分之一,采样时间不足努力量最少的渔获物调查的1%,检测到的鱼类种数为传统调查总数的31%~49%.④安庆采样点位于长江中下游长江江豚密度最高的江段,其环境DNA检出率和序列相对丰度在3个采样点中均最高.研究显示:长江水样环境DNA包含水陆复合生态系统的生物多样性信息,利用水样环境DNA宏条形码可检测不同类群的水生和陆生物种;对于鱼类物种检测,环境DNA宏条形码比传统调查方法效率更高,可对传统调查结果进行补充;环境DNA宏条形码生物多样性检测主要受分子标记体系和核酸序列数据库限制,获取全面的物种多样性和资源量信息需要对检测分析方法进行进一步完善.      

2017~2020年长江流域水体污染物通量时空变化特征分析

基于2017~2020年长江流域重要水系节点各污染物监测数据,在时空尺度下开展对长江流域干、支流水系通量变化规律的研究,从断面水量和水质及通量等方面分析其空间变化响应、年际变化趋势和通量相关性关系分析,揭示长江流域上游、中游和下游污染物通量时空贡献特征.结果表明,4年来长江流域主要污染物浓度整体呈下降趋势,总磷(TN)和氨氮(NH⁺₄-N)浓度下降较为明显,干流总氮(TN)和总磷(TP)浓度均在空间分布上呈现自西向东逐渐增高趋势,上中下游高锰酸盐指数在2017~2020年分别下降18.5%、16.0%和14.0%,以上游下降幅度最高.径流量空间分布年均值从466亿m³显著增大到9923亿m³,支流河湖水系中两湖流域水量贡献最大,主要污染物中高锰酸盐指数、总磷(TP)和总氮(TN)通量年均呈现先增后减的趋势,岷沱江、嘉陵江和中游两湖地区污染物通量对入江贡献较大,不同区域水环境下通量存在差异性.相关性和层次聚类分析结果表明,高锰酸盐指数和总磷(TP)通量与水量呈极显著性相关,通量关系间生化需氧量(BOD₅)与总氮(TN)、总磷(TP)和化学需氧量(COD)有显著相关性,主要污染物在汛期和非汛期差异性较强,在7~9月汛期反应强烈.研究结果可为长江流域水环境统筹管理与精准化防治等方面提供科学依据与理论支持.     

近40年来长江干流水质变化研究

为掌握长江水质状况及其变化趋势,开展1981—2019年长江干流水质变化特征研究.系统总结了39年间长江干流地表水环境监测情况,以COD_Mn、NH₃-N和TP为研究因子,探讨了长江干流水环境质量变化规律;同时,选取有连续监测结果的断面,分析了长江上游、中游和下游不同断面近40年来的水质变化特征.结果表明:①1981—2019年,我国水环境监测迅速发展,长江干流水环境质量监测在监测点位、监测频次、监测项目和水环境质量等方面都发生了较大变化.②长江干流地表水水质总体相对较好,上游水质好于中下游,上游水体中ρ(COD_Mn)、ρ(NH₃-N)和ρ(TP)均低于中下游.③1981—2005年各江段ρ(COD_Mn)和ρ(NH₃-N)年均值变化特征不同,在2006年之后大体呈逐渐降低的变化趋势.④2006年以来,长江干流水质呈好转态势,水体中ρ(COD_Mn)、ρ(NH₃-N)和ρ(TP)均呈逐年下降趋势.⑤近年来,长江干流断面中TP的污染程度高于COD_Mn和NH₃-N,应引起重视.研究显示,政府的相关管理措施对长江干流水质改善具有正面推动作用,极大改善了长江流域总体水质,也促进了长江干流水质的进一步好转.      

基于群决策和层次分析法的长江中游地区农村污水处理技术评价及优选

长江流域农村污水治理是实现长江大保护的重要环节,但现有处理技术存在工艺多样、难以选择和缺少评价等问题.因此,调研收集了长江中游地区农村污水处理工程案例资料,分析了不同收集方式和排放标准下各处理技术的应用情况,构建了农村污水处理技术评价指标体系,并基于群决策和层次分析法对各处理技术进行了分类评价.结果表明,长江中游地区农村污水的收集方式以单村或小规模联村收集为主,处理规模主要集中在200 m³·d^-1以下,处理技术以厌氧+生态工艺应用最多(28.05%),一体化设备的应用也较为广泛(22.47%).评价指标体系准则层中技术性能权重最大(0.503 9),其次分别为经济效益(0.247 4)、运行管理(0.155 9)和环境影响(0.092 8),指标层中TP去除率、吨水运行成本、氨氮去除率和维护管理难易的权重较高.评价和优选结果表明,强化生态及厌氧+生态处理技术适于在长江中游农村地区推广和应用.研究结果可为长江中游地区农村污水处理技术的评估选择提供科学依据和参考.     

长江流域径流模拟及其对极端降雨的响应

研究流域径流量变化可为水资源科学调配、利用开发、水旱灾害防治、水环境污染整治和国民经济可持续发展等提供重要依据.但近年来受全球变暖影响,极端气候事件,尤其是极端降雨的发生频率和强度出现了变化,直接或间接影响径流量变化.运用SWAT模型模拟1965~2019年间长江流域径流时空变化规律,分析了不同极端降雨条件下径流对降雨的响应.结果表明,1965~2019年间长江流域径流变化并不显著,流域总径流和中下游径流均经历了"枯-丰-枯-丰"4个阶段.极端降雨情景模拟发现,50 a一遇极端降雨下,长江上、中和下游代表性子流域日均径流变化率分别为6200%、21%和15%,月均径流变化率为355%、5%和1.3%,年均变化率为78%、1%和0.24%.而100 a一遇极端降雨下,3个子流域日均径流变化率分别为8000%、25%和17%,月均径流变化率为437%、7%和1.5%,年均变化率为96%、1.2%和0.28%.研究结果可为流域水资源管理和利用及洪涝灾害预测与防控等提供理论依据.     

长江中下游地区气象干旱特征

长江中下游地区是中国重要的粮食生产基地,在当前全球气候变化的背景下,旱灾将直接影响该区域人民的生产生活和国家粮食安全。基于标准化降水指数（SPI）,采用1961-2015年的中国地面降水月值0.5°×0.5°格点数据集,通过游程理论定义气象干旱事件,并获取了描述干旱事件特征的三个变量：干旱历时、干旱烈度和烈度峰值。指数函数和伽马函数分别用来拟合干旱历时和干旱烈度的边缘分布,Clayton Copula函数用来构建干旱历时和干旱烈度的联合分布。在此基础上,分别用常规单变量和基于Copula双变量的频率分析方法探讨55年来长江中下游地区干旱事件在不同时间尺度下的空间特征。结果表明：（1）不同时间尺度下,长江中下游地区的干旱特征空间格局存在一定的差异,最严重的干旱主要发生在长江下游地区; （2）不同时间尺度的干旱历时和干旱烈度均呈正相关,即较严重的干旱事件通常持续更长的时间;（3）鄱阳湖流域和长江干流下游的北部干旱风险较高,而陕西南部、河南南部、湖北大部和湖南的中北部干旱风险较低。研究结果可为长江中下游地区水资源的科学管理和干旱灾害的风险评估提供理论依据。