城市水土保持区划及功能性评价研究——以宜昌市为例

目前全国地级市水土保持区划工作滞后,宜昌市作为湖北省域副中心城市,城市水土流失严重。为突出地方特色、因地制宜地指导地方水土保持区划工作的落地实施,以宜昌市为例,在国家、省级水土保持区划成果的基础上,紧密结合宜昌市地方特点,逐步进行细化,形成宜昌市水土保持四级区划,并对区划成果进行基本功能分析评价。 宜昌市水土保持区划使用四级分区体系,前三级区划沿用国家水土保持区划中一级、二级、三级分区范围;四级区被分为6个水土保持片区:沿江平原丘陵农田防护区、香溪河山地生态维护区、三峡库区山地丘陵保土区、沮漳河山地丘陵保土区、清江山地水源涵养保土区以及中心城区人居环境维护区。全市共涉及5个水土保持基本功能,分别为农田防护、生态维护、土壤保持、水源涵养和人居环境维护。地级市水土保持区划分区既要在国家、省级水土保持区划基础上进行,同时还需突出地方特点,因地制宜。宜昌市水土流失治理应坚持预防为主,保护水源,并加强水土保持重点监管。     

氯化钙-腐殖酸活化作用下土壤Cd的电动脱除性能

为了提高稻田土壤Cd的去除率,同时减小对土壤pH值的影响,采用氯化钙-腐殖酸复合活化液增强土壤Cd的可移动性,基于电动土工合成材料(EKG)电动排水脱除土壤Cd,重点考察了不同活化剂浓度和活化时间下,土壤有效态Cd含量以及土壤pH值的变化,研究了活化-电动排水后土壤Cd的电动脱除量、土壤全Cd含量、有效态Cd含量、土壤pH值的变化。研究结果表明:0.5%氯化钙-1%腐殖酸对土壤Cd的活化效果最佳,土壤有效态Cd含量可从0.30 mg/kg提高至0.44 mg/kg,而活化处理后的土壤pH值仅降低约0.4;排尽上覆水后,通过电动排水可进一步脱除土壤Cd,土壤Cd的电动脱除量为上覆水中Cd含量的3倍左右;活化-电动排水后,土壤全Cd含量从1.72 mg/kg降低至1.20 mg/kg左右,土壤有效态Cd含量降至0.27~0.31 mg/kg,各截面土壤pH值较为均一且变化不明显,介于5.45~6.30之间。研究所提出的方法可最大限度地脱除土壤Cd,提高稻田土壤Cd的去除率,同时减小对土壤pH值的影响,一定程度上保证了农作物的安全生产。     

垃圾土大尺寸平板载荷试验与变形特性

垃圾土的组成成分极其复杂,且具有较强的时空变异性。获得垃圾土准确的承载力与变形特性对后续的大面积填筑土方进行堆山造景及安全的正常运营具有十分重要的意义。然而,对其承载力与变形特性的准确确定十分困难,大尺寸平板载荷试验是较为可靠的方法。通过载荷板尺寸为4 m×4 m的大型平板载荷试验,对武汉市某垃圾场内垃圾土层的工程性能进行了试验,对加载过程中板下沉降、板周边地表沉降与板下分层沉降、板周边深层水平位移进行全过程的监测并进行分析,得出垃圾土层的极限承载力和整体变形特性。试验结果显示出垃圾土层在受荷作用下变形较大且影响深度可达10 m,表现为冲剪破坏模式。试验结果对相似的垃圾场堆填改造工程的实施提供了建议,为今后的垃圾填埋改造工程施工提供了参考。     

黄河淤积粉土的两种复合稳定方案与性能对比

为探索路基工程中黄河淤积粉土的稳定技术和性能保障方案,针对德州齐河县境内的黄河淤积粉土,在乳化沥青复合稳定粉土(AE稳定土)的研究基础上,采用无机/有机复合材料制备出一种复合固化剂(FG固化剂),研究了AE稳定土和FG稳定土2种稳定方案下粉土的抗压强度性质、水稳定性和抗冻融能力;结合XRD、SEM表征技术,探讨了FG固化剂的稳定机理。研究认为,FG固化剂稳定土较AE稳定土有着更高的无侧限抗压强度、回弹模量和承载能力,水稳定性良好,在抗冻融能力上有着比AE稳定土更好的效果。XRD与SEM分析表明,FG固化剂提供了活性矿物质,其复合胶凝效应和填充增强保障了粉土的抗压强度,高分子物质起到粘结颗粒界面、填塞孔隙的作用,降低了内部孔隙率;两者造成土体的最大干密度变大;与AE稳定土的稳定机理不同。FG固化剂的使用为黄河粉土的稳定和工程应用提供了参考方法。     

特定沉降阶段的盾构隧道地表沉降研究

以某电力盾构隧道土压平衡盾构掘进施工为背景,提出了特定阶段的地表沉降预测公式。考虑注浆压力、盾构机与土体摩擦力、开挖面推力等因素,利用数值仿真软件进行模拟盾构开挖数值试验。综合现场实测数据、公式计算结果、数值模拟结果对土体横向变形和纵向变形规律进行了研究。结果表明:土体横向沉降变形呈现“Ｕ”形分布,随着土体深度的增加,向“Ｖ”形分布。土体纵向变形呈现倒“Ｓ”形分布,且盾构机与土体摩擦力相比于开挖面推力是使得开挖面前方土体隆起主要因素,计算结果表明距离开挖面前方０．６ｈ处出现最大隆起值。注浆压力主要影响盾尾脱出后土体沉降变形,增大注浆压力和持续时间可以有效控制土体竖向变形。     

土壤干旱遥感监测的最新研究进展

近年来土壤干旱的研究已经基于有限站点实测数据扩展到了大尺度多源遥感监测。本文在介绍了陆面过程参数的最新研究进展基础上,概括了土壤水分的多时空动态研究进展,详细介绍了多种土壤干旱指标的计算方法和应用情况,评述了土壤干旱遥感监测方面的国内外进展,对今后土壤干旱的重要研究方向进行了展望。不同土壤干旱监测指标的适用性与地面水文、土壤、大气和植被情况高度关联,土壤干旱指标的选择需严谨且适宜地区情况。今后不同深度、不同区域、不同时间尺度和空间尺度下的土壤干旱遥感监测研究还需更细致的工作。     

不同土性地基考虑 ＳＳＩ效应的隔震结构地震响应分析

为探究不同土性地基的ＳＳＩ效应对层间隔震结构影响机理与动力响应规律,选取一个典型层间隔震结构,对其简化并制作缩尺模型,采用振动台试验的方法,分别在硬土、软土这两种地基上单向输入4条地震波来研究模型的动力响应。结果表明:土体具有明显的放大效应,随着地基土由硬变软,隔震结构周期延长倍数降低。隔震结构在硬土地基上能发挥较好的减震效果,而软土地基上减震效果明显减弱。软土地基上塔楼的动力响应较硬土地基增大,塔楼容易成为薄弱部位,其抗震设计应重点关注。     

基于统一硬化参量的海洋K0固结土动力本构模型

为方便海洋工程中桩土相互作用计算,根据海洋K₀固结土体特性,对现有相关土体本构模型进行简化。在修正剑桥模型的基础上,基于热力学理论,选用耗散功作为硬化参量,结合原状土体的固结属性,推导了适用于黏土与砂土的统一硬化模型。在此基础上,通过采用旋转硬化与等向硬化相结合的硬化理论来表征K₀固结土在循环荷载作用下的硬化规律,同时引入屈服面收缩参数Θ来描述循环荷载加载过程中土体屈服面的演化特性,进而建立了循环荷载下海洋K₀固结土体统一硬化模型。为验证本文提出的本构模型的合理性,开展了2个案例的对比研究,研究结果表明:新提出的统一硬化模型的计算值与实测值吻合,选用的计算参数少且物理意义明确。     

层状边坡的地震动输入方法研究

层状边坡是自然界中最常见的边坡之一,研究其动力响应规律对边坡的稳定性评价具有重要意义。为真实模拟弹性波在层状地基中的传播过程,首先建立层状地基的黏弹性人工边界模型,然后根据波动力学理论推导了考虑介质交界面的一次反射的等效荷载计算公式,并通过两层地基算例验证该输入方法的精度;针对层状边坡,采用本文提出的地震动输入方法和一种传统的输入方法分别研究其动力响应规律。研究表明:在两层地基算例中,本文提出的地震动输入方法能较好满足工程抗震的精度要求;在边坡的动力分析中,与传统方法相比,采用本文方法的边坡塑性应变能累积效应更加明显,且动力安全系数相对较小。     

Comparison of soil moisture at different depths for drought monitoring based on improved soil moisture anomaly percentage index

To better understand the characteristics and mechanisms of droughts at different drought stages, this study selected the Xiangjiang River Basin in China as the study area, and evaluated soil moisture (SM) at different depths for drought monitoring, through SM data simulated with the variable infiltration capacity (VIC) model. To solve the problem of unreasonable drought/wetness classifications based on the soil moisture anomaly percentage index (SMAPI), an improved soil moisture anomaly percentage index (ISMAPI) was developed by introducing the Box–Cox transformation. The drought/wetness frequency generated by ISMAPI demonstrated preferable spatial comparability in comparison with those from SMAPI. The lag time of ISMAPI relative to the standardized precipitation evapotranspiration index was closely related to soil depth, and was characterized by a fast response in shallow soil layers and a relatively slow response in deep soil layers. SM in shallow soil layers provided a measure for monitoring short-term droughts, whereas SM in deep soil layers provided a better measure for long-term persistent drought events. Furthermore, the occurrence and mitigation time of drought events identified by SM in deep soil layers usually lagged behind that identified by SM in shallow soil layers. Compared with deep SM, SM in shallow soil layers responded faster to meteorological anomalies, thereby resulting in shorter periods of SM persistence in shallow soil layers than in deep soil layers. This can explain the differences of SM at different depths in drought monitoring.