季节性冻融过程黄土斜坡地下水响应

曾磊, 赵贵章. 季节性冻融过程黄土斜坡地下水响应[J]. 地质通报, 2022, 41(7): 1300-1307. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2022.07.016
引用本文: 曾磊, 赵贵章. 季节性冻融过程黄土斜坡地下水响应[J]. 地质通报, 2022, 41(7): 1300-1307. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2022.07.016
ZENG Lei, ZHAO Guizhang. Groundwater response of loess slope during seasonal freeze-thaw process[J]. Geological Bulletin of China, 2022, 41(7): 1300-1307. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2022.07.016
Citation: ZENG Lei, ZHAO Guizhang. Groundwater response of loess slope during seasonal freeze-thaw process[J]. Geological Bulletin of China, 2022, 41(7): 1300-1307. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2022.07.016

季节性冻融过程黄土斜坡地下水响应

  • 基金项目:
    国家自然科学基金项目《冻融交替下黄土斜坡水文循环机理及对斜坡稳定性影响研究》(批准号: 41202178)
详细信息
    作者简介: 曾磊(1981-), 男, 博士, 高级工程师, 从事水工环地质调查研究。E-mail: 38654977@qq.com
  • 中图分类号: P694;P641.12;P642.22

Groundwater response of loess slope during seasonal freeze-thaw process

  • 冻融型地质灾害是黄土高原区地质灾害的主要形式之一, 在季节性冻融过程中地下水变化是黄土地质灾害的主要驱动因素。选取甘肃省永靖县黑方台典型斜坡, 通过野外监测、室内模拟, 研究了季节性冻融过程中黄土斜坡地下水的响应过程。通过构建季节性冻融过程黄土斜坡地下水响应数值模型, 模拟了季节性冻融过程黄土斜坡水分运移和溢出量变化规律。结果表明, 在冻结前期, 地下水溢出带溢出量减少, 坡脚地下水水位整体略有上升, 幅度约1.5 m; 在冻结期, 黄土斜坡冻结深度扩大, 溢出带部分阻塞, 地下水位在坡脚抬升, 坡脚地下水位最高上升达8.18 m, 饱和区持续扩大; 在融解期, 溢出带逐渐恢复排泄, 斜坡整体地下水位下降, 幅度小于2 m, 坡脚地下水水位下降显著, 饱和区缩小, 最终基本恢复至冻结前水平。通过模拟黄土斜坡季节性冻融过程地下水响应全过程, 为研究季节性冻融型滑坡失稳机理提供科学依据。

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  • 图 1  黑方台南北向水文地质剖面示意图

    Figure 1. 

    图 2  典型点剖面示意图

    Figure 2. 

    图 3  包气带剖面二维水分运动概念模型

    Figure 3. 

    图 4  剖面三角形剖分示意图

    Figure 4. 

    图 5  水文地质概念模型的初始条件示意图

    Figure 5. 

    图 6  观测孔布置示意图

    Figure 6. 

    图 7  观测孔地下水位动态拟合图

    Figure 7. 

    图 8  坡脚地下水位动态拟合图

    Figure 8. 

    图 9  季节性冻融过程斜坡地下水流向图

    Figure 9. 

    图 10  季节性冻融过程中斜坡地下水流速图

    Figure 10. 

    图 11  模型的初始含水量分布图

    Figure 11. 

    图 12  斜坡2012年12月17日含水量分布图

    Figure 12. 

    图 13  冻结期斜坡饱和区分布图

    Figure 13. 

    图 14  融解期饱和区分布图

    Figure 14. 

    图 15  季节性冻融过程斜坡地下水位动态图

    Figure 15. 

    图 16  溢出带范围随时间的变化规律

    Figure 16. 

    图 17  溢出量随时间的变化规律

    Figure 17. 

    表 1  模型水文参数

    Table 1.  Hydrological parameters of model

    时间 气温/℃ 地温/℃ K/(m·d-1) D/(m·d-1)
    2012/10/1 8.48 15.9 0.1315 0.0188
    2012/10/2 9.36 18.3 0.1399 0.0217
    2012/10/3 10.56 19 0.1424 0.0225
    2012/10/4 10.6 18.7 0.1414 0.0221
    2013/5/5 8.01 15.5 0.1302 0.0183
    2013/5/6 8.58 17.9 0.1385 0.0212
    2013/5/7 9.03 18.6 0.1410 0.0220
    注:K为渗透参数;D为扩散系数
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出版历程
收稿日期:  2020-07-09
修回日期:  2020-12-16
刊出日期:  2022-07-15

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