地面沉降风险评价初探

平原区超采地下水引发的地面沉降地质灾害已成为影响这些地区经济可持续发展的重要因素,风险管理是实现灾害防治从被动应对向主动防御转变的标志。根据地面沉降地质灾害自身特点,从其易发性、易损性和抗风险能力三方面进行分析评价,初步构建了地面沉降风险评价指标体系,介绍了常用的数学模型方法和空间分析技术,最后以苏锡常地区为例进行了实例研究。结果表明,决定当前地面沉降区风险分布的首要因素是地区经济发展水平,就相同级别的地面沉降而言,其对经济发达地区所造成的侵害要高于经济欠发达地区;其次才是地面沉降灾害发生程度。由此建议加大抗灾投入,增强区域风险抵御能力。     

VR-GIS技术在无锡西部地区地裂缝研究中的应用

以无锡西部地区为研究区,利用虚拟GIS技术建立仿真地裂缝的虚拟平台,在数字高程模型的基础上,结合锡西地区地裂缝的分布特征以及野外采集的数据,对延伸地面和房屋的地裂缝分别采用几何建模法和动态纹理建模法,从而实现小尺度范围内动态仿真研究区地裂缝及其对房屋产生的影响作用。此外,在大尺度范围内对比产生裂缝的房屋、基岩起伏以及地面累计沉降量的三维空间分布,对比地裂缝与引发因素间的相互关系。选择开发环境良好的VC++作为虚拟开发平台,利用OpenGL（open graphic library）作为可视化开发工具包。研究成果能够为研究者清晰直观地探究地裂缝灾害的发生过程、引发因素以及产生的后果,提供一个强有力的工具。     

松花江流域地表水系分形维及其影响因素分析

应用分形理论,以DEM数据为基础数据,给出了以ArcGIS 9.2为研究平台的分形雏数计算方法,并将该方法应用于松花江流域地表水系的研究.结果表明松花江流域地表水系均处于发育的壮年期,针对分形雏数影响因素的复杂性,探讨了松花江流域地表水系分形维数的影响因素,认为地貌、土壤、植被和降水量是分形维数的主要影响因素,且部分地区降水量的影响作用被地形作用所屏蔽,并讨论了线性拟合过程中无标度区间数据选择问题,认为选在栅格尺寸大小水平即可得到较好的结果.     

基流分割法在黄河流域地下水研究中的应用

为研究黄河流域地下水可再生能力变化规律和制定黄河流域水资源管理方案,应用基流指数法(BFI)和直线平割法的原理与方法,计算了黄河流域干流13个水文断面与20条主要支流31个水文断面的基流量,并分析了基流量的形成机理、地下水对黄河水的贡献、基流变化过程、流域地下水资源的构成及地下水资源总量.研究结果表明:花园口断面的基流量占多年平均径流量的44%,流域内河水与地下水存在极其密切的转化关系,地下水对黄河水的贡献很大.黄河的径流量与基流量主要来自兰州以上的源区,兰州断面的年径流量与基流量分别占花园口断面径流量的59%和60%;而兰州以下到花园口之间的上、中游地区,地下水对黄河水的贡献很小.1990年前后,黄河干流与支流河段的基流量发生了很大变化.除玛多以上的源头段基流量衰减率较大外(衰减率为0.38),兰州以上的干流河段基流量衰减率较小(0.08～0.20),而兰州以下的黄河干流基流量衰减率都很大(0.22～0.31).基流量的剧烈衰减是天然和人类活动(如地下水开采)共同作用下地下水资源量减少的结果.从流域水循环的观点考虑,黄河流域的区域地下水资源由参与黄河水循环的地下水资源、未参与黄河水循环的地下水资源和流域地下水的开采等3大部分构成.1990年6月-2000年6月近10年黄河流域地下水天然资源量平均值为353.9 亿m~3/a,比多年地下水资源量平均值减少了15 % .     

CFCs法在鄂尔多斯白垩系地下水盆地浅层地下水年龄研究中的应用

鄂尔多斯白垩系地下水盆地是中国重要的能源基地,利用CFCS方法对鄂尔多斯白垩系地下水盆地年轻地下水年龄进行测定,取得了比较准确的结果。结果表明,盆地地下水系统可以分为局部地下水系统、中间地下水系统和区域地下水系统。地下水盆地内局部地下水系统地下水循环更替快,年龄为20 a左右,地下水年龄随深度增加而增加;中间地下水系统和区域地下水系统地下水循环更替相对较慢,年龄大于70 a,可以寻求14C等其他同位素方法确定准确年龄。     

潜流带生物地球化学特征研究进展

潜流带(即地表水-地下水交互作用带)是位于地表水和地下水之间发生物质和能量交换的,具有物理、化学、生物梯度的饱和含水带。潜流带内发生着强烈的生物地球化学过程,在改善水环境质量和维持水生态系统稳定中发挥着重要作用。潜流带生物地球化学特征主要受河床沉积物结构特征、水文特征、环境特征、生物群落格局、物质输入等因素的影响,潜流带内C、N、P元素以及有毒金属元素(Fe、Mn、As、Hg等)会发生氧化-还原、吸附与解吸、沉淀与溶解、生物催化等生物地球化学过程。原位监测、数值模拟、原位培养和地球物理探测等技术是潜流带中生物地球化学过程研究中常用的研究手段。未来针对潜流带的研究可以从监测和数值模拟技术、河床沉积物变化特征以及微生物生态系统的结构和功能等方面进一步开展。     

ANN技术在岩溶地下水可开采量评价中的应用——以山西晋祠泉域为例

以晋祠泉域为例,分析该泉域水文地质特征。应用神经网络技术(ANN)建立泉域内县代表性的难老泉岩溶地下水位与各种补排项之间定量数学模型,对该泉域地下水可开采量进行了评价。研究结果表明,所建立的岩溶地下水位多因素神经网络模型具有较好的拟合精度,仿真程度较高,所得到的地下水可采资源量评价结果与该地区地下水开发利用实际情况较为一致。同时,还计算了不同降雨条件下地下水的可开采量,使其对地下水的开采规划更具有指导意义。     

土壤类型及组分对热活化过硫酸盐氧化降解土壤中挥发性氯代烃的影响

为了探究高级氧化技术对土壤中有机氯代烃的氧化降解作用,为ISCO（in situ chemical oxidation）技术体系提供重要的理论依据和数据支撑,考察了热活化过硫酸盐（persulfate,PS）氧化降解不同类型土壤（砂类土壤、黏土类土壤）中挥发性氯代烃污染物（三氯乙烯（TCE）、三氯乙烷（TCA）、顺式-1,2-二氯乙烯（cis-1,2-DCE）、1,2-二氯乙烷（1,2-DCA））的效能;同时,通过硫酸盐与土壤相互作用过程研究,探究了不同土壤介质中有机质和无机组分在过硫酸盐消耗中所占比例。结果表明：在50℃时,热活化过硫酸盐可有效降解土壤中1,2-DCA、cis-1,2-DCE、TCA和TCE,砂类土壤介质中4种氯代烃降解效果依次为25%、89%、5%和61%,黏土类土壤介质中4种氯代烃降解效果依次为35%、86%、8%和63%;4种氯代烃的降解效果从高到低顺序依次为cis-1,2-DCE、TCE、1,2-DCA、TCA,砂类土壤中的氯代烃总体降解效果优于黏土类土壤中氯代烃的降解效果。另外,土壤中过硫酸盐氧化降解氯代烃反应研究发现,砂类和黏土类土壤介质组分中有机质消耗率分别为81.3%和72.6%,铁元素消耗率分别为80.5%和38.6%,表明土壤介质组分与过硫酸盐发生了氧化还原反应,从而导致过硫酸盐自身的大量消耗。由此可知,土壤介质中的有机质、铁元素等矿物质均参与过硫酸盐的消耗过程,且土壤有机质、铁元素与氯代烃之间在消耗过硫酸盐反应上存在竞争关系,土壤组分过多地消耗了过硫酸盐,导致了氯代烃的氧化降解效率较低。因此,针对实际有机氯代烃污染场地,采用过硫酸盐氧化技术进行修复时,过硫酸盐的实际投加量要远高于化学计量值,需充分考虑到土壤组分对过硫酸盐自身的消耗作用。     

硝基苯在傍河地下水源地迁移转化的数值模拟研究

通过开展室内模拟实验研究,探讨硝基苯在傍河水源地的迁移规律、转化机理及其影响因素。在实验的基础上,构建描述硝基苯在傍河地下水源地迁移转化的数学模型。数值模拟结果表明：淤泥介质对硝基苯的吸附能力相对较高,硝基苯在淤泥中的线性吸附系数为0.526 cm³/g,在砂砾中的线性吸附系数为0.123 cm³/g;硝基苯在淤泥介质中的生物降解作用也明显大于在砂砾介质中,其在淤泥介质中的生物降解速率常数可达0.043 h^-1,而在砂砾介质中仅为0.002 h^-1。本次对室内硝基苯迁移转化实验的数值模拟效果较为理想,模拟结果对硝基苯在含水层中的迁移过程和转化规律进行了科学合理的量化描述,可将该模型进一步用于野外硝基苯迁移转化的模拟预测中。     

苏锡常地区地面沉降地质结构三维可视化模型虚拟现实系统研究

从苏锡常地区地面沉降研究实际需要出发,介绍了利用虚拟现实技术构建地面沉降地质结构三维可视化模型虚拟现实系统的设计思路、开发模式、实现方法和功能特点。该系统真实表达了研究区三维地层结构特征,逼真再现了地面沉降模型所预测的地下水流场、地面沉降发展变化过程,并虚拟表现出地面沉降可能造成的后果,为苏锡常地区地面沉降机理及预测研究提供了一个全新的三维可视化平台。