植被配置方式对侵蚀性降雨下径流的影响

侵蚀性降雨是坡面水土流失的重要因素。针对植被的不同配置方式是否能够减少降雨对坡面土壤流失的影响,对不同强度降雨条件下的植被配置方式的产沙量和产流量进行试验。试验结果表明：(1)在相同强度的降雨条件下,灌木和草本配合比为2∶1时,灌木在坡下的产流量最低。(2)在相同强度的降雨条件下,灌木和草本配合比为1∶1时,草本在坡下的产沙量最高;灌木和草本配合比为2∶1时,灌木在坡下的产沙量最低。(3)在不同强度的降雨条件下,灌木和草本配合比相同时,灌木位于坡上的产沙量最高,坡中的产沙量次之,坡下的产沙量最低。研究成果可供类似水土保持工程参考。     

植被格局对坡面产流产沙影响的试验研究

利用人工模拟降雨试验,在不同植被格局的坡面上,研究了坡面不同植被格局对入渗、产流产沙的影响,结果表明:在小雨强下,不同植被格局的稳渗率大小差别较大;随着雨强的增大,不同植被格局的稳渗率差别逐渐减小。五种不同植被格局在不同雨强下的坡面上都在五分钟内达到稳渗。五种植被格局坡面累积产沙量的差异随着雨强的增大而增大,说明不同植被格局的确能够影响坡面植被的减沙减蚀作用。     

坡面植被对径流的减流减沙作用机理及试验研究

坡面上的植被斑块和裸地斑块会对坡面产流产沙量产生较大影响.本文设计了两种坡面植被格局,分别模拟了原生植被坡面在开发初期和末期的状态,采用不同流量进行冲刷实验,结果表明草地景观中的裸地斑块和裸地中的草地斑块对坡面径流流量的影响均小于其对于坡面产沙的影响.裸地景观中的植被斑块减沙能力取决于植被带拦截次数,而植被景观中的裸地斑块增加产沙的能力取决于裸地斑块的顺坡长度.因此为了减少坡面土壤流失,在对原始土地进行开发时,应尽量沿等高线开发,减少顺坡长度.对于已经大面积开发的土地,应在沿等高线方向尽可能短距离内重复设置植被带,达到有效拦截泥沙的作用.     

人工降雨条件下扰动坡面土壤侵蚀规律研究

应用人工模拟降雨实验,拟定3种不同雨强对砂土、粉壤土、石质土和黏土4种`不同土壤质地扰动坡面产流产沙规律进行研究。结果表明：地表径流的产流开始时间随着雨强的增加缩短,在3.3~24.9min之间变化;坡上、坡中、坡下的径流流速呈现递增的趋势,但是整个坡面的单位水流功率在降雨过程中变化不大;石质土和黏土的产沙量最大,且在降雨过程中呈现先增后减的趋势,而砂土和粉壤土的产沙量不大且呈现增加的趋势;同一坡度同样降水量情况下产沙量呈现石质土>粉壤土>砂土的规律;黏土坡面的产沙量随着雨强的增大而增大。     

多场次降雨条件下覆沙坡面的径流产沙特性试验研究

基于可控坡面进行多场次降雨试验,对覆沙坡面的产流产沙特性进行研究,以期为揭示黄土高原风蚀水蚀交错区风水复合侵蚀机理研究提供科学依据。结果表明:覆沙坡面的初始产流时间远大于裸坡,相对延迟了5.3~11.2倍,多场次降雨条件下,产流时间显著提前。首场降雨下,覆沙厚度为1cm,当雨强由1mm/min增加到1.5mm/min,覆沙坡面径流量、产沙量分别增加了0.87倍、0.85倍;雨强为1.5mm/min时,当覆沙厚度由0.5cm增加到1cm,首场降雨的径流量、产沙量分别减小了9.6%、12%。相对于裸坡,覆沙坡面产沙量较大,产沙过程较剧烈,首场降雨产沙量占总产沙量的70%以上,是裸坡的8.9~10.8倍,但在多场次降雨条件下,产沙量显著减小,并趋于稳定。研究结果表明坡面覆沙在一定程度上加剧了土壤侵蚀,可为揭示风蚀沉积物对水蚀过程的作用机理研究提供参考。     

植被影响下坡面流阻力变化特征研究

坡面流阻力是反映坡面流水力学特性的重要特征值.利用人工模拟降雨试验,定量研究了在45、87和127mm/h降雨强度下,20°陡坡面裸地、草地和灌木地的坡面流阻力变化特征.结果表明,由于植被覆盖措施的阻滞作用,相对于裸地坡面,草地和灌木地坡面径流阻力系数明显增大.草地和灌木坡面阻力系数分别是裸地坡面的5.58 ～ 7.45倍和5.61 ～6.26倍.不同被覆条件下坡面平均阻力系数与降雨强度关系密切,随降雨强度的增大呈减小趋势.同时,坡面流阻力系数受到降雨强度和下垫面条件发育形态的共同影响.建立了不同被覆坡面的复合非线性阻力系数计算公式,变量系数表明草被覆盖度和降雨强度对坡面流阻力大小有着决定性的影响.该研究对于揭示植被调控坡面产流产沙机理,为生态修复工程建设提供科学依据具有一定的科学意义.     

植被覆盖结构对坡面产流产沙的影响及调控机制分析

利用野外模拟降雨试验,以自然修复草本植被完整覆盖、地表覆盖、高层覆盖和无覆盖有根系等4种不同垂直覆盖结构为研究对象,分析了植被不同垂直结构对坡面产流产沙的影响作用。研究表明:(1)不同垂直覆盖结构条件下的坡面产流产沙特征差异明显,以无覆盖有根系坡面作对照,完整覆盖、地表覆盖及高层覆盖结构减流率分别为91.12%、83.28%和61.55%,减沙率分别为98.71%、96.10%和64.69%,完整覆盖结构对产流产沙过程的抑制作用最强;(2)试验条件下,植被完整覆盖、地表覆盖和高层覆盖可截留降雨1.85、1.01和0.84 mm,场次降雨截留率分别为1.73%、1.09%和0.90%;(3)坡面径流特征与植被覆盖结构有关,试验条件下,与无覆盖有根系坡面相比,完整覆盖、地表覆盖、高层覆盖坡面流速分别降低66.69%、53.47%和19.21%,径流深降低66.70%、51.17%、39.38%。植被垂直结构是影响坡面产流产沙的重要因素,仅用单一的覆盖指标难以充分反映植被对水沙的调控作用。研究成果对于定量评价不同植被覆盖结构的减水减沙作用有参考价值。     

坡面径流阻力计算模式对比研究

坡面流是污染物迁移、土壤侵蚀、泥沙输移的主要动力因素,阻力系数是影响坡面流模拟的重要参数。为比较三种阻力计算模式(阻力系数为常数、以淹没度为变量的Lawrence模型和阻力分割模型)在裸坡、砾石覆盖坡面、植被覆盖坡面三种常见坡面上的适用程度,本文建立了坡面降雨径流模型,对不同类型坡面的产流进行了模拟。坡面径流模型采用扩散波模型,坡面降雨入渗模型采用考虑坡度影响的Green-Ampt模型,当存在植被时,考虑冠层降雨截留损失。结果表明:在裸坡上,三种阻力计算模式均适用;而在有砾石覆盖和植被覆盖的坡面上,考虑阻力系数时空变化的阻力分割模型模拟精度最高。阻力系数对坡面径流流量的影响在坡面汇流的涨水与退水阶段较大,而在稳定阶段很小。对有植被覆盖坡面,降雨强度存在阈值,大于阈值时,不同阻力模式对坡面流模拟结果影响甚微;反之,需选择合适的阻力计算模式,且坡长越长,坡度越缓,降雨强度阈值越大。     

地震和降雨作用下的填土边坡室内模型试验研究

为了研究地震和降雨共同作用对边坡稳定性影响,进行了先地震后降雨的物理模型试验,并借助模型试验的结果分析了地震和降雨作用下边坡的动态响应和变形破坏机制。试验结果表明,通过PGA放大系数可知,不同类型的地震波作用下,监测点的加速度响应呈现放大现象,且都是坡顶最强,坡中次之,坡脚最弱。而X-土压力则表现为坡底的响应最弱,随着高度的增大逐渐增大,在坡中某位置达到最大值后开始减小。其沿水平向的响应趋势为:由坡内向坡外水平移动响应呈现逐渐减小的趋势。在震后降雨工况下,对边坡的降雨入渗速率和破坏模式进行了分析。通过监测数据可知,坡顶和坡面的入渗速率总体上呈现减小的趋势,32 min之前坡顶下方的平均入渗速率要大于坡面,32 min之后则是坡面下方的平均入渗速率大于坡顶。此次模型试验的破坏模式为浅层流滑型破坏,破坏过程由片蚀向沟蚀发展,最终形成了贯穿坡面的冲蚀沟。     

基于人工模拟降雨的黄潮土坡面侵蚀规律研究

为探讨不同坡度和雨强条件黄潮土坡面侵蚀及入渗规律,采用人工模拟降雨实验方法,选择4种坡度和3种雨强坡面产流量、侵蚀量和土壤入渗实验研究.结果表明,相同雨强坡面产流量随着坡度的增加先增大后减小,坡度9°时产流量最大.40 mm/h雨强坡面侵蚀量随坡度的增加而逐渐增大,60、80 mm/h时侵蚀量随坡度增加表现为先增大而后...     

土石山区山坡壤中流汇流界面研究——以太行山崇陵流域为研究区

为促进山坡产汇流过程的精细化模拟,以河北省易县崇陵流域典型的土石山区不同坡位点(坡顶、坡中上、坡中、坡中下、坡脚)以及不同植被(油松和侧柏)为研究对象,采用亮蓝染色剂开展了野外双环入渗染色剂示踪试验,研究了山坡壤中流汇流界面的变化规律及其影响因子。结果表明:(1)山坡壤中流汇流界面埋深介于0. 6～1. 5 m之间,从坡顶到坡脚,汇流界面厚度逐渐减小;(2)植被覆盖对壤中流汇流界面的影响很大,在相同的坡位处,侧柏的壤中流汇流界面厚度大于油松的壤中流汇流界面厚度;(3)汇流界面的影响因素主要是土壤的结构和孔隙性、岩石风化层的层次结构,植被通过改变土壤的孔隙性引起汇流界面的变化。     

加筋碎石桩加固砂土路堤边坡的试验研究

加筋碎石桩作为新型桩体被广泛用于路基加固领域,然而在路堤边坡加固或快速修复方面很少涉及。基于模型试验综合研究了加筋碎石桩桩位、桩长、桩的数量和加筋土工布类型等因素对其加固边坡效果的影响。试验结果表明:采用单根桩时,当加筋碎石桩距坡脚水平距离为0.6 H(H为坡高)和桩长为0.75 H时,其加固路堤边坡的效果最佳;相同宽度坡面时增加加筋碎石桩数量,可使边坡坡体极限承载力明显增加,而且当桩数相同时,采用抗拉强度高的土工布加筋碎石桩时边坡加固效果更加显著,且控制沉降效果更明显;对相同尺寸边坡,边坡极限荷载下加筋碎石桩变形后桩身与竖向的夹角随桩长增加而增大;坡面水平位移在坡顶和坡脚附近大,而坡面靠近加筋碎石桩桩顶附近的水平位移较小,表明加筋碎石桩可有效控制坡面上桩顶附近土体的水平变形。     

Flow characteristics of the wind-driven current with submerged and emergent flexible vegetations in shallow lakes

A pneumatic annular flume is designed to simulate the current induced by the wind acting on the water surface in shallow lakes and the experiments are conducted to investigate the influence of submerged and emergent flexible vegetations of different densities on the flow characteristics(e.g., the flow velocity, the turbulence intensity, the vegetal drag coefficient DC and the equivalent roughness coefficient bn) at different wind speeds. Vallisneria natans(V. natans) and Acorus calamus(A. calamus) widely distributed in Taihu Lake are selected in this study. It is indicated that the vertical distribution profiles are in logarithmiccurves. The stream-wise velocity rapidly decreases with the increasing vegetation density. The flow at the lower layer of the vegetation sees compensation current characteristics when the vegetation density is the largest. The turbulence intensity in the flume without vegetation is the highest at the free surface and it is near the canopy top for the flume with V. natans. The turbulence intensity near the bottom in the flume with vegetation is smaller than that in the flume without vegetation. A. calamus exerts much larger resistance to the flow than V. natans. The variations of DC and bn caused by the vegetation density and the wind speed are also discussed.     

陡坡傍山双层行车结构体系静力试验研究

针对现有路基结构形式难以保证环境与经济效益俱佳的不足,提出了一种适应于山区陡坡地形的新型“桩-锚-框架”复合双层行车路基结构,并进行了该新型结构的静力模型试验研究。对通过数值手段选取的最优结构形式建立缩尺比例为1〖DK（〗∶〖DK）〗20试验模型。通过试验,测定了模型在静力荷载作用下,抗滑桩桩顶及边坡位移,分析了结构对边坡的支挡作用;测定了结构各部分的受力及变形情况,分析结构的静力稳定性及破坏形式;测定了预应力锚索作用下,桩后、桩底和基底土压力随荷载的变化情况及分布规律。试验结果表明,新型“桩-锚-框架”复合双层行车路基结构具有稳定性好、变形小、结构承载力高等优点。     

喀斯特灌木林枯落物持水特性分析

灌木是喀斯特地区的主要植被类型之一,研究其枯落物的持水特性对喀斯特地区水源涵养和生态修复具有重要意义。为了解不同灌木群落和坡位的枯落物持水能力,采用室内浸泡法和烘干法,分析了3种灌木群落和处于3种不同坡位的混合灌木林枯落物的持水能力。结果表明:3种灌木群落枯落物的总蓄积量表现为球核荚蒾圆果化香月月青,3种坡位群落枯落物的总蓄积量表现为坡下坡中坡上;无论群落或是坡位,枯落物蓄积量均表现为半分解层大于未分解层;群落最大持水量为圆果化香月月青球核荚蒾,不同坡位最大持水量为坡中坡下坡上;圆果化香的持水能力较强,坡中的持水能力较好;不同群落和不同坡位的枯落物持水量与浸泡时间都存在对数关系,吸水速率与浸泡时间存在幂函数关系。     

白鹤滩电站左岸强卸荷区边坡稳定试验研究

针对岩质高边坡的稳定问题,提出了基于变温相似材料的降强法与倾斜抬升超载法相结合的综合法模型试验方法,建立了边坡稳定综合法试验安全评价方法,并针对白鹤滩电站左岸强卸荷区高边坡的稳定问题开展试验研究。通过典型剖面及卸荷区边坡的2个模型试验,获得了边坡在底滑面降强后的变形特性和破坏机理,揭示了缓倾结构面是影响白鹤滩边坡稳定的控制性因素,其失稳模式为滑移—拉裂的块体滑动破坏。试验结果表明,在底滑面前缘区域布置混凝土置换洞,可有效增强底滑面抗剪能力、减小边坡变形、阻止滑块形成,加固后的边坡稳定安全系数为K_SC=1.42～1.58。研究成果为白鹤滩边坡工程的安全评价和加固处理提供了科学依据,同时也为类似边坡工程提供参考。     

含柔性沉水植物明渠水流运动特性试验研究

采用激光多普勒流速仪(LDV)试验研究含柔性沉水植物的水流运动。试验结果表明:流速沿垂线分布呈S形,分为3个区域,即植物内部区、过渡区和上部区。植物密度对过渡区内流速影响显著,在该区内,植物密度越大则流速梯度越大。含植物水流的紊动强度和雷诺应力都明显增大,它们在垂线分布上有相似之处,都是在植物顶层的位置上达到最大值,说明在此区域内存在较强的能量交换和剪切作用;二者在植物顶层上部区域随着水深的增加而减小,在植物内部区随着水深的增加而增大。     

湖北竹山县植被覆盖度与地形因子的空间关系分析

以湖北省竹山县为研究区,运用RS和GIS技术,并借助空间叠加分析,研究区内植被覆盖度分别随不同地形因子变化的分布特征及相关性。研究结果表明:①研究区植被覆盖度整体情况良好,以高覆盖度为主,占比为80.45%。②植被覆盖度随高程的升高呈增加趋势,在高程大于2 000 m时达到最大值,其值为91.99%;植被覆盖度随坡度增大呈先增大后减少趋势,在35°～45°坡度带达最大值;在坡向上,阴坡植被覆盖度整体稍高于阳坡。③不同植被覆盖度与各地形因子级的相关性强度不同,对于各级植被覆盖度,坡度和坡向对其影响明显高于高程,植被覆盖度越高,坡度和坡向两者对其影响越明显;高程与各级植被覆盖度的相关性无明显的规律。     

消力井消能效率及井底压强分布研究

结合室内方形消力井水力模型实验,对方形消力井的消能效率及井底压强的变化规律进行分析,从而为消力井工程的应用提供参考和依据。实验发现,当管道流量达到一定程度时,消力井和闸板阀的消能比重趋于一个稳定的数值;并且输水管道中的大部分能量消耗在闸板阀处,闸板阀在消能过程中起到了关键性作用;同时井底中央处的压强大于井内的静水压强,而井底靠近井壁处的压强小于井内的静水压强,表明井底中央处于冲刷状态,井底靠近井壁处为负压状态。     

越南海防热电厂二期工程超长大直径灌注桩荷载传递机理试验研究

越南海防热电厂二期工程位于海防市（Hai Phong）水源镇（Thuy nguyen）,装机容量为2×300 MW。场地为Gia河边的低地,属于喀斯特地貌区,岩溶比较发育,上部存在较厚的淤泥质土层,土质较差,不能满足厂区上部结构对地基的要求,因此厂区主要建筑物的地基处理采用钻孔灌注桩。对该工程区桩基进行了检测试验,依据桩基试验实测数据,分析了桩身轴力的荷载传递机理以及桩的荷载-沉降特性。结果表明：该工程区的单桩极限承载力可取为7 000 kN;桩身轴力的传递特性受多种因素影响,桩顶荷载主要通过桩侧摩阻力逐渐向下传递,具有明显的摩擦桩特点,桩侧摩阻力所占比重较大,而桩端阻力所占比重较小;桩底沉渣厚度显著影响桩顶沉降量与极限承载力。