基于DEM的细沟形态分维估算方法探讨

为了促进分形理论在细沟形态量化中的应用,在回顾以往研究的基础上,探讨了一种以DEM为数据源,基于ArcGIS软件的坡面侵蚀地形数据处理、水文信息提取的方法,通过具体实例,运用网格覆盖法实现了细沟形态分形维数的计算,达到了精确、高效的应用效果。     

坡面细沟侵蚀的冲刷试验研究

细沟侵蚀是土壤侵蚀的重要方式之一,但定量研究困难很大。本文设计并完成了一系列小规模细沟侵蚀冲刷试验,研究细沟侵蚀过程中的动力学规律。试验结果表明了一些细沟侵蚀的趋势性规律,也反映出其中存在较强的随机性。通过分析试验数据,得到了细沟宽度及过水断面湿周与流量和坡度的经验关系,并发现湿周与它们的关系更为密切。     

坡面沟蚀及其分形特性试验研究

随着降雨击溅及坡面径流的持续冲刷,坡面侵蚀将由面蚀向沟蚀转化,并形成复杂的坡面微地形,坡面微地形又将改变坡面侵蚀方式。通过降雨及直接径流冲刷条件下的坡面侵蚀试验,研究了坡面侵蚀过程和冲刷流速(量)、侵蚀率与坡面微地形分形特征之间的关系,结果表明:侵蚀坡面地形分维值与冲刷流量和坡度存在明显的相关关系,把流速和坡面侵蚀率作为坡面地形演变的直接指标,均存在分维值随其先增大后减小的规律。     

坡面细沟侵蚀形态演变与量化研究评述

坡面细沟形态是一个降雨驱动下侵蚀产沙的微地形动态响应系统,这一地形因素体现着坡面侵蚀动力学各要素及其相互作用,是基于物理过程的水蚀预报模型的关键部分。要建立具有物理意义的坡面侵蚀产流产沙预报模型,就必须从地形角度对细沟形态及其演化过程进行深入研究。评述了近年来国内外在坡面细沟形态演变与量化领域的相关研究成果,从理论研究和观测方法两方面剖析了制约研究发展的因素,提出了推动该研究发展的对策,即:构建细沟形态量化参数评价标准,从建立"状态+时间"综合量化模式入手,以坡面细沟形态为切入点,研究一个连续降雨过程中细沟形态的发育过程与降雨侵蚀产沙过程的关系,定量揭示坡面侵蚀响应规律。     

黄土坡面细沟侵蚀中的水流阻力规律研究

运用原型模拟径流冲刷实验，研究了黄土坡面侵蚀过程水流阻力的变化规律。坡度的这种作用在很大程度上是通过径流刷形成的侵蚀形态特征不同来体现的。     

坡面细沟发生临界条件研究

本文在总结前人研究工作的基础上，通过雨后野外细沟侵蚀查资料、试验小区观测和模拟降雨试验研究结果，分析了影响坡面细沟侵蚀的降雨径流侵蚀力与土壤抗蚀性因素；对细沟发生的水流侵蚀力临界条件和浅层洞穴诱发形成细沟的情况进行了较为深入的探讨，并对细沟发生的坡度与土壤抗剪力临界条件作了初步分析。     

黄丘区坡面细沟流速分布特征试验研究

利用坡面水蚀精细模拟降雨试验,对黄丘区陡坡(20°)条件下细沟流速分布特征进行了研究。通过对细沟形态演变过程的观察与分析,同时结合试验中对细沟间及细沟内流速的观测,给出了细沟发育过程中坡面流速沿程分布以及细沟内关键位置的流速分布。结果表明,细沟间流速分布基本不受细沟发育程度的影响,而细沟内水流流速与细沟发育过程之间存在互馈关系,首先坡面漫流向集中股流的转化促使细沟发育,会导致细沟内流速的增加,但随着细沟的进一步发展,汇流面积减小,沟床形态阻力及沟底跌坎消能作用增大,细沟流速又会逐渐减小,沟床形态阻力与径流集中产生的流速增量二者间的相互对比关系影响着细沟内水流速度。     

细沟作为坡面水土流失红线监测标志可行性探讨

水土流失红线为计入水土流失面积的土壤流失量控制线,容许土壤流失量是水土流失红线特征值,但缺乏水土流失红线监测的指示标志。解决水土流失监测对象问题是水土流失红线研究的首要任务。细沟是水力侵蚀作用下在坡面上产生的一种小沟槽地形,细沟形成是坡面水土流失由轻微转向强烈的最明显标志。根据细沟形态特征、侵蚀特点和发育条件,论证了细沟作为坡面水土流失红线监测标志的可行性,即细沟不仅具备坡面水土流失监测对象的条件,还可作为坡面容许土壤流失量判别的标志,而且可作为坡面水土流失治理效果评估的重要指标,更是坡面水系工程布局的依据。     

工程堆积体坡面细沟流水力学参数特性研究

为采用水力学参数特性揭示黄土高原沟壑区工程堆积体坡面土壤侵蚀过程,开展了野外放水冲刷试验。通过组合不同流量(35、45、55L/min)、不同坡度(24°、28°、32°)的试验,对坡面沟蚀发生发展过程中的水力学参数特性进行了研究。结果表明,坡面细沟水流的平均流速与水深主要受流量控制,二者均与单宽流量呈幂函数关系,且流速随冲刷时间的持续和冲刷形态的变化呈现上下起伏—瞬时增大—稳定的波动或减小—趋于稳定的变化历程。在所有坡度和流量范围内,雷诺数Re在42.9~1 082.8之间变化,雷诺数Re随坡度的增大呈先减小后增大的抛物线趋势。由坡面流弗劳德数Fr随冲刷历时变化情况表明,坡面径流形态是由急流向缓流发展。阻力系数f在0.019~0.94之间变化,f随坡度的增加先减小后增加,且随雷诺数Re的增大而增大,二者之间呈显著的指数函数关系。粗糙系数n随雷诺数增大而增大,且其与雷诺数存在显著性的指数函数关系。研究结果可为工程堆积体土壤侵蚀预报模型的建立提供一定的参数,对解决生产建设项目弃土弃渣场、取土场等水土流失问题具有重要的作用。     

黑垆土坡面细沟形态演变规律试验研究

为探究黒垆土坡面细沟形态变化规律,运用三维激光扫描技术和人工模拟降雨方法,以黑垆土为对象,选取60 mm/h雨强对面积为15 m~2的20°坡面进行历时均为1 h的三场模拟降雨试验,分析了黑垆土坡面细沟发育过程。结果表明:(1)前两次降雨坡面以断续细沟为主,侵蚀方式主要为溯源侵蚀,第二场降雨结束时,细沟累积长度、平均宽度、平均深度分别为38.17 m、0.19 m、0.10 m,坡面细沟总面积占试验土槽面积的19.8%;第3次降雨坡面以连续细沟为主,细沟溯源侵蚀作用减弱,细沟沟壁崩塌和沟底下切增强,细沟累积长度减少5.66%,细沟平均宽度、平均深度、总面积分别增加了26.32%、60%、24.24%。(2)细沟平均宽度、平均深度、等高线偏离度沿斜坡长呈先增后减再增的波动现象,随着降雨场次的增加,细沟形态参数在沿坡长4～6 m处的最大值出现上移。径流能量的消长对坡面细沟形态演变规律具有明显影响。(3)细沟宽度和细沟深度在前两场降雨随距细沟沟头长度的增加呈先增后减趋势,在第三场降雨呈先增后减再增的趋势。细沟深度随细沟宽度的增加而增加,在当细沟深度到达犁底层后,细沟深度增加变缓,细沟宽度增加变快。     

高边坡安全监测资料反馈分析研究

文章进行高边坡安全监测资料的反馈分析研究,为指导施工、反馈设计、边坡稳定评价及确保边坡稳定运行提供重要保障。通过综合分析某高速公路高边坡的多点位移计监测资料、测斜仪监测资料以及外观变形监测资料,推断边坡滑动面位置,进一步评价边坡稳定状况。通过详细分析多种安全监测资料,可以推断出高边坡滑带、滑体厚度、位移错动带等不利结构面所在的位置,能对加固措施和支护参数,开挖方案等进行动态优化调整。分析研究表明,通过多种监测资料的反馈信息,可达到动态优化设计和信息化施工的目的。     

粘性土坡面细沟流的水力特性试验研究

发生于粘性土坡细沟侵蚀中的细沟流，其特性多从地理角度进行描述，因而对细沟的认识也不一致。本文在室内试验的基础上，对细沟流的水力特性从最小耗能原理及水力学的角度进行了较为深入的探讨，不仅对细沟侵蚀过程中的“跌坑”现象的形成进行了分析，也得出了有别于明渠水流的细沟流的一些水力特性。     

三峡库区紫色土坡耕地细沟发生的临界坡长

采用人工暴雨试验发现：相同土壤含水量条件下,10 °,15 °,20 °,25 °紫色土小区在 130 mm/h 雨强降雨下细沟发生的临界坡长平均值分别为 6.13, 4.12, 2.72, 1.55 m ,细沟发生的临界坡长与坡度呈二次抛物线关系;土壤含水量变幅为 16 ％～ 26 ％条件下细沟发生临界坡长先增长后变短。据此总结了采用地埂防治坡耕地细沟侵蚀的治理模式,针对不同坡度地块细沟发生的临界坡长,采用地埂或者分割地块,并在地埂上种植经济效益高的植物篱,既控制了细沟的发生,又弥补了地埂占地导致的农业减产;同时在旱季和雨季分别调整边沟的尺寸,调整地块土壤含水量从而控制细沟因含水量变化导致的细沟发生临界坡长缩短。     

考虑参数空间变异的高风化岩质边坡可靠性分析

为探讨高风化岩质边坡参数的内在变异性,结合一阶可靠性理论(FORM)、改进拉丁超重要立方采样法(LHIS)的数值分析方法,对实际工程中的高风化岩质边坡进行概率稳定性分析。充分考虑高风化岩质边坡的岩石参数的空间变异性对边坡稳定性的影响,利用LHIS模拟计算得到安全系数的概率分布,同时利用FORM确定临界失稳破坏面的概率进行初步的敏感性分析,从而确定模型输入参数对边坡稳定性的影响;利用Spencer极限平衡法求出失稳破坏面的F_s来评价功能函数G(X)的值,并计算可靠性指标。结果表明:考虑岩石参数的空间变异性比传统单一变量更能真实反映高风化岩质边坡的特征;利用LHIS能比传统的抽样方法明显减少模拟次数,提高效率;可靠性理论及概率稳定性分析方法比传统的极限平衡法更适用于评价岩土参数空间变异的高风化岩质边坡的安全性。     

某水电站坝肩边坡施工期监测资料分析

以某水电站左岸缆机边坡施工期测斜和锚索监测成果为基础,结合地质和施工信息,对边坡岩体变形特征进行了初步探讨。主要结论：（1）地质缺陷对岩体变形的控制性作用明显,应加强结构面影响区域的监测监控;（2）测斜累计位移随时间进程逐渐呈收敛或未见继续发展的趋势,显示支护对提高边坡抗变形能力的效果较明显;（3）边坡锚索预应力整体呈下降趋势,穿越地质缺陷的锚索预应力损失相对较大,距离测点越近影响越明显;（4）从监测数据看,边坡现状稳定。     

三地理信息系统中的水文数据模型研究与探讨

地理信息系统（GIS）中的水文数据模型是GIS在水文水资源应用中的核心和基础。结合GIS在水文水资源中应用的现状与需求,分析和总结了2种GIS水文数据模型;从构造GIS水文地理空间数据库的角度出发,对与水文现象相关的各种地理特征进行深刻认识和理解,在此基础上提出了面向对象的GIS水文数据模型设计的结构和要点。     

关于围岩及边坡监测资料分析中一些问题的思考

通过对大量实测资料的统计与研究,讨论了影响多点位移计精度的可能因素,认为对于多点位移计观测成果的表述,一般用相对位移即可,只有当大于某值需进一步分析时才计算绝对位移.还从仪器原理角度分析了锚杆应力计高应力值混杂假象的原因,主要是由于仪器是按轴心受力构件设计,不适宜用于抗剪断的部位.呼吁有关单位认真研究判断已有资料真伪及其分析的方法.     

边坡稳定分析方法综述及发展趋势研究

边坡稳定性问题是岩土工程中的一个重要研究内容。边坡破坏具有不同的模式,相对应便产生了多种分析方法。采用列表比较方法侧重列述了各分析方法的优缺点及工程适用范围,以便于工程实践应用的参考。总体上将稳定性分析方法分为定性分析、定量分析和不确定性分析三类,并在最后对边坡稳定性分析方法的发展趋势作了展望。     

隔河岩电站厂房高边坡孔口位移回归分析

 为了掌握隔河岩厂房高边坡的变形规律和发展趋势, 应用广义样条带权回归方法, 对该工程高边坡孔口1997年的位移监测数据进行了分析。 实例分析说明该方法在多峰曲线的回归分析中是一个较好的方法。