Relating the depth of the water table to the depth of weathering     

M.I. Lebedeva  S.L. Brantley 《地球表面变化过程与地形》2020,45(9):2167-2178

Weathering of bedrock creates and occludes permeability, affecting subsurface water flow. Often, weathering intensifies above the water table. On the contrary, weathering can also commence below the water table. To explore relationships between weathering and the water table, a simplified weathering model for an eroding hillslope was formulated that takes into account both saturated and unsaturated subsurface water flow (but does not fully account for changes in dissolved gas chemistry). The phreatic line was calculated using solutions to mathematical treatments for both zones. In the model, the infiltration rate at the hill surface sets both the original and the eventual steady-state position of the water table with respect to the weathering reaction front. Depending on parameters, the weathering front can locate either above or below the water table at steady state. Erosion also affects the water table position by changing porosity and permeability even when other hydrological conditions (e.g. hydraulic conductivity of parent material, infiltration rate at the surface) do not change. The total porosity in a hill (water storage capacity) was found to increase with infiltration rate (all else held constant). This effect was diminished by increasing the erosion rate. We also show examples of how the infiltration rate affects the position of the water table and how infiltration rate affects weathering advance. Published 2020. This article is a U.S. Government work and is in the public domain in the USA  相似文献   

基于模拟退火算法的设计反应谱标定方法     

谭启迪  薄景山  常晁瑜  韩昕  乔峰 《地震工程与工程振动》2020,(1):155-161

反应谱的标定是抗震设计的基础工作之一,模拟退火算法是基于模拟固体退火过程而提出的多参数优化组合方法。本文提出将模拟退火算法应用于设计反应谱的标定,并概述了模拟退火算法的基本原理及特点,介绍了运用MATLAB基于模拟退火算法对反应谱进行标定的过程。检验了将模拟退火算法应用于场地相关谱标定的可行性和合理性,给出了将其应用于工程场地地震安全性评价中设计反应谱标定实例。通过检验和实例分析可以看出,基于模拟退火算法的反应谱标定方法所给出的设计反应谱谱形真实地反映了原地震反应谱的特征,较客观的反映了场地相关反应谱的峰值和周期特征。  相似文献   

SH波地表散射的局域边界元模拟          下载免费PDF全文

盖增喜  陈晨旭 《地球物理学报》2020,63(6):2274-2280

本文提出了一种计算不规则起伏地形中SH波散射的有效方法——局域边界元法.本方法基于传统边界元法,为计算复杂地表散射问题提供了一种更加高效的解决方案.根据地震波满足的边界积分方程中牵引力格林函数的特性,我们将自由边界分解成水平部分和起伏部分.通过公式推导,可将水平部分的位移由起伏部分的位移通过格林函数线性叠加表示,因此只需对起伏部分的位移进行直接求解,从而极大地减少了待求解的未知数个数,显著提高了计算效率.通过与半圆形山谷SH波平面波入射的解析解比较,验证了方法的正确性.数值模型比较显示,局域边界元模拟结果与传统边界元数值解完全吻合,但是大幅提高了计算效率.因此,局域边界元法可以作为模拟不规则地形中地震波散射的有效工具.  相似文献   

Bedrock erosion due to hoeing as tillage technique in a hilly agricultural landscape,southwest China     

Haichao Xu  Jianhui Zhang  Yuhang Wei  Jiadong Dai  Yong Wang 《地球表面变化过程与地形》2020,45(6):1418-1429

Tillage on hillslopes may not only induce severe soil erosion, but may also cause bedrock erosion under certain conditions. Yet, little is known about bedrock erosion by tillage in a hilly agricultural landscape, southwest China. The aim of this study is to quantify the translocation of rock fragments derived from bedrock fragmentation by hoeing under different conditions, including slope gradient, hoeing depth and soil-covered thickness using a gravel tracing method. The reliability of the gravel tracing method was confirmed by the bedrock dyeing tracing method. Hoeing depth is a significant factor affecting the translocation rate of rock fragments (Q_r ). Meanwhile, under the condition of overlying soil layers (0.06−0.10 m thick), the values of Q_r were significantly smaller with a reduction of 20.7−25.6%, compared with rock fragmentation by hoeing for bare bedrock. However, slope gradient was found to have insignificant effects on Q_r . Fractured bedrock moved as individual small fragments, which was mainly controlled by the hitting force of the hoe, while soil moved in the shape of lumps, which was dominated by both drag force of the hoe and gravity. This study suggests that hoeing into soil-covered bedrock can diminish bedrock erosion while providing soil matrix for shallow soil layers. Our work presents a quantitative assessment of bedrock erosion by hoeing and an underlying insight into characteristics of bedrock erosion by tillage operations in hilly agricultural regions with mudstone and shale, southwest China. © 2020 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

堆积阶地古老滑坡识别方法及其在线状工程地质勘察中的应用     

安玉科  樊江  马胜午  马建全  高娟  毛立军 《吉林大学学报(地球科学版)》2020,50(6):1787-1794

阶地型古老滑坡体形成后，长期受各种营力影响，导致古老滑坡地貌形态破坏严重甚至消失。目前遥感技术和普通工程地质调绘很难发现这些滑坡的存在，给工程建设和后期运营造成较大安全隐患。为准确识别形态特征不明显的古老滑坡体，从阶地物质结构特征演变入手，找到阶地受剪切破坏产生的典型物质结构特征，将地层结构错断、卵砾石异常定向排列、摩擦镜面和泥包粒的眼球构造等作为滑坡准确识别依据。首先采用沿沟谷进行工程地质测绘的纵横交错追踪法确定滑坡体纵向范围和滑面形状，再结合地貌特征推测各级、块滑坡平面范围和分布，最后用点状勘探工程验证和校正推测结论。可将其总结为由"地貌异常、沿沟追踪、面上推断、点状校验"组成的阶地型滑坡识别方法，即物质结构异常推断法。结合线状工程勘察设计各阶段工作特点，提出线状工程前期工作中阶地型滑坡识别步骤，并在临渭高速公路工程建设项目中取得成功应用。  相似文献   

泉水流量、电导率、pH值动态变化研究     

余保汶  肖敏杰  王旭  费璇 《地质与资源》2020,29(4):380-387

岩溶水是指赋存于岩溶孔隙中的地下水，是我国南方生产生活主要用水来源.随着社会对水资源需求的逐步扩大，岩溶水资源的开发利用越发重要.通过定期监测岳麓山泉水流量、电导率、pH值，结合岳麓山岩土层性质和长沙市降雨量，采用统计分析和Spearman秩相关系数法对泉水流量变化和泉水水质定性评价进行研究.研究结果表明，大气降雨对岩溶水进行补给从而使泉水流量增大，泉水流量的改变除与降雨量有关外，还受土壤入渗率和降雨时长的影响.采用Spearman秩相关系数法可定量计算电导率与时间的相关性，间接判断周围环境对泉水水质影响的难易程度，有利于识别电导率代表性位置泉眼，更好地监测和评价岩溶水.土壤酸沉降污染严重或酸雨频繁地区易导致岩溶水pH值呈酸性.对泉水流量和水质的研究有利于科学开发利用岩溶水资源.  相似文献   

济南东部岩溶水有机污染健康风险评价          下载免费PDF全文

张海林  林广奇  马河宽  刘文 《山东国土资源》2018,34(11)

近年来,济南岩溶水有机污染越来越突出,为了探究济南岩溶水有机污染对居民健康造成的影响,保障饮用水安全,该文在系统分析研究区水文地质条件的基础上,采用USEPA推荐的健康风险评价模型,根据实际采样测试数据,分析评价了济南东部3处岩溶水井点的有机污染对其范围内暴露人群造成的健康风险。结果表明:检出的主要有机污染物为三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯。3个水井的有机污染非致癌风险未超过限值1,在可接受的范围内,四氯化碳的非致癌风险所占比例最大,为89.85%; 3个采样点有机污染致癌风险,超出了其可接受水平的最小限制10-6,但均未超出可接受的致癌风险的最大限制10-4,风险指数均在10-6~5.0×10-5之间,应该引起关注,产生致癌风险的主要污染物为三氯乙烯。有机污染非致癌风险和致癌风险的主要暴露途径为呼吸吸入,其次是饮水吸收,皮肤接触暴露途径风险值最小。  相似文献   

水动力条件对沉积物-水界面氧通量的影响   总被引：2，自引：0，他引：2  

郑阳华  邹浩东  何强  李宏  张青  陈德敏  艾海男 《湖泊科学》2018,30(6):1552-1559

氧环境决定了水体沉积物中各种生命所需元素的最终归趋，沉积物-水界面是水相与沉积物相氧传递的重要场所，而水动力条件是影响沉积物-水界面氧传递的重要因素.选择三峡库区一级支流御临河为研究对象，根据长年监测数据建立实验室模型，采用声学多普勒流速测试仪及微电极测试系统构建了非侵入式涡度相关测试系统，探究了不同水动力条件对沉积物-水界面氧通量的影响.结果表明：水体静止状态下沉积物-水界面溶解氧浓度随时间的增加而减少，非静止状态下随时间的增加而增加；沉积物-水界面氧通量随水体流速的增加而增加.根据氧通量求解对应流速下垂直涡动扩散系数并进行线性拟合，当水体流速为0.01~0.14 m/s时，垂直涡动扩散系数与水体流速的相关性最好，此时沉积物-水界面氧通量的传递以涡动扩散为主导.  相似文献   

苏北浅滩海底地下水排放及其对海域营养盐通量的贡献     

赵世彬  姚庆祯  于志刚  许博超  韦钦胜  南海明 《海洋与湖沼》2018,49(5):1038-1044

海底地下水排放(SGD)是近海海域的一个重要的营养盐来源。本研究借助多种天然镭同位素对春季苏北浅滩海域的SGD及其携带入海的营养盐通量进行量化评估。研究发现:苏北浅滩海域的~(224)Ra、~(223)Ra和~(226)Ra等镭同位素的浓度水平较高,呈现近岸高、远岸低的分布趋势;根据~(224)Ra/~(226)Ra的"表观年龄模型"估算的水龄的分布情况推断,春季该海域表层水体主体流向为东北向,流速约为0.1m/s,这与前人物理海洋数值模拟结果一致;最终利用226Ra质量平衡模型发现海域的SGD通量为(46±29)cm/d,由其携带入海的溶解态无机氮、磷、硅营养盐(DIN、 DIP、 DSi)等的通量分别为(2.6±3.1)×1~09、(3.0±2.5)×10~6和(5.5±4.2)×10~8mol/d。  相似文献   

面向目标自适应有限元法的带地形三维大地电磁各向异性正演模拟          下载免费PDF全文

曹晓月  殷长春  张博  黄鑫  刘云鹤  蔡晶 《地球物理学报》2018,61(6):2618-2628

传统三维大地电磁各向异性模拟均是基于规则六面体网格，计算精度有限且较难拟合复杂地质条件.本文采用面向目标自适应非结构矢量有限元法，对三维大地电磁各向异性介质进行模拟.首先从电场双旋度方程出发，利用伽辽金方法建立变分方程；然后利用电流密度连续性条件构建适合大地电磁各向异性问题的加权后验误差估计方法，实现面向目标的网格自适应正演；最后通过典型算例分析各向异性对网格自适应和大地电磁响应的影响特征以及各向异性的识别方法.本文算法能够高精度地拟合起伏地表和任意各向异性介质，适用于分析复杂地电条件大地电磁响应特征，为提高大地电磁资料解释水平提供了理论基础.  相似文献