降雨及其侵蚀力研究方法探讨

降雨是导致土壤流失的动力因素,降雨侵蚀力反映由降雨引起土壤侵蚀的潜在能力,准确计算降雨侵蚀力是定量预报土壤流失的重要环节.为此简析国内外降雨及其侵蚀力研究现状、进展、降雨雨滴测定、降雨能量及侵蚀力计算方法,并根据降雨地域性差异较大的特点,提出适用于我国的降雨能量计算公式.     

天然降雨与人工降雨特性的研究

在天然降雨的观测基础上,对人工降雨特性,降雨强度、降雨分布均匀性、降雨雨滴大小及分布、雨滴终点速度进行了实验研究。为更好进行室内人工降雨实验提供理论基础,为土壤侵蚀研究获取大量系统资料做准备。     

人工模拟降雨装置性能试验

人工模拟降雨的性能,主要包括降雨量和降雨强度、降雨分布的均匀性、雨滴直径的大小和组成、雨滴终点速度和雨滴动能等方面。本试验研究通过对人工模拟降雨装置的观测试验,并参考国内外学者的研究成果,提出了一些测定方法和计算依据。     

小流域径流调控模型雨谱特性分析

基于相似原理,修建小流域模型,人工模拟降雨,是进行各种雨水利用及径流调控试验研究的有效手段.降雨强度与雨滴大小、数量及雨滴密度有关.本文讨论了用色斑法测小流域模型雨谱过程及其计算雨谱参数方法,得出不同情况下模型的雨谱特性.     

玉米茎流与叶面积、降雨强度之间关系研究

为了探求人工降雨条件下,玉米单位时间产生的茎流量、茎流率与叶面积、雨强的关系,从苗期到抽雄结束共进行了5轮试验,用自制降雨茎流收集筒收集试验产生的茎流,通过调节人工降雨装置达到对雨强进行控制的目的,每轮试验设置了6种不同的降雨强度。结果表明:玉米茎流量与叶面积、降雨强度均呈幂函数关系;玉米茎流率与叶面积呈幂函数关系,与降雨强度无直接关系。应选用紧凑型玉米品种,以适当提高栽植密度,增加冠层覆盖度和叶面积指数,从而增加茎流量,削减降雨能量,减轻土壤侵蚀的发生。     

降雨侵蚀力时间变异规律与模型研究

雨滴击溅作用和降雨产生的径流,是土壤水蚀的动力因子即降雨侵蚀力因子.目前公认的降雨侵蚀力指标,首先应用于通用土壤流失方程.近年各国学者又对降雨侵蚀力模型做了很多研究,其中比较有代表性的是半月侵蚀力模型和月侵蚀力模型.文章主要研究三种日雨量侵蚀模型的模拟效果.     

概念性降雨径流模型的率定

概念性降雨径流模型的率定［印度］Ｓ．Ｋ．ＪＡＩＮ１概述概念性降雨径流模型属于物理模型和黑箱模型之间。开始研制这种模型用于模拟小型均质地区。但是现在，已成功地将它们用于地形和植被变化较大，面积达数千平方公里的区域。２概念性模型的率定应用概念性模型模拟流...     

基于雨滴谱观测的降雨动能与雨强的关系研究

降雨动能是土壤侵蚀的重要影响因素,已有研究拟合了降雨动能KE与降雨强度I(简称雨强)的多种经验关系模型,但缺少相应的理论分析.为揭示降雨动能与雨强的理论关系,基于雨滴谱的Gamma分布,推求了降雨动能与雨强关系的理论公式KE=AIm,其中A与m为参数;并利用清华大学榆林生态水文观测站设立的德国OTT Parsivel-...     

挑流泄洪雾化降雨的模糊综合评判方法

根据鲁布革水电工程１９９２年泄洪雾化原观资料，由模糊数学理论分析，提出了挑流泄洪雾化降雨的模糊综合评判模式和评判方法，可用于分析和预测雾化降雨强度和影响范围。     

间歇性降雨作用下含碎石夹层堆积体水气运移规律

我国西南地区广泛分布有第四纪堆积体,针对堆积体内部碎石土层状分布的现象,设计了含碎石夹层堆积体降雨物理模型。并考虑了水气两相共同作用,通过有限元数值模拟进行了验证分析,深入探究含碎石夹层堆积体在间歇性降雨条件下的水气两相运移规律。结果表明：孔隙气压力的存在会阻缓降雨入渗,间歇降雨过程中首场降雨期间坡体内孔隙气压力最低,下渗速度最快;每场降雨结束后,土体内部经历暂态饱和区向非饱和区补给的土体饱和度再分布过程,后续降雨湿润锋的推进存在一定滞后性;孔隙气压力在降雨结束后并不会及时消散,其峰值的到来迟于降雨过程,且随着降雨场次的增加,峰值到得越晚;碎石夹层为孔隙气的排出提供了优势通道,相对于均质堆积体,含碎石夹层堆积体内部孔隙气压力消散时间早、速度快,一定程度上促进了雨水入渗。     

温榆河上游流域WDHM模型的原理及建立

针对北京市温榆河上游流域的下垫面条件,采用数学物理方程,建立了机理性的分布式水文模型WDHM,描述次降雨条件下的植被截留、土壤入渗、地表产汇流及河道汇流等水文过程,并用1998年和2000年的2场较大洪水进行了模型的参数率定和检验.     

构皮滩工程泄洪雾化降雨强度及雾流范围研究

构皮滩工程泄洪流量和泄洪落差巨大,泄洪水舌入水激溅产生的强降雨及雾流对工程的安全以及电站的正常运行将产生一定的影响。通过物理模型试验研究和经验公式计算的方法,对构皮滩工程大坝泄洪雾化现象进行了较为深入的研究,分析了该工程泄洪雾化降雨强度分布特性,对降雨强度及雾流影响范围进行了预测。同时通过与相似工程类比,分析了构皮滩工程雾化降雨局部雨强大,雨强变化快以及两岸雨强分布不对称的特点。物理模型研究成果与经验公式计算和工程类比成果基本一致。     

基于Logistic回归模型的降雨型泥石流临界雨量定量分析

诱发泥石流形成的主要原因就是降雨,研究降雨影响泥石流形成的机制,对泥石流防治具有重要意义。Logistic回归模型实际上是一种降雨对泥石流发生概率的影响的定量分析方法。利用这一模型对泥石流灾害进行定量预测的关键是科学选择自变量雨量数据。有了前期有效降雨量和当日雨量,就可以利用降雨型泥石流临界雨量Logistic回归分析模型,对泥石流临界雨量进行分析,进而得到不同降雨情况下泥石流灾害的发生概率。     

石子和秸秆覆盖条件下降雨水量转化特征试验研究

通过人工模拟降雨,利用蒸渗仪、TDR(时域反射仪)和翻斗式自计流量测定仪,对石子和秸秆覆盖条件下的土壤水分动态变化、地下渗流过程进行了连续监测,并对不同下垫面条件下水量转化的变异特征进行了分析。结果表明：(1)不同下垫面条件下土壤表层的水分变异不大,而土壤深层的水分变异较大,这主要是由于覆盖降低了雨滴对土壤表层结构的破坏程度,以及石子在地表构建了许多个微型拦水坝,从而促进了土壤水分的快速下渗;(2)覆盖具有增加地下渗流的效果,特别是坡地上覆盖小石子在防止土壤侵蚀,增加地下渗流方面效果最为显著,地下渗流系数达到了37.44％;(3)小石子覆盖有利于山地降水资源的高效转化利用,其中在水平地上进行覆盖处理有助于降水资源的就地利用,而在“上覆土壤、下伏岩石”为结构特征的坡地上进行覆盖处理有助于坡地岩土界面渗流的产生,而从提高降水资源的异地利用率。     

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。     

坡面汇流的试验研究

本文根据大量的室内模拟降雨汇流试验，分析了降雨强度、雨型、坡面形状、坡度及粗糙度等因素对坡面汇流的影响。着重探讨了雨强与洪峰流量及汇流时间的关系、雨型对洪峰流量的影响规律等问题，对坡面汇流的理论研究及小流域的径流计算都具有现实的意义。     

THE ROLE FORE AIR FLOW IN SOIL SLOPE STABILITY ANALYSIS

In order to investigate the effect of the pore air flow in the soil slope stability analysis, a water-air two-phase flow model, based on the multi-phase flow theory, is proposed and with the model, the water-phase and air-phase seepages of the soil slope in the stable seepage and rainfall situations are simulated. The soil slope safety coefficients are obtained according to the simulated pore air pressure and pore water pressure. The calculation results show that in the stable seepage situation, the influence of the pore air pressure on the soil slope stability can be neglected, while in the rainfall situation, the pore air pressure generated in the unsaturated zone will reduce the safety coefficient, and the larger the distance between the slip surface and the underground water level is, the greater the influence of the pore air pressure on the soil slope stability will be.     

基于水—气二相流模型的土坡稳定性分析

为了研究孔隙气压力和负孔隙水压力在土坡稳定分析中所起的作用,基于多相流理论建立水-气二相流模型,利用此模型对稳定渗流情况和降雨情况下的土体边坡内水相和气相的渗流状态进行模拟,根据模拟得到的孔隙气压力和孔隙水压力值求出土坡安全系数。计算结果表明,土坡非饱和区负孔隙水压力的存在较大地提高了土坡稳定性,在稳定渗流情况下,孔隙气压力对土坡稳定的影响可忽略,在降雨情况下,非饱和区产生的孔隙气压力使得安全系数减小,滑动面与地下水位的距离越大,非饱和区的孔压对土坡稳定的影响越大。