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深部水文地质学裂隙渗流研究挑战与进展
1
作者 董艳辉 王礼恒 +4 位作者 张倩 周志超 文冬光 李守定 万力 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期296-312,共17页
深部水文地质学是地球科学领域近年来快速发展的前沿方向,主要聚焦于地下数百米至数千米深度范围内的基岩裂隙含水系统。随着我国深部资源能源开发、环境保护与空间利用需求的不断增加,对深部地下水系统的认知程度与调控能力已成为支撑... 深部水文地质学是地球科学领域近年来快速发展的前沿方向,主要聚焦于地下数百米至数千米深度范围内的基岩裂隙含水系统。随着我国深部资源能源开发、环境保护与空间利用需求的不断增加,对深部地下水系统的认知程度与调控能力已成为支撑国家战略的关键科技问题。本文系统综述了深部水文地质学的研究进展,重点阐述了深部裂隙介质渗流的关键科学问题、研究方法与工程实践。首先,提出了深部水文地质学核心科学问题:深部地下水的来源与年龄、深浅层水循环相互作用机制、高度非均质含水系统表征、深部流体与工程相互作用以及深部生物圈影响。其次,系统梳理了深部裂隙介质渗流研究的关键方法与技术,包括实验室尺度的高精度观测与测试技术、现场实验与长期监测手段、多尺度数值模拟与多场耦合建模技术,以及多学科集成与人工智能研究范式。第三,聚焦典型工程背景,深入探讨了四类深部水文地质问题的研究进展:(1)深部低渗岩体裂隙渗流,以高放废物地质处置为例,分析了北山预选区深部地下水系统特征与水文循环模式;(2)深部低渗岩体裂隙溶质运移,以页岩气水力压裂为例,探讨了深部流体向上迁移的水文地质控制机制;(3)深部流体反应溶质运移,以深层碳酸盐岩储集空间为例,揭示了深部热液流体对储层改造的主控作用;(4)深部裂隙热流耦合,以增强型地热系统开发为例,分析了多场耦合作用下储层裂隙演化与热开采持续性的主控机制。最后,展望了深部水文地质学六大未来研究方向,包括深部观测技术系统建设、高精度裂隙渗流建模、多场耦合模拟能力提升、地球物理成像与水文融合、高分辨率水化学分析以及人工智能与大数据集成。本文对深部水文地质学理论、方法与应用的全面总结,旨在为高放废物地质处置、页岩气开发、二氧化碳地质封存、增强型地热系统以及深层至超深层油气资源开发等深部地质工程提供理论指导与技术支撑,为深部地下水资源的可持续管理与环境安全评价提供科学基础。 展开更多
关键词 深部地质工程 深部水文地质学 裂隙渗流 多场耦合 数值模拟
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离子吸附型稀土矿区水体硝酸盐分布、来源及其转化过程:以江西足洞稀土矿为例 被引量：3
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作者 韦春伊 余圣品 +7 位作者 白细民 刘海燕 王振 葛勤 陈功新 周仲魁 孙占学 郭华明 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期121-134,共14页
离子吸附型稀土矿开采导致矿区水土环境遭受严重的氮污染,但矿山排水影响下水体中硝酸盐(NO_(3)^(-)-N)的分布、迁移转化过程及污染来源仍缺乏系统研究。以江西赣南足洞离子吸附型稀土矿区下游地表水和地下水为研究对象,结合水化学分析... 离子吸附型稀土矿开采导致矿区水土环境遭受严重的氮污染,但矿山排水影响下水体中硝酸盐(NO_(3)^(-)-N)的分布、迁移转化过程及污染来源仍缺乏系统研究。以江西赣南足洞离子吸附型稀土矿区下游地表水和地下水为研究对象,结合水化学分析及多同位素技术(δ^(18)O-H_(2)O、δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)),研究了水体中NO_(3)^(-)-N来源及转化过程,并借助MixSIAR模型定量评估了各污染源的贡献率。结果表明,区内水体呈弱酸性、低矿化度特征,地表水以SO 4-Ca型为主,80%地下水为HCO_(3)-Ca型;地表水的总氮(TN)及NO_(3)^(-)-N、氨氮(NH_(4)^(+)-N)浓度显著高于地下水,表明其氮污染与采矿活动密切相关。空间上,氮来源与开矿使用高氨氮卤水密切相关,矿山开采活动对地表水氮污染影响显著。土地利用类型分布表明,地表水和地下水氮的来源不同,地表水氮源主要是林地中的矿山排水,而地下水氮主要来源于耕地上的农业活动。δ^(18)O-H_(2)O、δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)同位素组成特征及其分馏系数分析表明,地表水和地下水均以硝化作用为主。利用δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)及其重建值进行端元分析显示,SW1的NO_(3)^(-)-N主要来源于铵态氮,即采矿活动排出的高NH_(4)^(+)-N水;SW2受到采矿和农业活动的共同影响,其来源包括铵态氮、土壤氮和污水粪肥,GW主要来源于土壤氮和污水粪肥。MixSIAR定量结果表明,矿山排水对靠近开采区的地表水(即SW1)的NO_(3)^(-)-N贡献率平均值超过50%,其中65%~94%NO_(3)^(-)-N来源于矿山排水中原生NO_(3)^(-)-N的直接贡献,而在远离开采区的地表水中(即SW2),矿山排水的NO_(3)^(-)-N贡献值递减至约30%。不确定性分析UI 90显示,大气降水的贡献率最为稳定,矿山排水、粪肥污水和土壤氮的贡献率存在较大的变异性。本研究揭示了离子吸附型稀土矿区硝酸盐污染的形成机制,为矿区氮污染的精准管控提供了科学依据。 展开更多
关键词 稀土矿 氮污染 硝化作用 贝叶斯同位素混合模型 分异富集
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小江断裂带南段典型地热泉群水文地球化学特征及形成机制研究 被引量：1
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作者 肖勇 张雨晴 +4 位作者 杨文春 朱文祥 施文超 王杰 杨洪杰 《地球学报》 北大核心 2026年第1期65-77,共13页
大型断裂与岩溶复合区域水热活动机制复杂,厘清地热水成因是实现其地热资源科学合理开发利用的关键。本文以小江断裂南段热水塘地热泉群为研究对象,通过系统采集区域冷、热水样,综合运用水文地球化学、环境同位素及地质水文地质分析手段... 大型断裂与岩溶复合区域水热活动机制复杂,厘清地热水成因是实现其地热资源科学合理开发利用的关键。本文以小江断裂南段热水塘地热泉群为研究对象,通过系统采集区域冷、热水样,综合运用水文地球化学、环境同位素及地质水文地质分析手段,探究断裂带与岩溶发育对地热水形成、出露过程的控制作用。研究发现,热水塘地热泉水出露温度48.2~50.6℃,pH值6.6~7.0,TDS值784~851 mg/L,其水化学特征显著区别于抚仙湖临岸湖水与区域冷泉水。地热系统补给水源为抚仙湖湖盆东南火特村南部山区(高程2531~2716 m)大气降水;补给水沿断裂与岩溶通道下渗至2145~2447 m深处,热储层温度为179~201℃,地下滞留时间长达24~28 ka;地热水与围岩发生了充分水岩作用,但其在径流至排泄区浅表时遭遇岩溶通道控制的大量浅循环冷水混入(冷水混入比例86%~89%),改变了其水化学组成并破坏了水化学平衡状态,最终在抚仙湖湖岸出露形成富集SiO2(40.5~43.1 mg/L)、砷(0.05~0.06 mg/L)、氟(1.50~1.68 mg/L)等特征组分的中性至弱碱性低温地热泉水。 展开更多
关键词 水热型地热 地热水 成因模式 出露机制 岩溶 抚仙湖
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青藏高原地下水研究现状及主要科学问题 被引量：1
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作者 郭华明 高志鹏 +4 位作者 胡雅璐 邢世平 李遥 蒋小伟 彭建兵 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期328-341,共14页
作为“亚洲水塔”的青藏高原,其地下水对于维持长江、黄河、雅鲁藏布江、怒江、澜沧江等亚洲大江大河的流量稳定、保障区域生态系统健康、确保数亿人口用水安全具有不可替代的作用。然而,相对于地表水和冰川冻土,青藏高原地下水研究十... 作为“亚洲水塔”的青藏高原,其地下水对于维持长江、黄河、雅鲁藏布江、怒江、澜沧江等亚洲大江大河的流量稳定、保障区域生态系统健康、确保数亿人口用水安全具有不可替代的作用。然而,相对于地表水和冰川冻土,青藏高原地下水研究十分薄弱。少数研究利用GRACE卫星数据反演,量化了地下水储量变化的发展趋势;部分研究揭示了冻融条件下局部区域地下水动态特征及生态环境效应。本文在对相关文献进行系统梳理的基础上,总结了青藏高原地下水类型及分布和地下水利用现状,粗略估算了地下水储量和地下水资源量,揭示了冰川冻土特殊环境下地下水地表水相互作用规律。最后,提出了青藏高原地下水研究存在的主要科学问题,包括浅表固态液态水转化通量和机制、青藏高原地下水循环深度、青藏高原地下水储量及其变化机制。这些科学问题的解决将提升对特殊气象水文、剧烈起伏地形地貌、复杂地质构造和水文地质条件下地下水赋存规律、循环特征及水热耦合过程等理论认识,进一步丰富水文地质学的理论体系。 展开更多
关键词 冰川 冻土 水资源 含水层 构造运动 地热
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融合微地震与水文数据的深部地热储层裂隙结构表征技术研究进展 被引量：1
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作者 许天福 李思源 姜振蛟 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期269-282,共14页
针对数据不完备条件下的岩体人工裂隙准确表征的挑战,结合深部地热储层裂隙表征情境,建立了融合微地震和水文数据的裂隙结构表征技术,显著提升裂隙表征可靠性和准确性,成为人工裂隙表征的新途径。本文综述融合微地震和水文数据的裂隙结... 针对数据不完备条件下的岩体人工裂隙准确表征的挑战,结合深部地热储层裂隙表征情境,建立了融合微地震和水文数据的裂隙结构表征技术,显著提升裂隙表征可靠性和准确性,成为人工裂隙表征的新途径。本文综述融合微地震和水文数据的裂隙结构表征技术,包括等效连续介质假设下微地震和水文数据顺序反演、联合反演,以及离散裂隙介质假设下微地震和水文数据顺序反演理论与方法,结合工程尺度案例,对比分析不同方法的优势和劣势,评述技术发展所面临的挑战并总结未来发展趋势,以期建立更加完善的融合微地震和水文数据的裂隙结构表征技术体系,提升岩体裂隙刻画精度,为裂隙影响下的地质工程风险预测和管控提供支撑。 展开更多
关键词 人工裂隙 微地震 示踪试验 参数反演 水文地球物理
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我国岩溶生态水文学研究进展与展望
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作者 蒋忠诚 罗为群 +2 位作者 吴泽燕 章程 邹胜章 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期342-353,共12页
20世纪末以来,我国南方表层岩溶水与石漠化综合治理的相关性研究推动了我国生态水文学的形成与发展。取得的突出研究进展包括:(1)是开展了高度依赖地下水的岩溶生态系统研究,岩溶生态系统普遍发育浅根系和深根系这二态根系,有的深根可达... 20世纪末以来,我国南方表层岩溶水与石漠化综合治理的相关性研究推动了我国生态水文学的形成与发展。取得的突出研究进展包括:(1)是开展了高度依赖地下水的岩溶生态系统研究,岩溶生态系统普遍发育浅根系和深根系这二态根系,有的深根可达100多m,完全依赖岩溶地下水,但依赖程度因水文地质条件而异。(2)是生态系统对岩溶水的调蓄功能研究,生态系统对表层岩溶带水资源具有调蓄功能,特别是水源林对于表层岩溶水资源的涵养具有重要价值,使表层岩溶泉成为西南岩溶山区居民分散供水的主要水源;此外,生态调控促进了岩溶水资源的可持续利用。(3)是岩溶关键带结构及生态水文模型研究,阐明了岩溶关键带及结构的特点,建立了岩溶生态水文耦合模型,推动岩溶区水资源调控和水土漏失有效防治。岩溶关键带“六水循环”、岩溶关键带生态水文监测网络、极端气候和人类干扰下岩溶生态水文的响应过程是下一步的重要研究方向。 展开更多
关键词 岩溶 生态水文学 水文地质 岩溶关键带 中国
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深部特殊空间探测-评价-利用技术研究进展
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作者 杨科 袁亮 +8 位作者 王同 易晓峰 张乐乐 刘凯 黄艳利 熊清蓉 贾云中 王同涛 韩家章 《煤炭学报》 北大核心 2026年第1期689-720,共32页
以关闭矿井地下空间、盐穴、孔隙性含水层、深部不可采煤层为代表的深部特殊空间安全高效开发是保障国家深部资源能源安全的重要途径和重大战略需求。聚焦深部特殊空间探测-评价-利用中瓶颈背后的科技难题,系统梳理深部特殊空间探测、... 以关闭矿井地下空间、盐穴、孔隙性含水层、深部不可采煤层为代表的深部特殊空间安全高效开发是保障国家深部资源能源安全的重要途径和重大战略需求。聚焦深部特殊空间探测-评价-利用中瓶颈背后的科技难题,系统梳理深部特殊空间探测、评价、利用研究现状,凝练构建深部特殊空间探测-评价-利用亟待突破的关键技术体系。研究结果表明:高精度探测与反演建模是实现深部特殊空间利用的前提;深部空间结构形态与灾害的精准探测与智能判识技术处于从单项突破向系统集成转变的阶段,但复杂环境适应性仍是主要挑战。多场多资源动态识别并科学评价开发潜力,是深地空间开发利用的核心挑战;机器学习与智能算法在深部地下空间评价与利用中正引发技术范式变革。矿山地下空间资源化、能源化、功能化再利用已成为推动资源型城市转型、实现“双碳”目标的关键路径;评价模型、适配体系、技术体系缺失,再利用案例较少是标准制定的最大障碍。深部煤层CO_(2)地质封存、盐穴储氢、沉渣扩容与压缩空气储能、含水层储气、废弃巷硐物理储能是现阶段深部特殊空间的主要利用方式,但缺乏系统性、权威性的国家标准/行业标准,示范工程建设处于起步阶段。突破“精准探测与封存空间精细表征”“多资源多物理场动态智能识别评估”“矿山地下空间再利用全场景智能监测与安全保障”“深部煤层CO_(2)存储全生命周期安全监测与检测”“多场扰动下深部地下空间物理储能动态密封性评价”五大技术体系,可为国家深地战略实施提供科技支撑。 展开更多
关键词 深部特殊空间 高精度探测与建模 动态精准耦合评价 矿山地下空间再利用 大规模储能
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新滩滑坡成功预报四十周年
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作者 张国栋 杨恩彬 +6 位作者 李铮 卢书强 黄海峰 易庆林 左清军 张亚鑫 段淑远 《工程地质学报》 北大核心 2026年第1期168-181,共14页
1985年6月12日凌晨3点45分左右发生了震惊中外的新滩滑坡,滑坡成功预报,无一人伤亡,被誉为世界滑坡预报史上的奇迹,对滑坡地质灾害防灾减灾具有重要意义。基于地质调查和监测成果,结合滑坡内外动力作用因素,分析了崩塌加载和降雨作用下... 1985年6月12日凌晨3点45分左右发生了震惊中外的新滩滑坡,滑坡成功预报,无一人伤亡,被誉为世界滑坡预报史上的奇迹,对滑坡地质灾害防灾减灾具有重要意义。基于地质调查和监测成果,结合滑坡内外动力作用因素,分析了崩塌加载和降雨作用下新滩滑坡的成灾过程和灾变力学机制,总结了新滩滑坡变形规律、临滑特征及成功预报的过程和经验,指出了目前滑坡预警预测预报研究存在的问题与不足,随着大数据和人工智能技术的快速发展,多技术协同监测及多源数据融合、数据驱动和机制驱动的滑坡预警预测预报研究成为重要的发展方向。针对崩塌加载型堆积体滑坡,应在早期判识和风险研判、高山峡谷区高速滑坡碎屑流的演化机制及防控等方面进一步研究。研究成果为崩塌堆积加载型滑坡防灾减灾能力提升提供参考。 展开更多
关键词 新滩滑坡 复活型滑坡 灾变机制 滑坡监测 滑坡预报
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联合北斗/GNSS与InSAR技术监测高陡边坡形变的研究进展
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作者 何秀凤 李钢 +3 位作者 夏诸葛 肖儒雅 贾东振 宋敏峰 《河海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期61-69,93,共10页
概述了北斗/GNSS与合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术的基本原理,重点回顾了二者21世纪以来的理论发展历程,深入分析了二者在联合监测变形领域的最新研究进展,总结了当前北斗/GNSS与InSAR技术联合监测方法在高陡边坡工程形变监测与安全... 概述了北斗/GNSS与合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术的基本原理,重点回顾了二者21世纪以来的理论发展历程,深入分析了二者在联合监测变形领域的最新研究进展,总结了当前北斗/GNSS与InSAR技术联合监测方法在高陡边坡工程形变监测与安全防控工作中面临的核心问题及潜在挑战,认为北斗/GNSS与InSAR技术联合监测方法可实现厘米级精度与全域覆盖的统一,显著提升了高陡边坡变形监测能力,指出未来应在空天地一体化监测网络的基础上深化北斗与国产SAR卫星数据融合,同时发展面向高陡边坡监测的行业大模型。 展开更多
关键词 北斗卫星导航系统 全球卫星导航系统 雷达干涉测量技术 高陡边坡监测 变形监测 卫星大地测量
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淮南煤田奥陶系古岩溶发育特征及形成机理研究
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作者 许光泉 杨婷婷 +4 位作者 王传兵 程海燕 朱昌淮 周继生 贺世芳 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期354-368,共15页
我国华北煤田古岩溶分布规律与发育程度是控制深部岩溶流体储存与运移的关键地质因素。研究其发育特征、影响因素和成因,对于评价煤田内部岩溶的富水性和渗透性至关重要,对煤矿开采中岩溶水害防治也具有十分重要的意义。以华北煤田南部... 我国华北煤田古岩溶分布规律与发育程度是控制深部岩溶流体储存与运移的关键地质因素。研究其发育特征、影响因素和成因,对于评价煤田内部岩溶的富水性和渗透性至关重要,对煤矿开采中岩溶水害防治也具有十分重要的意义。以华北煤田南部的淮南煤田奥陶系古岩溶为对象,采用野外地质调查、钻孔取心与显微鉴定、地球物理勘探、岩石地球化学等方法,系统调查与研究了奥陶系古岩溶分布、发育特征及控制因素,并结合区域沉积史、构造演化史以及古水文等,研究了奥陶系古岩溶发育特征及形成过程。结果表明,淮南煤田奥陶系古岩溶主要分为沉积岩溶、后生岩溶和构造带岩溶3种类型,以角砾岩、裂缝、孔洞、溶洞以及岩溶陷落柱等5种形态存在,多分布于距奥陶系风化壳0~50 m范围内,其内部充填物可分为岩屑物质、化学胶结物质和混合物质3类。古岩溶发育程度受碳酸盐岩岩性与结构、成岩地质作用、地质构造演化、古水文等因素控制。奥陶系古岩溶形成从碳酸盐岩沉积弱固结成岩阶段,到抬升风化剥蚀阶段,到晚燕山运动时期构造作用阶段,其形成过程中除了接受古大气淡水淋滤作用外,还与深部热液活动作用相关,不同类型的古岩溶是多期次岩溶改造作用的结果。 展开更多
关键词 奥陶系古岩溶 岩溶角砾岩 岩溶陷落柱 淮南煤田
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利用地质钻孔构建大地光纤感知网及其应用研究
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作者 施斌 顾凯 +6 位作者 张诚成 魏广庆 孙梦雅 韩贺鸣 刘洁 桑宏伟 郭君仪 《工程地质学报》 北大核心 2026年第1期278-288,共11页
我国是一个地质与岩土工程灾害十分严重的国家,防灾减灾以确保基础工程安全运营是国家重大需求。因此,掌握自然因素和人类工程活动作用下区域地质多场多参量信息及其演变规律,对于防灾减灾具有重大意义;另一方面,我国每年投入大量经费... 我国是一个地质与岩土工程灾害十分严重的国家,防灾减灾以确保基础工程安全运营是国家重大需求。因此,掌握自然因素和人类工程活动作用下区域地质多场多参量信息及其演变规律,对于防灾减灾具有重大意义;另一方面,我国每年投入大量经费进行地质钻探,用于地质调查和工程勘察,地质钻孔数量以数十万计,其中只有不到1‰的地质钻孔作为长期观测孔,这其实是一种监测资源的浪费。本文利用地质调查钻探孔,构建了以3Ds分布式光纤感测技术为核心的大地光纤感知网(GFOSN)框架,介绍了3Ds光纤感测技术的感测原理、特点与优势;阐明了GFOSN的基本内容和系统组成,最后介绍了本课题组十余年来,利用建立的GFOSN对长三角苏锡常地面沉降区、三峡库区马家沟滑坡、昆山地热能、镇江指南村堤防渗流场、延安黄土水分场和川西甲基卡深钻多物理场等开展的监测工作以及取得一批创新性成果,以期推动我国地质与岩土工程灾害监测与预警技术向时空连续的感知方向跨越。 展开更多
关键词 地质钻孔 地质灾害 大地光纤感知网 3Ds光纤感测技术 应用
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毛乌素沙地地下水动态对旱柳根系吸水的影响机制
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作者 乔冈 尹立河 +3 位作者 徐永 张俊 石长春 余堃 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期39-49,共11页
毛乌素沙地依赖地下水的旱柳广泛分布,尽管旱柳生长水分来源研究取得显著进展,但对于场地尺度单株旱柳根系吸水对地下水位动态的响应机制研究成果则较少,阻碍了植被与地下水互馈机制的揭示。基于此本文采用旱柳根系挖掘、原位监测试验... 毛乌素沙地依赖地下水的旱柳广泛分布,尽管旱柳生长水分来源研究取得显著进展,但对于场地尺度单株旱柳根系吸水对地下水位动态的响应机制研究成果则较少,阻碍了植被与地下水互馈机制的揭示。基于此本文采用旱柳根系挖掘、原位监测试验、人工注水试验等方法,通过监测气象要素、旱柳生理参数、分层包气带水分以及地下水位等指标,结合根系垂向分布特征,分析了地下水位动态过程中包气带水分以及根系吸水策略的变化规律。结果表明:试验区旱柳根系存在一个以吸取由大气降水入渗转化成的包气带水分的浅部毛根吸水区,集中分布在埋深0.2~0.8 m范围;两个以吸取由地下水转化成的包气带水分的深部根系吸水区,其中一个是细根与侧根吸水区,出现在2.0~3.8 m范围,用于汲取深层包气带水及毛管上升水;另一个是深层垂直触及潜水面根系吸水区,分布在4.3~4.8 m范围,主要吸取地下水。以地下水转化的深部包气带水分为水源,旱柳根系吸水强度增加为原来的3倍。旱柳根系吸取由地下水转化的深部包气带水分的压力水头阈值是-10.7 m。在此基础上,进一步结合国内外类似研究,解释了地下水动态对不同根区吸水区形成的生态水文机制及其适应意义,提出旱柳实现“多层吸水/动态分配”应对极端干旱事件的建议。这些认识深化了地下水动态与旱柳吸水机制的认知,不仅推动干旱区生态水文学理论发展,也为全球沙化土地的综合治理提供科技支撑。 展开更多
关键词 地下水动态 根系吸水 树干液流 原位试验 旱柳
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安徽省淮北平原浅层地下水时空演变特征及降水驱动分析
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作者 刘猛 姚梅 +2 位作者 黄蕾 吴春艳 李娴 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期139-144,共6页
气候变化及人类活动已引发全球范围内地下水系统的深刻改变,研究地下水时空变化规律及其影响因素对于地下水资源管理和保护具有重要意义。文章基于安徽省淮北平原165眼浅层地下水监测井1974—2020年水位埋深数据,采用线性倾向率、Sen斜... 气候变化及人类活动已引发全球范围内地下水系统的深刻改变,研究地下水时空变化规律及其影响因素对于地下水资源管理和保护具有重要意义。文章基于安徽省淮北平原165眼浅层地下水监测井1974—2020年水位埋深数据,采用线性倾向率、Sen斜率估计、M-K检验和克里金插值等方法分析地下水埋深时空变化特征,利用Kendall’s秩相关法分析降水量与地下水埋深之间关系,使用地理探测器分析降水量变化对地下水埋深空间分布的影响程度。结果表明:在1974—2020年间,受降水量减少、开采量增加、下垫面改变等因素综合影响,研究区浅层地下水埋深总体呈增加趋势,每10年增加0.12m;浅层地下水埋深变化趋势“有增有减”,呈现出显著的空间分异性,其中,埋深显著增加、不显著增加、基本不变、不显著减少和显著减少的面积分别占33.4%、35.1%、20.2%、5.6%、5.7%;浅层地下水埋深的空间分布特征是自淮北平原西北向东南方向逐渐减小;降水是影响研究区浅层地下水埋深时空变化的最主要驱动因素,对浅层地下水埋深的时空变化影响十分显著,二者呈负相关关系。该研究结果揭示了淮北平原浅层地下水埋深时空格局、演变趋势以及降水对其的影响程度,为区域地下水资源管理和保护提供了科学依据。 展开更多
关键词 地下水埋深 动态特征 空间分异性 地理探测器 淮北平原
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长江三峡库首顺层岩质滑坡典型孕灾模式及遥感识别标志
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作者 黄海峰 周红 +3 位作者 张瑞 易武 董志鸿 易庆林 《地质通报》 北大核心 2026年第1期75-90,共16页
【研究目的】揭示孕灾模式是开展隐患识别的重要前提,然而目前对秭归盆地特定地质环境下顺层岩质水库滑坡的孕灾模式认识与总结仍不全面,且缺乏针对性的遥感早期识别标志,亟需开展系统研究予以完善。【研究方法】以三峡库首秭归向斜盆... 【研究目的】揭示孕灾模式是开展隐患识别的重要前提,然而目前对秭归盆地特定地质环境下顺层岩质水库滑坡的孕灾模式认识与总结仍不全面,且缺乏针对性的遥感早期识别标志,亟需开展系统研究予以完善。【研究方法】以三峡库首秭归向斜盆地构造区顺层岩质滑坡灾害易发、高发的3处典型顺层岩质岸坡段—沙镇溪镇周边岸坡段(青干河与锣鼓洞河交汇流域)、吒溪河左岸段、泄滩河左岸段为研究区,通过资料收集、现场调查、无人机调查等手段与方法,对其中已发生的7处典型顺层岩质滑坡的孕灾模式进行分析总结。【研究结果】系统概化并提出5类典型模式,分别为顺层滑移-弯曲式、顺层推移式、楔形体-顺层滑移式、顺层滑移-拉裂式和楔形体组合-阶梯滑移式;在此基础上,根据其共同孕灾特征,建立了由5个一级标志(结构特征、地层岩性、地形地貌、水文信息、边界条件)与8个二级标志(岸坡结构、地层时代、地层颜色、表面形态、地貌条件、河流特征、前缘边界、两侧边界)构成的三峡库首顺层岩质滑坡遥感识别标志体系。【结论】该体系提出的5类孕灾模式与“5一级+8二级”遥感标志可以较好地指导室内隐患识别,为三峡库首同类顺层岸坡段提供了可复制、可推广的隐患早期识别技术方法,也可为其他库区相似地质条件的滑坡调查提供方法参考。 展开更多
关键词 三峡库首 顺层岩质滑坡 孕灾模式 遥感识别标志
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基于声像监测边坡危岩崩塌现场试验研究
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作者 张信贵 陈述峰 +4 位作者 严利娥 蓝日彦 韩伟 范立峰 田佳男 《自然灾害学报》 北大核心 2026年第1期145-159,共15页
为有效预测和防范广西壮族自治区公路边坡危岩崩塌风险,开展边坡单体危岩和群体危岩崩塌启动现场试验研究。该文基于微震-视频监测,用PyCharm代码抽帧图像,利用Matlab处理微震监测信号并进行时域波形绘制,通过快速傅里叶变换(fast Fouri... 为有效预测和防范广西壮族自治区公路边坡危岩崩塌风险,开展边坡单体危岩和群体危岩崩塌启动现场试验研究。该文基于微震-视频监测,用PyCharm代码抽帧图像,利用Matlab处理微震监测信号并进行时域波形绘制,通过快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)和连续小波变换(continuous wavelet transform,CWT)分别得到微震信号的频谱图和时频图。结果表明,在启动机制上,危岩崩塌启动机制的主控因素在于危岩重心发生偏移,危岩与坡面(或母岩)间的黏结力下降,边坡危岩整体下滑力增大且超过抗滑力极限。其中危岩与坡面(或母岩)间的黏结力下降为滑移式与倾倒式崩塌的共有启动机制,危岩重心发生偏移主要为倾倒式崩塌的启动机制,危岩整体下滑力增大且超过抗滑力极限主要为滑移式崩塌的启动机制。同时可将这3类主控因素作为实际边坡危岩崩塌启动机制的判断标准之一。在前兆特征上,危岩崩塌前,宏观上出现局部掉块与小型岩崩等前兆现象,变形监测中位移出现突变和陡增现象,微震信号多出现于中低频带中,且主频带较宽,同时中高幅值、高能量信号占比较多。因此当综合前兆特征中多个单一前兆特征同时出现时,可作为实际边坡危岩发生崩塌的判断标准之一。提出一种危岩崩塌孕育过程全天候、非接触式联合监测的方法,即微震与视频融合的声像监测技术,可实现边坡危岩崩塌孕育过程中的早期特征识别,以及崩塌灾害闻其声、见其形的综合研判与精准预警,进而促进了实际工程中危岩崩塌应用微震与视频监测预警技术的联合发展。 展开更多
关键词 边坡 危岩崩塌 声像监测 微震 启动机制 前兆特征
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地震水文地质学:基于灾害视角的“水岩相互作用”
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作者 史浙明 王广才 +1 位作者 晏锐 齐之钰 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期80-94,共15页
地震水文地质学是研究地震与地下水相互作用的一门学科,与传统水文地质研究不同,其主要关注因地震等地壳运动产生的含水介质变形而导致的地下水文过程演化。本文从地壳变形与地下水动态、地震地下水前兆异常、地震引起的同震及震后响应... 地震水文地质学是研究地震与地下水相互作用的一门学科,与传统水文地质研究不同,其主要关注因地震等地壳运动产生的含水介质变形而导致的地下水文过程演化。本文从地壳变形与地下水动态、地震地下水前兆异常、地震引起的同震及震后响应以及地震导致的水文地质参数变化等方面进行综述,重点介绍了近二十年以来的进展。线孔弹性理论的发展为定量刻画地震等地壳运动与地下水动态的关系提供了理论基础。地下流体前兆异常在近年来的地震预测实践中起到了较好的参考作用,其中地下水地球化学指标监测及大规模地球化学观测网络的建设是一大亮点。与此同时,建立地下水物理与化学动态的前兆异常耦合机理模型以及发展机器学习等新兴的前兆信号提取方法是未来需要重点突破的方向。地震引起的含水层介质渗透性的改变及其导致的水量交换和水化学的动态变化是解释同震及震后地下水响应的主要机理,基于地下水对潮汐、气压等周期性信号响应的含水层参数识别为连续获取水文地质参数提供了新途径,然而现有潮汐和气压响应的解析模型在参数计算方面往往存在多解性问题,发展新的模型和方法以降低计算结果的不确定性是未来需要考虑的方向。为了更好地理解地震与地下水系统间的相互作用,在前期研究基础上建立涵盖温泉、地下水监测井的断裂带试验场,开展水位、水温、流量、化学组分、形变及地震波的综合观测,是深化地震水文地质学科理论发展的基础。 展开更多
关键词 地震 地下水 含水层参数 地球潮汐 气压 前兆异常
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强风化碳质板岩滑带的水岩作用特征和劣化机制研究
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作者 杨校辉 朱文杰 +1 位作者 郭楠 朱彦鹏 《工程地质学报》 北大核心 2026年第1期79-92,共14页
碳质板岩广泛分布于白龙江流域的堆积层滑坡中,强风化碳质板岩遇水软化为泥状滑带土,但其水岩作用特征与强度劣化驱动滑坡复活的机制尚不明确。以江顶崖滑坡滑带土为例,本文通过崩解试验、干湿循环试验(模拟季节性降雨)和原位剪切试验(1... 碳质板岩广泛分布于白龙江流域的堆积层滑坡中,强风化碳质板岩遇水软化为泥状滑带土,但其水岩作用特征与强度劣化驱动滑坡复活的机制尚不明确。以江顶崖滑坡滑带土为例,本文通过崩解试验、干湿循环试验(模拟季节性降雨)和原位剪切试验(100~600 kPa),阐明了强风化碳质板岩的强度劣化特性,结合物理模型试验与数值模拟,揭示了滑带土“疲劳损伤-应变演化-滑带劣化-滑坡复活”的联动劣化机制。结果表明:(1)伴生亲水黏土矿物吸水膨胀导致滑带土332 min内崩解,干湿循环作用下黏土矿物的循环胀缩诱发结构疲劳损伤,导致宏观裂缝扩展与强度损失,单轴抗压强度经20次干湿循环下降12.6%;(2)浅层滑带(<37.5 m)在低正应力(<300 kPa)下呈应变软化,而深层滑带因高应力(>300 kPa)表现为应变硬化;(3)降雨模型试验表明,浅层滑带含水率上升加速裂缝扩展与蠕滑变形,形成“劣化-入渗”恶性循环,降雨4 h后裂缝贯通,48 h内滑坡前缘位移达14.58 mm;(4)滑坡复活由浅层应变软化和深层卸荷再软化循环驱动,滑坡动态复活受控于浅层蠕滑卸荷与深层应力调整的耦合效应。研究成果可为白龙江流域堆积层滑坡防治和重大工程建设提供科学依据。 展开更多
关键词 堆积层滑坡 碳质板岩 水岩作用 劣化机制 滑带
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黄土高原典型淤地坝溃决的界面促渗与水力激发促溃机制
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作者 祝艳波 姚俊义 +4 位作者 张宇轩 彭建兵 兰恒星 李福通 田王慧 《工程地质学报》 北大核心 2026年第1期264-277,共14页
黄土高原极端暴雨下淤地坝溃决事件频发,查明淤地坝的防洪标准、显著的界面促渗效应、极端暴雨水力激发下的溃决机制至关重要。为此采用野外调查、现场监测、室内试验等手段开展典型治沟造地小流域淤地坝的水毁溃决机制研究,以揭示淤地... 黄土高原极端暴雨下淤地坝溃决事件频发,查明淤地坝的防洪标准、显著的界面促渗效应、极端暴雨水力激发下的溃决机制至关重要。为此采用野外调查、现场监测、室内试验等手段开展典型治沟造地小流域淤地坝的水毁溃决机制研究,以揭示淤地坝水毁破坏模式、坝体渗流特征、渐进溃决机制。结果表明:(1)典型淤地坝水毁破坏可分为坝体变形与坝体破坏两类。其中坝体变形可分为坝顶沉降、坝坡滑塌两类,坝体破坏可分为管涌式溃坝、滑移式溃坝、漫顶式溃坝3类;(2)淤地坝特殊地质结构诱导了差异的坝坡渗流规律,导致了坝体差异的渐进式水毁破坏特征。疏松坝体易诱导强渗流浸润软化坝体,造成坝顶沉降及坝体渐进滑塌;挖填、堆填软弱界面易诱导优势渗流,造成坝体沿界面软弱带、软弱区产生渗透变形破坏;(3)极端暴雨短时激发了坝体强渗流、快速放大了界面优先流,导致坝体内孔隙水压力激增,渗透力沿界面带快速冲蚀土体使坝坡产生管涌破坏、沿界面区快速冲剪土体使坝坡产生滑移破坏。研究成果从界面促溃角度揭示了黄土高原淤地坝频繁溃决的水力激发机制,为淤地坝高防洪标准建设及关键防溃技术提出提供重要参考。 展开更多
关键词 黄土高原 淤地坝 水毁溃决 界面促渗 水力激发
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特深层强塑性地层PDC钻头高效破岩数值模拟
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作者 刘伟吉 王勇 +3 位作者 祝效华 席传明 党文辉 张楠 《中国石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期135-144,共10页
随着中国油气钻井由深层/超深层向特深层发展,特深层井更深、井底液柱压力更高,井底岩石的压实程度更高、塑性更强,导致传统PDC钻头破岩效率低的问题极为突出。针对该问题,以新疆南缘区块某井8 078 m深度井下岩心为研究对象,选取7种不... 随着中国油气钻井由深层/超深层向特深层发展,特深层井更深、井底液柱压力更高,井底岩石的压实程度更高、塑性更强,导致传统PDC钻头破岩效率低的问题极为突出。针对该问题,以新疆南缘区块某井8 078 m深度井下岩心为研究对象,选取7种不同几何形状的PDC齿,采用室内试验与数值模拟相结合的方法,深入探讨特深层超高井底压力环境下异形PDC齿的破岩机制。从切削力、机械比能、攻击性等视角入手,分析齿面结构对PDC钻头破岩性能的影响。结果表明:在特深层高围压条件下,破岩难度显著增加,具体表现为切削力和机械比能显著增大,攻击性显著降低;在140 MPa高围压下,从切削力角度来看,平面PDC齿最大,三棱脊PDC齿最小;从机械比能来看,三棱脊PDC齿的表现较优;在攻击性方面,平面PDC齿最小,三棱脊齿PDC齿最大;综合考虑切削力、机械比能与攻击性3个指标,三棱脊齿PDC齿表现较为平衡,适合在特深层高围压强塑形地层进行钻井作业。 展开更多
关键词 特深层 高围压 异形PDC齿 泥岩 破岩机制
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基于机器学习的河南省平原区原生劣质地下水分布预测
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作者 于福荣 李蕊 +2 位作者 李志萍 吴林 刘中培 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期63-79,共17页
地下水作为全球超20亿人饮用水的重要来源,其水质安全与人类健康和生态系统密切相关。原生劣质地下水(geogenic contaminated groundwater,GCG)是由于地球演化形成的地下水组分超标现象,主要表现为砷、氟、碘含量超标。受地质构造、水... 地下水作为全球超20亿人饮用水的重要来源,其水质安全与人类健康和生态系统密切相关。原生劣质地下水(geogenic contaminated groundwater,GCG)是由于地球演化形成的地下水组分超标现象,主要表现为砷、氟、碘含量超标。受地质构造、水文地球化学和人类活动影响,原生劣质地下水分布呈现区域差异和局部突变,其成因机制和防控策略研究对保障水资源安全至关重要。本文以河南省为典型研究区,综合运用Gibbs图等方法解析研究区地下水水化学特征及主控因素,明确原生劣质地下水的分布原因;结合地方病分布数据,探究原生劣质地下水与病区的关联性,并引入机器学习模型实现原生劣质地下水空间分布的精准预测,最终基于上述研究划定地下水健康风险管控区。结果表明:研究区原生劣质地下水集中分布于豫东平原及黄河沿岸区域,且潜水原生劣质组分超标程度显著高于承压水;弱碱性还原环境是原生劣质地下水形成的关键水文地球化学条件,岩石风化溶解与强烈蒸发作用共同主导了特征离子的富集过程;原生劣质地下水分布与地方病区存在一定空间关联性;地下水中砷、氟、碘均表现出明显的空间聚集性,其中高高(HH)聚类区(即高砷、高氟、高碘地下水叠加区)与机器学习模型识别的高风险区域高度吻合。因此,在濮阳市、新乡市、周口市、开封市及商丘市等重点区域科学划定健康风险保护区,对保障当地居民用水安全具有重要现实意义。 展开更多
关键词 砷氟碘 地下水化学 健康风险 地方病 河南省
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