峰丛洼地岩溶泉流量和水化学变化过程中地面径流的作用

峰丛洼地地区分布大量封闭洼地,暴雨过程中洼地内产生的地面径流通过落水洞进入岩溶管道,最终组成岩溶泉的一部分。本文选取典型的峰丛洼地地貌区——桂林丫吉试验场为研究区,通过修建径流小区监测地面径流量,结合示踪试验等手段探讨暴雨期间岩溶泉S31流量和水化学变化过程中这部分地面径流的作用。2010年径流小区监测结果显示当日降雨量大于64.4mm/d时研究区才产生地面径流,地面径流系数在0.48%~0.71%之间。选取5月19日降雨径流过程进行水均衡分析和离子质量守恒计算。S31泉域水均衡分析显示地面径流仅占S31泉总流量0.65%,不能显著影响S31泉流量变化。离子质量守恒模型结果表明暴雨期间S31泉电导率变化主要由裂隙水造成,虽然地面径流含有大量雨水,但对S31泉电导率影响有限。因地面径流的产生条件高和比例小,在适当降雨条件下可以忽略岩溶泉流量和水化学变化中地面径流的作用。     

珠江流域岩溶山区峰丛洼地的水土保持策略

主要讨论珠江流域石灰岩山区峰丛尘洼地的生态系统特征和水土流失问题。并试图从生态学的角度，分析和指出应以洼地为小流域治理单位，山下建设地头水柜，集雨节灌，建设基本农田，保障基本口粮，发展生态农业，山上封山育林，涵养水源，逐步恢复自动生态环境。     

岩溶峰丛洼地水土流失机理及防治技术研究进展

西南岩溶峰丛洼地由于其特殊的地质构造和长期的降雨淋溶作用,形成了独特的地表-地下双层空间结构,使得该地区水土流失具有隐蔽性、特殊性和复杂性。综合分析了岩溶峰丛洼地水土流失的机理,总结了水土流失预测模型和水土流失防治技术,指明了现有研究存在的不足,并展望了今后峰丛洼地水土保持研究工作的前景。强调进一步加强岩溶峰丛洼地水土流失的定量研究,深入揭示水土流失机理,构建岩溶区地表-地下二元结构的水土流失预测模型,研发水土流失生物工程协同防治技术,加强耐旱型植被构建与规模化建设,为岩溶区水土资源的高效利用、生态恢复、水土流失综合治理提供科学依据。     

鲁中南泰安纸坊泉域岩溶水强径流带成因及特征

近年来,鲁中南地区岩溶地下水泉水流量衰减、干涸,水源地超采,岩溶塌陷等环境地质问题日益凸显,迫切需要加强研究。以泰安纸坊泉域为例,探讨了泉域内岩溶水强径流带分布、成因类型及典型水文地质特征,以达到合理开发、保护岩溶地下水的可行性。结果表明,岩溶水强径流带是有巨大调蓄功能并发育于浅部地下水积极交替带的网络状强岩溶富水带,其地下水动态稳定,成井率高且识别特征明显,是本区岩溶水水源地开采的理想场所。研究强径流带系统的水文地质条件,掌握其规律,为进一步研究鲁中南地区岩溶地下水提供了一条有效途径。     

基于泉群流量与降水量相关性的明水泉域岩溶水强径流带识别

运用皮尔逊相关系数法分析了明水泉域各水文站月尺度最佳降水滞时,依据最佳降水滞时在旬尺度和日尺度条件下分别计算了 2006-2013年泉群流量与各水文站降水量的皮尔逊相关系数,得出与泉群流量关系相对密切的水文站点,从而识别出明水泉域强径流带.结果表明:各水文站最佳降水滞时均为5个月;明水站、闫家域站和旭升站降水量变化与泉...     

桂西北喀斯特丘陵区峰丛洼地小流域泥沙堆积的~(137)Cs示踪研究

西南喀斯特地区是我国生态环境最脆弱的地区之一,土壤侵蚀及其造成的石漠化已成为制约该区可持续发展最严重的生态环境问题。本文以桂西北喀斯特丘陵区环江成义屯的峰丛洼地小流域为研究对象,运用137Cs示踪技术对洼地泥沙堆积与小流域土壤流失速率进行了定量研究。结果表明,1963-2007年的44年间,洼地泥沙堆积速率和堆积模数分别为0.38 cm.a-1和51.4 t.km-2.a-1。讨论了流域土壤地面流失与洼地泥沙堆积速率的关系,认为前者应比较接近于后者,研究小流域的土壤地面流失模数为57.1 t.km-2.a-1。研究结果表明,研究区域近几十年以来的地面水土流失轻微,土壤流失速率仅为数十t.km-2.a-1。     

瞬时单位线计算地面径流峰值的探讨

工程设计中常采用固定时段计算设计洪水,洪峰从有限的计算时段上统计,存在一定误差.为控制成果精度,可按瞬时单位线上涨历时调整计算时段,计算的原固定时段点的地面径流调整前后不变.还提出了计算任意时刻地面径流的公式,可直接试算地面径流峰值,也可计算出非等距的地面径流过程.     

岩溶洼地建库背景下水-气耦合试验相似材料研制

在岩溶洼地建库研究中,为研制出满足水-气耦合模拟试验所需的相似材料,以砂子、普通水泥、石膏为原料,设计了4组不同粒径级配的试验组。通过岩石低渗测试技术和核磁共振分析技术,分析了4组不同颗粒级配相似材料的渗透率、孔隙分布及逾渗特征。研究结果表明：在分形维数D_f=1.68～2.31范围内,相似材料的渗透率随颗粒级配分形维数增加而线性增大。4组试样中,分形维数越大,则材料内孔隙总量越多,孔径分布越集中,对应的主控孔隙尺寸降低。随着分形维数的增大,灰度阈值升高,逾渗阈值降低,材料越容易发生逾渗。基于实测渗透率,建立了相似材料的渗透率计算模型,计算值与实测值吻合度较高。研究成果成功运用于岩溶洼地模型试验并取得显著效果,为进一步研究水-气作用提供了合适的试验材料。     

玉溪市安化向斜地下水径流模式剖析

安化向斜由于褶皱及断层构造作用,地下水径流和出露特征具有一定规律,且出露泉点多作为附近村庄的生活水源。通过对研究区内水文地质条件、地下水水化学组分、氢氧同位素组成等进行分析,采用水均衡法、水文地球化学反向模拟技术等手段,最终确定研究区内共存在3种不同的地下水径流模式:沿可溶岩条带地下水径流模式、断层导通的地下水绕轴径流模式及沿断层破碎带的地下水径流模式,研究成果探明了该地区地下水的径流和排泄规律,对该地区地下水资源的开发利用和保护具有重要的参考意义。     

洪山泉域水均衡分析及泉流量预测

基于洪山泉流量日益衰减的现状,以该泉域2001—2013年的泉流量、开采量等系列资料为基础,分析了泉域水均衡状况,得出其流量衰减的主要原因为不断增加的岩溶水开采和煤矿矿井排水。利用灰色综合关联度方法,对不同时滞影响下的降水量与还原泉流量进行灰色关联分析,确定降水量对还原泉流量影响的滞后时间为8 a。将多元回归模型计算的有效降水量作为还原泉流量的相关序列,建立了灰色GM(1,2)预测模型,并进行了残差修正。利用修正后的模型,对2014—2017年不同降水保证率下的还原泉流量进行了预测。结果表明:2015年当降水保证率为95%时,洪山泉将发生断流。     

坡面流阻力研究进展

主要从坡面流流态对坡面流阻力的影响、坡面流阻力与雷诺数的关系、降雨对坡面流阻力的影响、坡面流阻力公式4个方面对前人关于坡面流阻力的研究成果进行了总结。结果表明:坡面流流态的不确定性导致了坡面流阻力变化更为复杂;坡面流阻力与雷诺数之间并无良好单一的相关关系;降雨对坡面流阻力有很大的影响作用但具体影响机理并未有明确的结论;坡面流阻力公式表征仍用明渠水流概念及表达方式,并且3个阻力系数n、f、C哪个更适合表征坡面流阻力尚无统一的结论。进而对目前存在的问题进行了分析,对今后的发展进行了展望,认为需在研究方法和实验设备及量测技术方面有所突破,才可以更好的对坡面流阻力进行全面系统的研究。     

坡面流阻力研究进展

坡面流阻力的研究对了解坡面流水流特性、汇流过程、土壤侵蚀和坡面产沙机理都非常重要。本文分5个方面总结了坡面流阻力研究的最新进展:(1)坡面流阻力系数与雷诺数的关系;(2)光滑床面上的坡面水流阻力;(3)粗糙床面上的坡面水流阻力;(4)降雨对坡面流阻力影响的研究;(5)坡面流阻力的计算模型。综合前人研究发现,阻力系数与雷诺数在不同的条件下呈正相关或负相关关系;用叠加法计算不同条件下的坡面流阻力有其合理的一面,也有不足之处;粗糙动床条件下的坡面水流阻力计算模型更接近实际情况。最后,本文指出了当前坡面流阻力研究存在的主要问题和未来需要突破的主攻方向。     

坡面流阻力规律试验研究

通过实验室人工隆雨水槽试验，初步研究了坡面浅层均匀流及由降雨形成的浅层沿程变量流的流动阻力规律，根据试验中观察到的物理现象及对实测资料的分析，进一步明确了坡面浅层水汉与一般明渠流水力特性的差别，揭示了降雨、坡度和表面粗糙度对浅层流流动特性的影响，提出了“伪层流”的概念，根据实测资料建立了不同流区的Ｄarcy-Weisbach阻力参数f的定量关系式，研究成果可用于坡面流汇流计算及土壤侵蚀、产沙模拟等生产实践。     

草被覆盖度下坡面流流速变化及缓流机制研究

坡面薄层水流是黄土区土壤侵蚀发生的直接动力条件,探究植被覆盖条件下坡面流水动力学特性及缓流机制,有助于揭示土壤侵蚀发生的水动力学机理。在水槽坡度为12°条件下,通过9个草被覆盖度、7个流量的组合试验,研究了不同植被覆盖度下坡面水流流速变化和缓流机制。结果表明:坡面流流速随着覆盖度的增加整体呈减小的趋势;缓流系数随覆盖度的增加呈先增大后减小的变化规律,当覆盖度大于47.66%时,缓流系数随覆盖度的增加显著减小;以覆盖度47.66%为临界值,高、低覆盖度下缓流系数随雷诺数的变化规律有所不同。最后,建立了模拟草被下的坡面流流速和缓流系数拟合公式,验证结果表明,拟合公式精度较高,可为建立土壤侵蚀预报模型提供参考。     

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。     

The experimental study of hydrodynamic characteristics of the overland flow on a slope with three-dimensional Geomat

The hydrodynamic characteristics of the overland flow on a slope with a three-dimensional Geomat are studied for different rainfall intensities and slope gradients. The rainfall intensity is adjusted in the rainfall simulation system. It is shown that the velocity of the overland flow has a strong positive correlation with the slope length and the rainfall intensity, the scour depth decreases with the increase of the slope gradient for a given rainfall intensity, and the scour depth increases with the increase of the rainfall intensity for a given slope gradient, the overland flow starts with a transitional flow on the top and finishes with a turbulent flow on the bottom on the slope with the three-dimensional Geomat for different rainfall intensities and slope gradients, the resistance coefficient and the turbulent flow Reynolds number are in positively related logarithmic functions, the resistance coefficient and the slope gradient are in positively related power functions, and the trend becomes leveled with the increase of the rainfall intensity. This study provides some important theoretical insight for further studies of the hydrodynamic process of the erosion on the slope surface with a three-dimensional Geomat.     

植被排列方式及坡度对坡面流Fr影响的试验研究

为探究植被的排列方式及坡度大小对坡面流弗劳德数Fr的影响,以期揭示坡面流弗劳德数Fr的内在规律。利用人工模拟试验,系统研究了6个坡度、3种植物排列方向与水流方向呈不同走向角的条件下Fr与单位底面积的空间摩阻表面积K值的特征关系。表明在非淹没状态下,Fr与K值的关系为随K值的增大Fr呈现先减小后趋于平稳的趋势;Fr的取值随坡度的增大而增大;在一定的坡度范围内,同一坡度下,当Fr1时,同一K值下,走向角越大对应的Fr值越小,当Fr1时则相反;同一走向角下,在同一K值下,坡度越大对应的Fr就越大。得出在坡度一定的条件下,坡面植被的排列方式不同,弗劳德数Fr的取值也不相同;坡度是影响Fr取值范围的重要因素之一。     

柔性植被叶片近地表覆盖对坡面流水力学特性的影响

坡面柔性植被对坡面流水力学特性有着显著影响,进而对坡面侵蚀起着重要作用。以往的研究主要集中在完整柔性植被上,包括茎杆和叶片。为进一步探明近地表柔性植被叶片对水力学特性的影响,采用模拟坡面冲刷试验,研究了3种流量（0.5、1.0和1.5 L/min）、5种坡度（2°、4°、8°、12°和16°）、5种覆盖度以及2种覆盖类型下坡面径流的水动力学特征,以期揭示柔性植被叶片近地表覆盖对坡面土壤侵蚀特征的影响。结果表明：平均流速随柔性植被叶片覆盖度的增加而下降,流量与坡度的增加可减缓平均流速的下降趋势;雷诺数Re与佛汝德数Fr随柔性植被叶片覆盖度的增加而降低,佛汝德数Fr下降趋势明显,雷诺数Re下降趋势平缓。柔性植被叶片覆盖度和坡度对流态的影响相互制约;阻力系数随植被叶片覆盖度的增加呈增加趋势,覆盖物起到增阻作用;坡度变化引起阻力系数先降低后增加再降低的趋势,相同条件下横向不同覆盖度覆盖物的形态阻力在总阻力中占比更大。研究结果可为黄土高原坡面侵蚀及生态环境治理提供理论依据。     

沭河流域洪水预报的产汇流组合方案优选

针对沂沭泗流域洪水预报问题,选择沭河流域重沟站洪水事件为研究对象,评估了两种产流方法和三种坡面汇流方法的不同组合下洪水模拟精度。 结果表明,CN 曲线数法是研究区最优的产流计算方法,斯奈德单位线和 SCS 单位线均适用于该流域的坡面汇流;CN 曲线数-斯奈德单位线组合是沭河流域最优的产汇流组合方案,洪水预报精度达到乙级以上。