基于单线法试验的黄土增湿变形非线性模型研究

黄土增湿变形一般由地面水入渗或地下水位抬升引起,是岩土工程中需要解决的一个技术难题。虽然在该领域有一些研究,提出了描述该变形的本构模型,但是与实际地基中力和水的作用路径有较大差异。本文引入"增湿水平"这一概念来描述黄土的湿度状态,通过开展分级浸水试验,着重研究先施加应力后浸水增湿路径下黄土的湿度状态与增湿变形的相关关系,建立了增湿变形非线性本构模型;用增湿变形系数和湿陷系数的比值与增湿水平关系曲线反映黄土增湿变形的敏感性,分析了竖向应力、土质对黄土增湿变形敏感性的影响;采用不同应力比的增湿水平与侧向变形曲线,分析了增湿过程中的侧向挤出变形规律。     

EUROSEM模型对晋西黄绵土坡面侵蚀过程的模拟应用

晋西黄绵土坡面因其土壤、降雨等条件极易造成严重水土流失,本文基于不同坡长(2、3、4m)与雨强(60、90、120 mm/h)组合方式下的野外人工模拟降雨试验,应用EUROSEM模型对坡面径流侵蚀过程及产流产沙总量进行模拟,通过对比分析模拟值与实测值,评价该模型对晋西黄绵土坡面土壤侵蚀过程的模拟效果及在该区的适用性.结...     

降雨条件下坡长对黄土裸坡面径流流态的影响

采用室内人工模拟降雨试验方法,探讨了雨强30～125mm/h条件下,坡长(1～5m)对黄土丘陵区裸坡面(20°)径流流态的影响。结果表明,试验条件下坡面薄层径流流态为层流且为急流;径流雷诺数随坡长、雨强的增大呈增加趋势,而佛汝德数随坡长与雨强的增加没有规律性;雨强、坡长与雷诺数均呈正相关关系。研究结果将为该区坡面水土流失治理提供一定的科学依据。     

沙坝海岸输沙特征试验研究

为了研究沙坝海岸波浪系列中波高变化对悬移质输沙率、推移质输沙率和净输沙率的影响,进行了不同坡度海岸上规则波和不同调制系数波群作用下沙坝泥沙运动的试验。通过地形仪测量的不同时刻海岸剖面得到了净输沙率,通过浊度仪测量了悬移质在沙坝坝峰和沙坝前后位置处的垂向分布。根据试验结果讨论了波高变化对沙坝海岸泥沙运动的影响,包括:沙坝运动的瞬时速度大小和方向与沙坝峰处瞬时净输沙率大小和方向的关系;不同调制系数所导致的泥沙输沙率和沙坝运动瞬时速度的大小和方向;影响悬移质浓度水深平均值的各种因素。     

紫色土坡面径流与侵蚀特征模拟试验研究

应用人工模拟降雨试验,对紫色土坡面径流与侵蚀特征进行了模拟试验研究。结果表明：紫色土坡面初始产流时间随着雨强的增大而减少,且在小雨强下坡度对初始产流时间的影响显著;紫色土坡面径流总量有随坡度和雨强的增加而增大的趋势,坡度较大时,雨强对径流总量影响不明显;紫色土坡面侵蚀总量随坡度和雨强的增大而增大,１０°、１５°、２０°坡的侵蚀量较大,在３１０６．０３～８１１７．０９ｇ之间,故应在坡度≥１０°的坡地上实施有效的水土保持措施。     

不同输沙流态对多沙河流水库水沙调节计算结果影响的分析研究

在利用水沙数学模型进行多沙河流水库水沙调节计算时,准确的预判相应的来水来沙条件和库型边界条件下入库含沙水流的输沙流态并确定相应的控制方程,是确保计算结果准确的关键.通过建立水库一维非饱和输沙数学模型,对相同库型条件和相同来水来沙条件时不同输沙流态时人库水流的泥沙冲於量进行计算,初步量化回答了不同输沙流态对多沙河流水库水...     

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...     

圆管螺旋流输沙特性试验研究

螺旋流的流速分布有着与普通平直流不同的特点 ;运用圆管螺旋流的特性可以在管道中实现高浓度 ,远距离的泥沙输送。本文在试验的基础上对螺旋管流中的流速分布、泥沙的起动、起旋以及输沙等特性进行了研究 ,同时进行了理论分析 ,探讨了螺旋流高浓度输沙的可能性。     

紫色土坡面壤中流形成与坡面侵蚀产沙关系试验研究

 采用人工模拟降雨法,在长5.0 m、宽1.5 m、6个不同坡度（10°,15°,20°,25°,30°,35°）的径流小区上,通过3个不同降雨强度（1.0,1.5,1.8 mm/min）,对紫色土坡面产流形式及侵蚀产沙关系进行了模拟试验研究。结果表明：紫色土坡面总径流主要由地表径流和壤中流两种形式组成,地表径流和壤中流在总降雨量中的比例随雨强和坡度的不同而发生变化,在相同坡度情况下,壤中流占总降雨量的比例随雨强的减小而增大,在雨强相似的条件下,壤中流占总降雨量的比例随坡度的增大而增大。普遍存在的壤中流在土壤侵蚀尤其是重力侵蚀中起到了相当重要的促发作用,甚至由壤中流促发的侵蚀量要远远高于片蚀、沟蚀等坡面侵蚀形式,这与以往研究表明的长江流域坡面侵蚀以面蚀为主的结论有所不同。     

现浇流态砼地下管技术试验研究

本文介绍以可拔出重复使用的充水塑料软管为内模，以流态砼在地槽中直接灌注自流形成地下输水管道的技术。本技术的特点是：出水口间无接头，管道整体性好；管壁密实、均匀，含适量微气泡，抗渗性、抗冻性、耐久性好；管道内在光洁，糙率低，水流条件好；管道造价低；施工简单方便，极便于群众性大范围同时施工，有利于高速发展低压管道灌溉。     

泥沙输移强度计算公式的再研究

输沙强度计算公式的精度，在很大程度上取决于水流强度指标的选取。本文在对以往各种水流强度指标分析的基础上，提出了统一的水流强度指标形式，并由此推导出一般形式的输沙强度计算公式，该公式可概括现有的有关输沙公式。同时利用多组实测水槽资料对公式中的系数进行了率定，与其它几个输沙强度公式比较表明，本文公式具有较高的精度。     

泥沙输移强度计算公式的统一

输沙强度的计算 ,其实质是建立输沙率与水流强度间的关系 ,而现有的输沙公式中所采用的水流强度指标千差万别。本文首先对以往各种水流强度指标进行了综合、归纳 ,提出了一般形式的水流强度指标形式。由此推导出统一形式的泥沙输移强度计算公式 ,该公式可概括现有的有关输沙公式。     

不同起始条件下坡面薄层紫色土水分和壤中流响应

通过原位人工模拟降雨试验,运用数理统计方法对描述土壤水分过程和壤中流过程的参数进行了分析,定量研究了降雨强度和表土结皮程度（用0-5mm表土容重表征）对薄层紫色土坡面土壤水分和壤中流的影响。结果表明：（1）土壤水分湿润峰平均运移速率在0．28—1．63mm／s之间,优先流特征明显;（2）降雨强度和表土结皮程度是影响土壤水分过程和壤中流过程的主要因素,降雨强度增加有利于优先流的发生和发展,而表土结皮的形成是阻碍优先流发生和发展的主要原因。     

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。     

黄土坡面水沙过程及水流阻力变化试验研究

为明确复杂地表产流产沙规律及其与水流阻力的关系,采用间歇性人工模拟降雨实验,开展了黄土高原的裸坡、人工掏挖、鱼鳞坑、等高沟垄四种典型坡面在五场降雨条件下的水沙演化过程、阻力来源及阻力规律研究。结果表明:鱼鳞坑、人工掏挖两种措施均以降雨时间到达55 min为临界点,继续降雨则其蓄水拦沙的作用失效。各地表水流阻力均来源于降雨阻力、颗粒阻力、形态阻力的叠加。地表输沙率与水流阻力之间均表现出负相关,输沙率随水流阻力的增大而下降。鱼鳞坑、等高沟垄措施在一定的降雨历时范围内均具有显著的减流减沙效应,而较之鱼鳞坑,等高沟垄在延缓径流,控制侵蚀方面具有更好的效用。     

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。     

粗糙度对坡面侵蚀及泥沙分选性影响试验研究

为进一步揭示土壤侵蚀的内在规律,以某一试验小区为例,通过模拟不同地表粗糙度,分析了不同雨强条件下的坡面侵蚀产沙及泥沙颗粒粒径变化特征。结果表明:相同雨强和降雨历时下,粗糙度对坡面径流率、水流功率、径流含沙量和产沙率有显著影响;侵蚀泥沙的搬运形式与雨强和粗糙度均有关,而不同泥沙颗粒搬运方式是引起不同粗糙度坡面侵蚀产沙分异的重要原因。因此,坡面侵蚀产沙模型中应综合考虑地表粗糙度和泥沙粒径信息。研究成果可为水土保持规划设计和水土保持措施优化配置提供一定依据。     

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。     

赣南红壤坡面不同措施径流泥沙及氮磷污染输出试验研究

选择赣南于都县左马小流域的典型红壤坡面,通过在研究区布设标准径流小区,进行了不同措施径流泥沙及氮磷污染输出的试验研究。通过径流小区的试验观测分析表明:水保林+水平竹节沟式综合水保措施实施初期,平均减流和减沙效果达到近73%,以植被增加地表覆盖度,以水平竹节沟坡面水保工程截短坡长,分段拦蓄径流泥沙,可实现保水保土目的;经果林+坡面工程或绿篱是坡地经济果业开发保持水土的重要措施,工程措施在初期发挥作用较绿篱更大;氮磷等面源污染随水土流失从坡面输出,试验区不同措施氮素输出多以径流携带为主,磷素输出均以泥沙携带为主;经果林+工程措施对径流携带氮磷拦截率较高,水保林+工程措施对泥沙携带氮磷的拦截率较高,都在75%以上。