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中国地质灾害与防治学报 2023年第1期34卷 102-109页

作者：芦明柳金峰孙昊赵万玉中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所(中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室) 四川成都610041 中国科学院大学北京100049

2021年7月5日项脚沟七条支沟在连日降雨的情况下相继暴发泥石流灾害,因群测群防体系的高效运转,避免了20户118人因灾伤亡和1421万元的经济损失,实现了成功避险。黄泥巴沟是暴发泥石流的支沟之一,流域面积14.47 km^(2),此次灾害中冲出物... 详细信息

2021年7月5日项脚沟七条支沟在连日降雨的情况下相继暴发泥石流灾害,因群测群防体系的高效运转,避免了20户118人因灾伤亡和1421万元的经济损失,实现了成功避险。黄泥巴沟是暴发泥石流的支沟之一,流域面积14.47 km^(2),此次灾害中冲出物规模12×10^(4)m^(3),损毁房屋数间。黄泥巴沟在2020年“3·28”森林火灾中地表植被焚毁严重,导致其泥石流孕灾环境发生剧烈变化,在鲜有泥石流活动的背景下,于2020年和2021年数次暴发泥石流灾害。通过实地调查,得出发生剧烈变化的泥石流孕灾环境和沟口外村寨旧有布局格式之间的矛盾是导致下坪子村受灾严重的关键原因,然后推断整个灾害过程:先前暴发的泥石流冲出物堵塞村寨中部沟渠,随后流出的山洪因无法顺畅排泄而发生大面积漫流,导致村寨所受损失倍增。首要的治理措施是修建一条连接沟口与主河的排导槽并重新规划村寨布局,使泥石流可以顺畅的排泄到主河之中并且使村寨建筑远离泥石流的直进范围。最后分析了此次群防群测体系的成功实践,总结经验以供参考。

关键词：泥石流山洪漫流排导槽村寨布局群防群测

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中尼交通廊道318国道沿线泥石流分布及特征数据集(2022年)

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中国科学数据（中英文网络版） 2024年第2期9卷 326-335页

作者：何佳璇江玉红中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室成都610299 中国科学院大学工程科学学院北京100049

中尼交通廊道地区在特殊的地理地质环境限制下,缺乏可信且较为完整的泥石流分布数据。本数据集是基于泥石流早期识别和野外实地调查,结合数字高程模型(DEM)和地质图,得到的1990年至2022年中尼交通廊道318国道沿线范围内的泥石流编目及... 详细信息

中尼交通廊道地区在特殊的地理地质环境限制下,缺乏可信且较为完整的泥石流分布数据。本数据集是基于泥石流早期识别和野外实地调查,结合数字高程模型(DEM)和地质图,得到的1990年至2022年中尼交通廊道318国道沿线范围内的泥石流编目及特征信息。泥石流流域的提取主要采用Arc GIS中的水文分析方法,考虑到DEM的精度限制,结合Google Earth影像进行必要的人工校正。降水和温度参数信息取自1980–2009年共30年的国家气象站点实况数据内插年降水数据和年气温数据,断层分布信息来自中国地质调查局发布的《中国1∶50万数字地质图》,地形信息来自12.5 m分辨率的ALOS DEM数据。在28.0°–29.4°N,85.1°–88.9°E范围内,共提取255条泥石流记录,覆盖面积为1660.73 km^(2)。本数据集包含中尼交通廊道318国道沿线泥石流主要分布范围的矢量文件、泥石流目录矢量文件、泥石流参数特征文档3个文件。本数据集均经过现场实地调查、确认,数据信息可靠,可作为基础数据集,应用到该地区的泥石流研究中。

关键词：中尼交通廊道318国道泥石流数据集 Google Earth影像 ALOS DEM 泥石流分布泥石流特征

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低分子量有机酸浸提对紫色土金属阳离子释放和化学蚀变的影响

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水土保持学报 2024年第5期38卷 343-352页

作者：李华辉李雪李琬婷王婷李春培王雪瑶赵吉霞云南农业大学资源与环境学院昆明650201 中国科学院山地表生过程与生态调控重点实验室中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所成都610299

[目的]通过探究植物根系分泌物中的低分子量有机酸对紫色土壤金属阳离子释放的具体影响机制,解析植物根系在矿物风化和土壤形成中的作用。[方法]采用有机酸浸提试验,研究不同低分子量有机酸下紫色土结构崩解特征及风化过程中离子的释放... 详细信息

[目的]通过探究植物根系分泌物中的低分子量有机酸对紫色土壤金属阳离子释放的具体影响机制,解析植物根系在矿物风化和土壤形成中的作用。[方法]采用有机酸浸提试验,研究不同低分子量有机酸下紫色土结构崩解特征及风化过程中离子的释放规律,定量分析释放速率与时间的相互关系,并探讨不同有机酸对化学蚀变指数(CIA)的影响。[结果]有机酸处理能显著提高紫色土风化产物的CIA值,增幅为7.25%~15.42%,在相同浓度下,柠檬酸较草酸更能加速风化过程;电镜(SEM)扫描结果显示有机酸促进紫色土的结构破坏,Matlab软件分析进一步表明有机酸浸提处理促进土壤矿物表面孔隙的发育,降低土壤颗粒的均匀程度;不同浓度的低分子量有机酸(LMWOAs)浸提处理时土壤金属阳离子释放速率不同,且随着浸提时间的持续,释放速率逐渐降低。金属离子的释放速率随有机酸浓度的增加而增加,且离子释放总量整体呈现Fe^(3+)>Mg^(2+)>Mn^(2+)>K^(+)>Ca^(2+)>Na^(+)的规律,通过多元非线性回归建立溶液酸度变化条件下的金属阳离子释放速率的定量分析模型发现,金属阳离子的释放速率与时间之间存在显著的指数函数关系。[结论]低分子量有机酸浸提促进紫色土金属阳离子释放和风化,且柠檬酸较草酸显著。

关键词：紫色土低分子量有机酸离子释放化学蚀变指数(CIA) 金属阳离子

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冰崩涌浪作用下的冰湖溃决过程试验研究

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科学技术与工程 2023年第29期23卷 12391-12398页

作者：阮合春陈华勇陈晓清赵万玉陈剑刚李霄俞昀晗中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室成都610299 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所成都610299 中国科学院大学北京100049

冰崩涌浪是导致冰湖溃决的一个主要的诱发因素之一。通过水槽模型试验,研究了在冰崩涌浪作用下,不同坝体颗粒级配、坝高、下游坝坡坡度对冰碛坝溃决过程的影响,揭示了涌浪对溃决过程的影响机制,并得到了冰碛坝溃决的临界条件。结果表明... 详细信息

冰崩涌浪是导致冰湖溃决的一个主要的诱发因素之一。通过水槽模型试验,研究了在冰崩涌浪作用下,不同坝体颗粒级配、坝高、下游坝坡坡度对冰碛坝溃决过程的影响,揭示了涌浪对溃决过程的影响机制,并得到了冰碛坝溃决的临界条件。结果表明:冰碛坝存在漫顶溃决、坝坡失稳、管涌破坏3种溃决模式;根据冰崩涌浪对坝体的侵蚀效应,结合溃口的纵向演化过程,将冰碛坝的溃决过程划分为涌浪侵蚀阶段(阶段Ⅰ)、库区小扰动溢流侵蚀阶段(阶段Ⅱ);涌浪过坝后的强水动力条件增加了坝体的侵蚀率,当溃口贯通后,涌浪已基本消散,溃决过程转为正常的溢流溃决,并且涌浪向坝体提供了高频瞬时荷载,削减了坝体稳定性;从动力学的角度提出了冰碛坝临界溃决条件的判定方法;冰湖溃决洪峰流量与坝高和下游坝坡呈现正相关,与坝体中值粒径D_(50)呈现负相关关系。

关键词：冰崩涌浪冰湖溃决冰碛坝洪峰流量溃决过程

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雨强与水土保持措施对西南植烟红壤Cu、Mo和Zn流失的影响

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水土保持学报 2023年第5期37卷 305-311,319页

作者：赵楠李明明方珂张丹周萍中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所山地表生过程与生态调控重点实验室成都610299 中国科学院大学北京100049

降雨强度和水土保持耕作措施对坡面径流、侵蚀泥沙及土壤微量元素影响显著。采用野外降雨观测的方法研究植烟红壤在不同雨型、整地方式和覆被情况下,Cu、Mo和Zn 3种微量元素的流失特征。结果表明:(1)降雨强度对植烟土壤3种微量元素的流... 详细信息

降雨强度和水土保持耕作措施对坡面径流、侵蚀泥沙及土壤微量元素影响显著。采用野外降雨观测的方法研究植烟红壤在不同雨型、整地方式和覆被情况下,Cu、Mo和Zn 3种微量元素的流失特征。结果表明:(1)降雨强度对植烟土壤3种微量元素的流失具有显著作用,随着降雨强度的增加,Cu、Mo和Zn 3种微量元素的总流失量均呈表现为大雨>中雨>小雨;(2)秸秆覆盖和横坡种植措施虽然能够有效减少因侵蚀性降雨而产生的侵蚀泥沙,但泥沙中Cu、Mo和Zn 3种元素的富集比均有所提高;(3)与无秸秆覆盖处理相比,秸秆覆盖处理的Cu、Mo和Zn 3种微量元素在径流中分别减少44.99%,47.42%和62.24%;在泥沙中分别减少67.35%,56.88%和67.85%,且秸秆覆盖处理对微量元素总流失量的减小具有显著作用(p<0.05);(4)横坡种植处理较顺坡种植处理的Cu、Mo和Zn 3种微量元素在径流中分别减少43.31%,46.39%和45.62%;在泥沙中分别减少66.34%,53.95%和59.66%,横坡种植处理显著减少3种微量元素的流失量(p<0.05);(5)Cu、Mo和Zn 3种微量元素在泥沙中的总流失量显著高于在径流中的总流失量,且3种微量元素在径流和泥沙中的流失量均表现为Zn>Cu>Mo。研究结果可为有效减控西南地区典型植烟红壤因水土流失导致的微量元素流失及植烟红壤的水土保持提供理论依据和数据支持。

关键词：典型植烟土壤微量元素雨型降雨强度水土保持耕作措施流失特征

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压缩荷载下饱和硬岩软化特性与机制研究

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岩土工程学报 2023年第4期45卷 768-776页

作者：朱俊邓建辉陈菲黄弈茗中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室四川成都610041 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065 成都大学建筑与土木工程学院四川成都610106

环境中的水与岩石的相互作用易导致岩石物理力学性能劣化,即岩石水软化现象。目前,饱和硬岩的水软化特性研究尚不完善,明确各种水岩作用机制的存在条件和作用程度仍是一项挑战性的任务。以不同矿物成分和微结构的典型硬岩(宝兴大理岩、... 详细信息

环境中的水与岩石的相互作用易导致岩石物理力学性能劣化,即岩石水软化现象。目前,饱和硬岩的水软化特性研究尚不完善,明确各种水岩作用机制的存在条件和作用程度仍是一项挑战性的任务。以不同矿物成分和微结构的典型硬岩(宝兴大理岩、锦屏大理岩、灰岩)为研究对象,进行干燥、饱和状态下3种硬岩的单轴压缩试验和声发射试验,分析硬岩压缩强度、弹性模量、破裂形态等力学特性和声发射波形信号主频统计特征,并探讨了水岩作用机制之孔隙水压力的存在条件和作用程度。结果表明:硬岩饱和后,单轴抗压强度和弹性模量均减小,张拉裂纹和张拉破坏面增多。硬岩破坏的声发射信号表现为明显的、与岩石类型和含水状态无关的双主频特征。硬岩饱和后,声发射高主频带波形信号明显减少,低主频带波形信号显著增加。孔隙水压力是3种饱和硬岩性能劣化的主导因素,其作用强弱与声发射低主频信号多少存在对应关系,且取决于岩石的矿物成分和孔隙结构。

关键词：岩石力学力学特性水岩作用机制声发射主频

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河流泥沙输移过程中矿物风化的碳汇效应初探——以长江干流为例

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地质学报 2023年第7期97卷 2378-2385页

作者：张信宝罗景城王小国唐家良彭韬朱波中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院山地表生过程与生态调控重点实验室四川成都610041 西南交通大学地球科学与环境工程学院四川成都610031 中国科学院普定喀斯特生态系统观测研究站贵州普定550081

本文首先提出了河流泥沙输移过程中泥沙中的钙镁矿物溶蚀消耗水体中的CO_(2)并具有碳汇功能的观点。基于前人长江干流从源头到入海口和支流2003~2007年期间4次河流悬移质泥沙的化学元素组成和矿物组成资料,分析悬移质中CaO、MgO含量和... 详细信息

本文首先提出了河流泥沙输移过程中泥沙中的钙镁矿物溶蚀消耗水体中的CO_(2)并具有碳汇功能的观点。基于前人长江干流从源头到入海口和支流2003~2007年期间4次河流悬移质泥沙的化学元素组成和矿物组成资料,分析悬移质中CaO、MgO含量和方解石、白云石含量变化特征,定量计算了这些取样点悬移质泥沙的CO_(2)总碳汇能力和非永久性、永久性碳汇能力,分析了不同碳汇能力沿程变化规律及其原因。碳汇计算结果表明:寸滩—大通河段1956~2000年期间泥沙输移过程中钙镁矿物溶蚀产生的总碳汇量、非永久性和永久性碳汇量分别为2572万t/a、1700万t/a和872万t/a。由于输沙量减少,寸滩站—大通站河段的总碳汇量、非永久性和永久性碳汇量2006~2019年期间较1956~2000年期间相应分别减少了1852万t、1224万t和872万t。三峡水库年均淤积量1.145亿t,损失总碳汇量675.6万t,相当于三峡电站减排二氧化碳8580万t的7.9%。全球河流入海年输沙量126.1亿t,以寸滩-吴淞口河段碳汇功能0.060 t/t计,总碳汇量7.57亿t相当于全球岩石风化碳汇总量10.56亿t CO_(2)的71.6%。河流泥沙输移过程中钙镁矿物溶蚀的碳汇量具有重要的作用,其溶蚀速率大于原地风化。

关键词：岩石风化钙镁矿物长江悬移质泥沙输移碳汇

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亚高山森林树木生长响应气候变化研究的前沿和挑战

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气候变化研究进展 2025年第2期21卷 198-207页

作者：孙守琴谢汶天胡兆永王文志王根绪四川大学水利水电学院山区河流保护与治理全国重点实验室成都610065 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所成都610299

亚高山森林在维持生物多样性和区域水碳平衡等方面具有重要作用,同时对全球气候变化高度敏感,因此亚高山生态系统对气候变化的响应与适应始终是陆地生态系统研究关注的热点科学问题之一。树木生长是森林生态系统变化的重要反映。文中总... 详细信息

亚高山森林在维持生物多样性和区域水碳平衡等方面具有重要作用,同时对全球气候变化高度敏感,因此亚高山生态系统对气候变化的响应与适应始终是陆地生态系统研究关注的热点科学问题之一。树木生长是森林生态系统变化的重要反映。文中总结了气候变化下亚高山森林树木生长响应的不同模式和海拔分异特征,概述了导致树木生长气候变化响应分异的“温度和降水影响假说”“碳供给限制假说”“碳利用限制假说”和“以植物根-土互作为核心的地下生态过程的影响”等不同潜在机制及存在的问题,深入分析了这些不同机制与树木水力作用的关联关系,指出土壤-植物水力过程及其驱动的根-土关系和养分可利用性对树木生长的作用机制是解决高海拔森林生态系统响应气候变化这一前沿热点问题的关键和挑战。

关键词：气候变化亚高山生态系统树木生长

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滇池周边浅层地下水硝酸盐来源及转化过程识别

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环境科学 2023年第11期44卷 6062-6070页

作者：陈清飞陈安强崔荣阳叶远行闵金恒付斌闫辉张丹云南农业大学资源与环境学院昆明650201 云南省农业科学院农业环境资源研究所昆明650201 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所山地表生过程与生态调控重点实验室成都610041

明确硝酸盐的主要来源及转化过程对地下水氮污染防治和水资源开发利用具有重要意义.为了探明滇池周边浅层地下水中硝酸盐污染现状及来源,于2020年雨季(10月)和2021年旱季(4月)在滇池周边共采集73个浅层地下水样,运用水化学和氮氧同位素(... 详细信息

明确硝酸盐的主要来源及转化过程对地下水氮污染防治和水资源开发利用具有重要意义.为了探明滇池周边浅层地下水中硝酸盐污染现状及来源,于2020年雨季(10月)和2021年旱季(4月)在滇池周边共采集73个浅层地下水样,运用水化学和氮氧同位素(δ-(15)N-NO^(-)-_(3)、δ-(18)O-NO^(-)-_(3))识别浅层地下水中硝酸盐的空间分布、来源及转化过程,并结合同位素混合模型(SIAR)定量评价不同来源氮对浅层地下水硝酸盐的贡献.结果表明,旱季浅层地下水中有40.5%的采样点ρ(NO^(-)-_(3)-N)超过地下水质量标准(GB/T 14848)Ⅲ类水质规定的20 mg·L^(-1),雨季超过47.2%的采样点ρ(NO^(-)-_(3)-N)超过20 mg·L^(-1).氮氧同位素和SIAR模型分析结果证明了土壤有机氮、化肥氮、粪肥和污水氮是浅层地下水硝酸盐的主要来源,以上氮源对旱季浅层地下水中硝酸盐的贡献率分别为13.9%、11.8%和66.5%,对雨季的贡献率分别为33.7%、31.1%和25.9%,而大气氮沉降贡献率仅为8.5%,对该区浅层地下水中硝酸盐来源贡献较小.硝化作用是旱季浅层地下水中硝态氮转化的主导过程,雨季以反硝化作用为主,且反硝化作用雨季比旱季明显.

关键词：硝酸盐氮氧同位素滇池浅层地下水转化过程

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泥石流叠加堆积形态演化特征的实验研究

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山地学报 2022年第2期40卷 235-248页

作者：李春雨刘晶晶陈晓清李琪敏中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所山地灾害与地表过程重点实验室中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所成都610041 中国科学院大学北京100049

泥石流堆积扇因叠加堆积过程而呈现复杂的地貌演化特征,如主体流路改变、扇体形态偏移等。目前对泥石流叠加堆积过程的研究较少,也未提出定量的形态偏移指标,这为泥石流预防和堆积扇土地利用带来困难。本文以代表性宽级配泥石流堆积物... 详细信息

泥石流堆积扇因叠加堆积过程而呈现复杂的地貌演化特征,如主体流路改变、扇体形态偏移等。目前对泥石流叠加堆积过程的研究较少,也未提出定量的形态偏移指标,这为泥石流预防和堆积扇土地利用带来困难。本文以代表性宽级配泥石流堆积物为原型材料,通过水槽实验,模拟不同密度泥石流的叠加堆积及其形态演化。利用3D扫描重建技术,对堆积形态的几何特征及演化过程进行了定量分析。结果表明:(1)泥石流叠加堆积过程可概括为纵向—垂向—横向三个发展阶段;(2)在密度相同的条件下,泥石流的堆积长度随叠加次数增加呈指数型衰减,堆积厚度呈幂次增加并逐渐稳定于一定极限值,堆积宽度随叠加次数增加呈现先增加后减小的趋势;(3)扇体形态偏移度与泥石流性质、运动特征以及堆积区地形之间存在幂函数关系。本研究明确了泥石流叠加堆积的物理过程和演化特征,建立了泥石流扇体形态偏移度的判别公式,为预测泥石流冲淤及致灾范围提供了理论基础,也为泥石流防治工程优化设计提供数据支撑。

关键词：泥石流叠加堆积堆积形态偏移度

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