库区水源保护林下枯落物坡面粗糙度系数研究

采用扩散近似理论，对坡面流基本方程进行求解，得出了雨停后的坡面流退水曲线方程，利用这一数学模型对针头式人工模拟降雨试验的退水径流资料进行数学模拟，得出了研究区内８种林分及其对照荒坡的粗糙度系数。结果表明，有枯落物坡面的粗糙度系数可达裸露地的２．０￣７．５倍。同时对曼宁糙度系数和适于坡面流的巴津系数进行了比较，得了在水深足够大时，曼宁糙度系数可近似为常数，而在浅层坡面水流中，ｎ值随ｈ变化很大。     

坡面流侵蚀规律的初步研究

通过定床阻力试验,从水力学原理出发,对不同坡度的不同介质床面侵蚀性坡面流试验数据进行分析,初步研究了侵蚀性坡面流流态,得出阻力系数f与雷诺数Re的变化规律,并对他们之间的关系进行分析研究,认为水槽粗糙度对阻力系数存在的显著影响．     

“通用公式”（USLE）中降雨侵蚀因子（R）的推求

通用土壤侵蚀方程（通用公式），是由美国水土保持学者Ｗ Ｈ Ｗｉｓｃｈｍｅｉｅｒ和Ｄ Ｄ Ｓｍｉｔｈ在标准化小区试验研究后提出的。目前已为世界各国所采用，但是其中降雨侵蚀因子（Ｒ）具有明显的地区性，与地区暴雨特征密切相关。本文简要地介绍了“通用公式”中降雨侵蚀因子（Ｒ）在各研究地区的计算方法。同时还简略地揭示了降雨侵蚀因子（Ｒ）计算简式的推求方法。     

陡坡坡面流的基本方程及其近似解析解

本文从物理原理出发,导出了描述降雨条件下的陡坡坡面流微分方程式,并通过量纲分析,比较了有林地和裸露地坡面的坡面流差异;对有充分前期降雨的恒定雨强条件(人工降雨),通过数学方法得出了描述汇流段和退水段的坡面流近似解析解     

1961—2019年江西省降雨侵蚀力时空变化分析

降雨侵蚀力（R）与降雨量、降雨历时、降雨强度、降雨动能有关，反映了降雨特性对土壤侵蚀的影响，是影响土壤侵蚀的重要因素之一.本文利用1961—2019年江西省25个气象站点的逐日降雨量数据，基于降雨侵蚀力模型，通过Mann-Kendall相关检验、小波分析和Kriging空间插值方法，分析江西省降雨侵蚀力空间分布及变化趋势.结果表明：江西省年均降雨量和降雨侵蚀力从赣南到赣北逐渐增加，同时降雨空间分布和降雨侵蚀力空间分布具有相似性；春季和夏季降雨侵蚀力在3 000~6 000 MJ·mm·hm^-2·h^-1·a^-1，且春季降雨侵蚀力最大值高于夏季，而秋冬季降雨侵蚀力明显小于春夏季；江西省年降雨侵蚀力平均最大值分布在赣北区域，其次为赣中，赣南最小，侵蚀力由北向南逐渐递减.研究表明江西省因降雨导致侵蚀力不断增加，尤其以春夏季更为剧烈，其空间分布存在明显差异.     

坡面土壤侵蚀及其模型研究综述

对目前发展的各种坡面土壤侵蚀模型进行了综述。坡面侵蚀研究已近一个世纪，但从现有的模型来看，大都是经验性模型。通用土壤流失方程的应用在美国应用成功，但在其它国家的应用情况却并不理想。近来，越来越多的研究者从物理原理进行研究，发现坡面侵蚀的物理机理是相当复杂的，与明渠流或河道水流侵蚀有很大的不同。本文为致力于坡面流侵蚀的研究者提供了一个有益的文献索引．     

Kust03-1型人工模拟降雨实验装置的设计与率定

利用人工模拟降雨方法研究土壤侵蚀具有经济性、便捷性、可控性、重现性等优点,已成为该领域不可或缺的重要手段.借鉴国内外人工模拟降雨装置的经验,研制了Kust03-1型人工模拟降雨实验系统,该系统容易安装,方便操作,室内和室外均能适用.经过对其进行降雨强度、降雨均匀性、雨滴直径和降落终点速度等参数的率定实验,特别是通过成功运用于坡面侵蚀和垂直侵蚀研究,证明该系统技术成熟,方便可靠,适用于云南山地水土保持研究.     

漳河灌区农田排水氮素流失规律研究

为了揭示农业面源污染的机理及其成因,选取我国南方典型灌区——湖北省漳河灌区,在野外试验结果分析的基础上,开展了农田排水氮素流失的影响因子及其规律研究.试验结果表明:降雨是影响农田排水中N流失量的最主要因素;作物叶面积指数等生理生态指标对N的流失起着非常关键的作用;节水灌溉对农田排水径流量和渗漏量有明显抑制作用;不同土地利用类型改变了植被和土壤水肥状况,影响N的流失;地形地貌会对降雨侵蚀量、降雨径流特征入渗和养分流失产生一定影响.     

一次洪水过程的泥石流物源体侵蚀机制试验

洪流是泥石流水动力条件的主要来源之一,洪流引起的沟道物源体形成的水力类-侵蚀型泥石流的形成机理较复杂,为研究一次洪水过程中,不同降雨类型对泥石流物源体的侵蚀-破坏过程的影响,利用自制大比例模型槽,通过降雨和洪水共同作用,以北京市南窖沟为研究对象,进行泥石流缩尺模型试验.通过对试验现象的观测和描述,实时记录了物源体表面在发生面蚀、坡脚掏蚀和切沟侵蚀过程中降雨量和洪水流量的变化.根据物源体不同位置的含水率仪及孔隙水压力计的测试结果,研究了泥石流物源体随降雨和洪水作用的侵蚀-破坏变化特征及机理.结果表明:一次洪水过程中,3种雨型作用下,物源体发生切沟侵蚀破坏的洪水流量均小于洪峰流量;前期降雨作用降低了物源体破坏的累计降雨量;直接暴雨作用下土体未饱和就已发生切沟破坏.试验结果为判断泥石流物源体发生破坏的降雨量和洪水量提供了借鉴,对泥石流启动过程中雨型的研究有重要意义.     

坡面柔性植被阻水效应及其局部水头损失特性试验研究

基于系列坡面流试验,研究了柔性植被条件对坡面流水动力特性的影响.结果表明:由于植被阻水及水流混掺效应,不同区域的水流阻力产生机理存在着显著差异,在植被尾部和水跃段区域,局部水头损失系数与单宽流量的关系分别表现二次曲线特征及指数衰减趋势.此外,基于本试验的植被条件排列方式,以染色法测试坡面流表面流速,得出坡面流平均流速的修正系数约为α=0.23±0.02.     

泄洪雨雾输运的数学模型研究

针对泄洪雨雾在河谷中的对流与沉降问题,提出一种3维有限元计算模型,该模型通过对浓度梯度矢的求解,可保证浓度计算的非负性与单调性.同时,根据气象学中雨滴谱函数与水滴沉降速度等概念,导出雨雾浓度与降雨强度间的定量转换关系,使其与其他雾化近区数学模型实现边界耦合.运用本文模型对瀑布沟电站泄洪洞雾化分布进行模拟,计算结果与真实的物理规律相一致,为今后类似工程问题的研究提供了适用手段.     

单矢量传感器的实验分析

单矢量传感器的有关理论得到了湖试数据的验证."雨滴"噪声场实验验证了声压、振速通道各向同性背景噪声的独立性."拉距"实验提供了方位统计量和互谱统计量,方位时间历程出现了有偏现象,声强谱与声压谱比较,前者有可能获得信号功率谱的一致性估计.提出的3种谱级信噪比的估计方法,适用于实验环境的评估.有秒量级的起伏,积分时间较短的数据样本所提供的实验分析与理论和实际经验有较好的一致性.     

矿区废石场覆土层垂直侵蚀特征的初步分析

研究选择云南大红山铁矿,采用人工模拟降雨技术,首次对矿区废石场覆土层垂直侵蚀进行了实验研究,初步发现了垂直侵蚀的主要特征.研究表明,垂直侵蚀造成覆土层土壤向下迁移,除小部分截留在废石中,大部分成为土壤损失冲带到更深层废石中;垂直侵蚀随降雨强度、降雨历时的增加而增加,不同土壤的侵蚀临界降雨量不同;垂直侵蚀与土壤渗透呈高度的正相关关系,还与土壤含砂量、孔隙度、通气度呈正相关,与土壤含水量呈负相关;实验发现,垂直侵蚀可以分为土相渗蚀和岩气相冲蚀2种形态,发生方式不同,前者的发生过程分成土壤润湿、强度侵蚀、侵蚀减弱3个典型阶段,三者水动力条件不同;垂直侵蚀一旦发生,可能导致极强度土壤侵蚀,造成十分严重的水土流失.     

降雨条件下飞机尾流雷达特性研究

鉴于飞机尾流具有独特的多普勒及空间分布特性和较强的雷达可探测性,对降雨条件下飞机尾流的雷达特性进行了研究．基于雨滴参数和尾流速度场模型,建立尾流中雨滴的运动方程,然后数值求解该方程得到了尾流中雨滴数密度分布特性．在此基础上,基于某典型W波段雷达参数,通过信号处理得到了降雨条件下飞机尾流的雷达回波,并发现了其独特的多普勒特性．这为航空安全和反隐身中尾流探测方法研究提供了重要的理论指导．     

土楼夯土风雨侵蚀机理及侵蚀损耗量研究

针对夯土墙侵蚀及侵蚀计量问题,采用现场实测和借鉴水土流失统计的方法,研究夯土风雨侵蚀损耗规律,并提出损耗计量公式,揭示了夯土风雨侵蚀损耗机理、雨水浸润墙体弱化材料性能及风驱雨撞击夯土产生材料颗粒的溅蚀和剥蚀,并量化证实了雨滴撞击荷载是侵蚀损耗的直接动力.结合当地风、雨气象数据,计算出近年来夯土的年侵蚀量,可用于预测夯土墙剩余寿命,为土楼保护提供适用性的科学依据.     

山区流域坡面径流侵蚀和泥沙输移分析

本文分析了雨滴的物理特性，以及受植物影响的雨滴特性和雨滴的侵蚀机理。结合了前人实验研究，分别导出了植物覆盖面上的雨滴特性计算公式、不受植物影响的雨滴溅蚀公式、径流侵蚀和细沟流侵蚀计算公式。用Ｙａｌｉｎ推移质公式和Ｅｉｍ－ｓｔｅｉｎ悬移质挟沙能力公式作为控制，求出了坡面径流的输沙量和泥沙输移比。     

雾流降雨粒径及其在坡面上生成流动的深化研究

雾化水流是水利枢纽高速泄流时所形成的一种非自然降雨与水雾弥漫现象,其对高水头、大流量、复杂地质条件的水利枢纽安全运行的潜在威胁很大.通过实验研究及数值模拟对雾流降雨雨滴的粒径分布进行了探讨;采用基于水深平均的平面二维数学模型对雾流降雨在坡面上生成的流动进行了数值模拟,并特别关注了雾流降雨局域分布对坡面径流的影响.研究成果表明:1)雾流降雨雨滴中值粒径沿水舌风方向具有先沿程增大,达到最大值后再沿程逐渐减小的变化趋势,且其达到最大值的纵向位置与降雨强度达到最大值的纵向位置并不重合;雾流降雨雨滴中值粒径沿垂直于水舌风方向呈单调递减的趋势.2)雾流降雨因集中在局部区域,与自然降雨形成的坡面径流相比,其产流达到稳定的历时要高于自然降雨;水深与流速沿纵、横向变化的幅度要高于自然降雨,降雨强度大的区域水深与流速也大.     

风驱雨作用下桥梁主梁颤振节段模型试验研究

针对风驱雨作用下桥梁主梁的颤振问题,依据风驱雨作用和主梁振动特点,给出了分别考虑雨滴冲击和表面积水后的降雨相似关系,并探讨了其选取原则。选取大跨度桥梁较常采用的典型断面,通过节段模型试验模拟了风驱雨对主梁断面的颤振导数和颤振发生过程的影响。试验结果表明：主梁断面的颤振气动导数随雨强的变化无明显规律,各导数的变化量值相当,随风速增加,降雨引起的导数变化有所加大,但基本没有改变其随风速变化的整体趋势,试验雨强120 mm/h时,模型颤振临界风速会有20%~30%左右的提高,但考虑雨强相似比后可以认为降雨对桥梁主梁的风致颤振失稳特征的影响基本可以忽略。     

离心模拟超重力场下的雨滴运动轨迹分析

为了探究离心模拟超重力场下的雨滴运动轨迹及降雨模拟过程,分别以旋转中心和喷嘴端部为原点建立惯性系和随动坐标系,综合运动学和动力学方程求解雨滴运动轨迹,修正现有研究中雨滴下落轨迹分析的不合理之处. 分析离心模拟超重力场下雨滴下落覆盖范围受超重力N值、下落高度、初始速度的影响程度以及不同方法计算结果相较于推荐方法的误差,以离心机内降雨冲击作用和降雨均匀性要求为判据提出试验建议. 结果表明,已有方法存在较大的偏差,下落覆盖范围中心位置的偏移量最大相对误差达到28.22%.