Seasonal connections between meteoric water and streamflow generation along a mountain headwater stream     

Sam J. Leuthold  Stephanie A. Ewing  Robert A. Payn  Florence R. Miller  Stephan G. Custer 《水文研究》2021,35(2):e14029

In snowmelt-driven mountain watersheds, the hydrologic connectivity between meteoric waters and stream flow generation varies strongly with the season, reflecting variable connection to soil and groundwater storage within the watershed. This variable connectivity regulates how streamflow generation mechanisms transform the seasonal and elevational variation in oxygen and hydrogen isotopic composition (δ¹⁸O and δD) of meteoric precipitation. Thus, water isotopes in stream flow can signal immediate connectivity or more prolonged mixing, especially in high-relief mountainous catchments. We characterized δ¹⁸O and δD values in stream water along an elevational gradient in a mountain headwater catchment in southwestern Montana. Stream water isotopic compositions related most strongly to elevation between February and March, exhibiting higher δ¹⁸O and δD values with decreasing elevation. These elevational isotopic lapse rates likely reflect increased connection between stream flow and proximal snow-derived water sources heavily subject to elevational isotopic effects. These patterns disappeared during summer sampling, when consistently lower δ¹⁸O and δD values of stream water reflected contributions from snowmelt or colder rainfall, despite much higher δ¹⁸O and δD values expected in warmer seasonal rainfall. The consistently low isotopic values and absence of a trend with elevation during summer suggest lower connectivity between summer precipitation and stream flow generation as a consequence of drier soils and greater transpiration. As further evidence of intermittent seasonal connectivity between the stream and adjacent groundwaters, we observed a late-winter flush of nitrate into the stream at higher elevations, consistent with increased connection to accumulating mineralized nitrogen in riparian wetlands. This pattern was distinct from mid-summer patterns of nitrate loading at lower elevations that suggested heightened human recreational activity along the stream corridor. These observations provide insights linking stream flow generation and seasonal water storage in high elevation mountainous watersheds. Greater understanding of the connections between surface water, soil water and groundwater in these environments will help predict how the quality and quantity of mountain runoff will respond to changing climate and allow better informed water management decisions.  相似文献   

黄土洞室掘进深度与围岩位移变化规律研究     

时卫民  王鹏  赵尚毅 《岩土工程技术》2020,(2):70-75

应用PLAXIS 2D/3D有限元分析软件,对某黄土洞室进行了二维、三维分步掘进、三维一次掘进等工况的弹塑性有限元分析,研究分析了不同工况下洞室围岩位移的变化规律,并对掌子面的空间效应进行了分析。分析结果表明,二维与三维分步计算的最终位移基本一致,可以用二维的计算结果来估算洞室开挖的最终位移。三维分步掘进的分析表明,不同埋深的洞室其位移比的变化规律基本一致,当L/B<1时(L为掘进深度,B为洞室跨度),位移比呈线性增加;当L/B>1时,位移比呈非线性增加;当L/B>3时,其最大位移接近最终位移。掌子面的空间效应分析表明,在掌子面处的位移约为最终位移的1/3,距掌子面0.5倍跨度处的位移约为最终位移的2/3,距掌子面2.5倍跨度处的位移基本达到了最终位移。  相似文献   

花岗岩残积土动态冲击性能的SHPB试验研究     

刘新宇  张先伟  岳好真  孔令伟  徐超 《岩土力学》2020,41(6):2001-2008

为研究花岗岩残积土的动态冲击性能，开展了高速冲击下的分离式霍普金森压杆（SHPB）试验，与常规应变率下的试验结果比较，分析了高应变率对花岗岩残积土的应力?应变特性和强度的影响。结果表明：低、高应变率下的花岗岩残积土的?-?a（轴向应力?轴向应变）曲线均呈现出软化型。随着应变率 增加，?-?a曲线向?a增大的方向移动，破坏应变?af增加。但高应变率下?af增加的程度更加明显。花岗岩残积土的峰值强度普遍具有应变率依赖性，二者可用直线关系拟合，但低、高应变率下的拟合关系并不一致。提出了率敏性因子m定量评价依赖性强弱。研究发现，随着应变率的提高，强度的应变率依赖性减弱，低应变率下的m为26.694，而高应变率下仅为0.013。相关试验结果指出，高速冲击荷载对土体总体有害。工程中应该采取合理措施控制冲击荷载的危害。该研究有助于深化花岗岩残积土动态冲击性能的理解，为相关工程的施工与设计提供技术参考。  相似文献   

Study on multiple induced polarization parameters in groundwater exploration in Bashang poverty alleviation area of Heibei Province,China          下载免费PDF全文

LIU Zhi-yuan  TAN Ding  CHEN Zhi-bin  WEI Yun-fei  CHAI Quan  CHEN Xiao-hang 《地下水科学与工程》2020,8(3):274-280

The study examines a water exploration and poverty alleviation project in Guyuan county. The study analyzes correlations between aquifers and multiple induced polarization (IP) parameters, including resistivity, polarizability, deviation, half decay time, water-bearing factors, and Kc, a new parameter refined in this study. Based on the study, the well was placed accurately, and its maximum water inflow reached 30 m³/h. Kc value highlights the rate of change at early stages of IP secondary field. Kc value served as a quick indicator in this groundwater prospecting and is validated in practice. Progress has been made in finding new parameters in exploring water with IP method. Thanks to the project, local people have access to water and poverty alleviation has scored some achievements.  相似文献   

2001-2015年间我国陆地植被覆盖度时空变化及驱动力分析          下载免费PDF全文

赵明伟  王妮  施慧慧  江岭  王春 《干旱区地理》2019,42(2):324-331

本文基于MODIS-NDVI遥感数据反演计算了我国陆地2001—2015年地表植被覆盖度的空间分布，讨论了植被覆盖度的时空变化规律，分析了影响植被覆盖度近十几年来动态变化的主要驱动因素。研究结果表明：我国陆地植被覆盖度从2001—2015年，植被覆盖度总体上呈增加趋势，其中淮河流域、华北平原地区、以及黄土高原地区增加趋势显著。根据植被覆盖度在时间序列上的变化特征，可将其变化类型分为持续增长型、先减小后增长等六种类型，其中农业种植区基本为一直增长型，而主要森林覆盖区，特别是西南地区的植被覆盖度在研究时段内表现出波动性的变化特征。降水是驱动华北平原北部，内蒙古，以及西北大部分区域植被覆盖度动态变化的重要因素，东北、青藏高原等地区植被覆盖度受温度的影响较大，而在中国东南沿海地区，光照条件是影响该区域植被覆盖度的主要因素。  相似文献   

阿尔金断裂带中段现今构造形变模式的InSAR研究     

邱江涛  朱良玉  王随随 《大地测量与地球动力学》2018,38(8):783-786

利用2007～2010年间14景ALOS PALSAR数据及SBAS InSAR技术，获取阿尔金断裂带中段91°E附近现今地壳形变速率场，并反演该地区断层的滑动速率和闭锁深度。结果表明，阿尔金断裂中段地区的形变速率自北向南呈3个线性梯度变化区，分别为阿尔金山东段8～12 mm/a、索尔库里盆地6～7 mm/a、阿尔金断裂带以南约0 mm/a。3个速率梯度变化区主要集中在喀腊达坂断裂和阿尔金主断裂上；拟合的断层就位于金雁山南缘、喀腊达坂断裂南邻，走滑速率从西（7.1 mm/a）向东（14.0 mm/a）逐渐增大，闭锁深度自西(4.5 km)向东(10.6 km)逐渐趋深。结合前人研究推测，金雁山（阿尔金山链东部）与索尔库里拉分盆地组成的复合破裂构造模式，是转换断层运动时应力和应变调整的主要驱动机制。  相似文献   

生物土壤结皮对风沙土和黄绵土膨胀特性的影响     

王国鹏  肖波  李胜龙  姚小萌  孙福海 《中国沙漠》2020,40(1):97-104

作为重要的土壤物理性质，膨胀性在影响土壤导水性、持水性、抗蚀性以及土壤结构的形成和发育等方面发挥着重要作用。为了探讨生物土壤结皮（BSCs）土壤的膨胀特性及其主要影响因素，针对黄土高原风沙土和黄绵土两种典型土壤，利用膨胀仪测定并比较了有、无藓结皮及其在不同因素（初始含水量、干湿循环、冻融循环、温度）下膨胀率的差异，分析了BSCs对土壤膨胀性的影响及其与环境因素和BSCs性质的关系。结果显示：风沙土上藓结皮的膨胀率为1.93%，较无结皮增加了8.65倍；而黄绵土上藓结皮的膨胀率为2.05%，与无结皮相比降低了76.68%。藓结皮的生物量和厚度与其膨胀率在风沙土上均呈线性正相关关系（P < 0.05），在黄绵土上分别呈二次函数（P=0.02）和线性正相关关系（P=0.02）。初始含水量同时影响了土壤最大膨胀率和稳定膨胀时间，影响程度风沙土远大于黄绵土（包括藓结皮和无结皮）；干湿循环次数对无结皮土壤膨胀率的影响程度大于藓结皮土壤，其中风沙土和黄绵土上无结皮的膨胀率分别是50.00%~620.00%和-2.28%~10.81%，而两种土壤上藓结皮的膨胀率分别是-5.70%~10.88%和-10.24%~-21.46%；冻融循环下4种土壤的膨胀率均有不同程度的降低，降幅为0~18.54%。黄绵土无结皮的膨胀率受温度影响程度较大，50℃下黄绵土无结皮的膨胀率分别是25℃和35℃下的1.17倍和1.21倍。BSCs显著地改变了风沙土和黄绵土表层的膨胀性，其影响的程度和方向取决于土壤类型。同时，BSCs的膨胀性受含水量、温度、干湿以及冻融循环等关键因素影响。  相似文献   

A modified numerical model for moisture-salt transport in unsaturated sandy soil under evaporation     

Wei Wen  YuanMing Lai  ZheMin You 《寒旱区科学》2020,12(3):125-133

Soil salinization, caused by salt migration and accumulation underneath the soil surface, will corrode structures. To analyze the moisture-salt migration and salt precipitation in soil under evaporation conditions, a mathematical model consisting of a series of theoretical equations is briefly presented. The filling effect of precipitated salts on tortuosity factor and evaporation rate are taken into account in relevant equations. Besides, a transition equation to link the solute transport equation before and after salt precipitation is proposed. Meanwhile, a new relative humidity equation deduced from Pitzer ions model is used to modify the vapor transport flux equation. The results show that the calculated values are in good agreement with the published experimental data, especially for the simulation of volume water content and evaporation rate of Toyoura sand, which confirm the reliability and applicability of the proposed model.  相似文献   

入园率视角下长三角地区化工产业时空格局演化及影响因素     

纪学朋  宋娅娅  孙延伟  王丹阳  孟浩  李升峰  黄贤金 《地理研究》2020,39(5):1116-1127

本文以全国化工产业密集区——长三角地区为例,基于规模以上中国工业企业详细数据,从化工企业入园率的视角出发,综合运用均值中心、标准差椭圆、核密度分析及空间自相关等分析方法,分析并揭示了1998—2013年长三角地区化工产业时空格局演化规律及影响因素。研究结果表明：1998—2013年长三角地区化工企业总体上呈现不断增长趋势,入园率由6.19%提升到36.98%;化工企业“西北-东南”方向分布明显,且近似呈“先东南,后西北”的路径迁移规律,较之全部企业,入园企业具有更高的离散度、更大的迁移幅度,入园企业与全部企业逐步由空间失配演变为空间匹配;中心集聚与外围扩散态势并存,发育并逐渐形成了环太湖集聚区、沿杭州湾集聚区、沿长江密集带及沿海密集带四大化工产业集聚片区,化工产业的区域空间结构趋于复杂化、有序化与稳定化;地级尺度上化工企业入园率不断提升,2003年与2013年呈显著的空间正相关,热点区逐渐由浙江东南转移到苏皖北部,冷点区从安徽北部迁移到浙江西北,基本完成了空间格局上的对称反转变换,但化工企业入园率与空间密度分布一直处于错配失衡状态。通过结合化工产业特性与长三角区域特征,定性探讨了长三角地区化工产业时空格局演化的影响因素,特别是阐述了化工产业“园区化”进程的作用机制。  相似文献   

青藏铁路沿线不同类型挡沙墙阻沙率     

杨印海  薛春晓  石龙  李凯崇  孔令伟  张芳 《中国沙漠》2020,40(1):173-178

基于风洞试验对青藏铁路沿线不同类型防沙措施防沙效果进行模拟研究，探讨了不同类型挡沙墙的防沙效果。结果表明：挂板式、轨枕式和箱式挡沙墙输沙率随高度基本呈递增缓变型趋势，最大输沙率低于20%；铃铛式和高立式聚乙烯（PE）网挡沙墙随高度呈递减陡降型趋势，距地表6~8 cm处为转折点，转折点以上输沙率随高度增大急剧减小，转折点以下输沙率随高度变化较为平缓，最大输沙率低于50%。随着风速的增大，各挡沙墙的阻沙率呈递减趋势：挂板式和轨枕式挡沙墙对风速的敏感性最弱，整体阻沙效果较优，可大范围推广；箱式挡沙墙对风速的敏感性较弱，建议在风速18 m·s^-1以下的地区使用；PE网挡沙墙防沙效果对风速的敏感性最强，建议在风速10 m·s^-1以下的地区使用。  相似文献