不同因素对重庆紫色土坡面细沟侵蚀产沙过程的影响研究

为揭示重庆紫色土坡面细沟形态、降雨强度和坡度对侵蚀产沙过程的影响,通过室内模拟人工降雨试验,定量分析不同降雨强度、不同坡度、细沟形态变化和不同降雨方式对细沟侵蚀产沙过程的影响,探讨细沟侵蚀强度在不同试验条件下的变化特征。结果表明：重庆紫色土坡面细沟侵蚀径流量和产沙量均随着坡度和降雨强度的增加而增加;坡面的水沙过程与细沟在形成和发育时关系密切,产沙量和侵蚀速率与细沟形态参数有显著的对数关系（r＞0.7）。研究结果可以为紫色土耕地细沟侵蚀防治提供理论支持。     

坡沟系统侵蚀产沙及其耦合关系研究

利用变坡度坡沟系统模型和人工模拟降雨试验,定量研究了不同降雨强度下的坡沟系统产流产沙过程,揭示了坡面沟道侵蚀产沙耦合特征。结果表明:坡沟系统累积径流量和累积产沙量与降雨时间呈显著的幂函数关系,随着降雨时间的增大而增大。梁峁坡面来水径流量与沟坡净侵蚀量之间呈幂函数关系,梁峁坡面来水含沙量与沟坡净侵蚀量之间呈反线性相关。从水力学角度对坡沟系统单位水流功率与单宽输沙率的关系进行了分析,得出试验条件下的临界单位水流功率值为0.0043m/s,输沙率随单位水流功率的增大而增大。     

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。     

坡度对三峡库区紫色土坡面径流侵蚀的影响分析

基于运动波理论,在紫色土坡面径流侵蚀力和径流侵蚀能力的影响因素分析基础上,对三峡库区紫色土坡面土壤侵蚀的临界坡度进行了分析,分析结果表明:(1)坡面径流流量、水深和流速均随降雨强度的增大而增大,坡面径流流量和坡面径流水深随坡度的增大而减小,而流速随坡度的增大先增大再减小,在坡度为33.21°时达到最大值;(2)坡面径流侵蚀力随着降雨强度的增大而增大,而坡度对它的影响较为复杂,这个特定坡度随降雨强度和坡长的增大而减小,随坡面土壤颗粒粒径的增大而增大,对紫色土坡面而言,在37.14°～46.19°之间;(3)坡面径流侵蚀能力在临界坡度处达到最大值,临界坡度是一个变量,随降雨强度和坡长的增大而减小,随坡面土壤颗粒粒径的增大而增大,紫色土坡面径流侵蚀的临界坡度在35.93°～40.78°之间.     

降雨条件下不同土壤类型的坡面径流侵蚀产沙试验研究

利用人工模拟降雨试验,研究我国最具代表的4种侵蚀性土壤,即红壤、紫色土、黑土和黄土,降雨雨强和坡度对坡面径流侵蚀产沙的影响以及坡面径流与侵蚀产沙的相关性,结果表明,4种土壤的坡面平均产沙强度均随降雨雨强和坡度的增大而增大,其抗侵蚀能力大小依次为紫色土、红壤、黑土和黄土;对人工模拟降雨试验坡面平均产沙强度进行二因素方差分析,计算所得的P值均小于0.05,说明降雨雨强和坡度对坡面侵蚀产沙强度的影响显著;分析4种土壤坡面侵蚀产沙与径流的关系,得出坡面产沙强度随径流强度的增大而增大,且两者之间存在较好的幂函数关系。     

降雨过程中黄土坡面微地形因子与侵蚀关系研究

以断续降雨过程中不同阶段的黄土坡面栅格单元地形信息为研究对象,通过12段30 min、 60 mm/h雨强的降雨进行模拟降雨试验,对微坡度、微坡向与黄土坡面侵蚀过程、细沟形态演变的相互影响进行研究。研究结果表明：坡面微坡度与微坡向的变化主要集中在降雨初始阶段(0～30 min),后续阶段(30～360 min)变化幅度较小,微坡度和微坡向变化与坡面时段侵蚀量显著正相关。细沟网络形成后,微坡度<15°区间和45°以上区间栅格占比缓慢上升,且主要产生于细沟内部,细沟内部在发育过程中会产生泥沙堆积的平台和坡度较大的陡坎。细沟的发育过程是细沟内径流的剥蚀和边壁不稳定土体的坍塌共同作用的非均匀发育过程,径流的剥蚀和土体的坍塌互相促进,加速了细沟的发育过程,从而造成了侵蚀量的波动。细沟侵蚀过程中坡面微坡向以坡面坡向为主导,坡面坡向栅格占比在30 min后保持不变,而细沟总表面积逐渐增加,说明微坡向与坡面同向的细沟栅格数增加。细沟会产生有一定宽度的沟底,沟道的横截面由“V”形向“U”形过渡。除北向外,其余微坡向栅格数变化与细沟密度、细沟割裂度、细沟复杂度、细沟累计长度和细沟平均宽度显著相关,微...     

红壤坡面侵蚀发生的临界条件

采用可移动式降雨侵蚀槽进行放水冲刷试验,研究了红壤坡面侵蚀产沙强度与坡面径流能耗的关系,并分析得到土壤侵蚀发生的临界平均径流能耗值.研究结果表明:运用能量守恒原理得出坡面径流能耗,在4种不同坡度条件下,径流能耗越大,坡面产沙强度也越大;在径流能耗相同的情况下,坡度越大,产沙强度越大;建立坡面产沙强度(Dr)与径流能耗(△E)之间的关系,两者存在良好的线性关系:Dr=2.842 5△E-15.172,可用此进行坡面产沙强度的估算;土壤侵蚀发生存在有一定的临界径流能耗,在试验研究的范围内,可得到红壤坡面侵蚀发生临界平均径流能耗为5.34J/min.     

典型红壤区输变电工程堆积体边坡细沟侵蚀特征

为科学治理典型红壤区输变电工程堆积体水土流失问题,采用室内人工模拟降雨试验,设计了雨强(2、2.5、3 mm/min)和坡度(10°、15°)2个处理方式,研究了红壤堆积体坡面土壤侵蚀过程,分析了雨强、坡度、侵蚀产沙特征以及细沟形态特征参数(密度、割裂度、复杂度和宽深比)之间的关系。结果表明：不同雨强红壤堆积体坡面产流量随降雨历时的增加而增大,入渗率和输沙量随降雨历时的增加呈减小趋势;细沟密度、细沟割裂度、细沟复杂度和细沟宽深比分别为0.77～1.35 m/m²、0.04～0.08、0.93～1.40、1.01～2.39;细沟宽深比随着雨强和坡度的增大而减小,细沟密度、割裂度以及复杂度的变化与之相反。细沟形态特性指标与坡面侵蚀速率之间的相关性排序为：细沟复杂度>细沟割裂度>细沟密度>细沟宽深比。研究成果可为典型红壤区输变电工程水土流失防治提供技术参数和依据。     

细沟侵蚀特征及其产流产沙过程试验研究

在不同坡度(15°、20°、25°)和降雨强度(1.5mm/min和2.0mm/min)条件下,利用室内模拟降雨试验,研究了杨凌塿土和安塞黄绵土的坡面细沟发育过程、形态特征及水沙关系.结果表明,不同降雨强度和坡度下,塿土坡面的细沟发育规律基本一致,主要由沿坡面方向呈线状分布的跌坎链相互连通而成,表现为沟头溯源侵蚀和沟道下切侵蚀,细沟宽深比随雨强及坡度增加而变小,细沟密度则随之而增加;黄绵土的跌坎形状为长条状,细沟主要由单个跌坎发育而成,发育过程中溯源侵蚀和边壁崩塌现象更为明显,细沟的宽深比较大.相比黄绵土,塿土的产流和达到稳定径流量的速度较快,相同降雨强度条件下,不同坡度间径流量的差异性较小;不同降雨强度和坡度条件下,塿土的含沙量变化过程较为一致,最终会趋于一个稳定值,黄绵土含沙量的变化过程较为复杂.另外,两种土壤从含沙量开始较快增加至达到最高值的时间段与其细沟形成及发育的时间段大体吻合,相比之下塿土更易发生细沟侵蚀.     

黄土陡坡细沟侵蚀动态发育过程及其发生临界动力条件试验研究

研究细沟动态发育过程及其发生的临界动力条件是认识细沟发生和了解土壤侵蚀水动力过程的重要基础.本研究采用室内人工模拟间歇性降雨试验,对20°黄土陡坡细沟侵蚀动态发育、产流产沙过程及侵蚀发生的临界条件进行了研究.结果表明:(1)细沟侵蚀过程为溅蚀-跌坑-侵蚀穴-断续细沟-连续细沟,到第10场降雨结束,细沟侵蚀面积达68.32％,较发育初期增加了6.7倍,最长沟长、沟宽、沟深增加了9.8倍、5倍和3.3倍;(2)随降雨历时增加,各场降雨地表产流量前期迅速增加,随后达到稳定;含沙量变化为前期迅速增加,随后逐渐稳定并略有增加;(3)径流动能、水流功率与输沙率间均呈线性关系,径流动能更能准确揭示坡面土壤分离过程.实验条件下,黄土坡面土壤剥蚀的临界径流动能为0.013J,临界单位水流功率为0.003m/s;细沟侵蚀的临界径流动能为0.045J,临界单位水流功率为0.004m/s.     

基于分层土壤的水土调控方法试验

以土壤物理学原理为指导，充分利用土壤基本物理性质，提出一种通过调整土壤剖面的分层组合方式，达到 调控水土过程的技术，命名为人工分层配土（artificially?layered?soil，ALS）工程。为验证人工分层配土工程在水土 调控方面的作用，开展室内积水入渗试验、植被蒸散发试验和野外干旱区土壤水分观测试验。结果表明：室内试 验中，通过调整土壤剖面结构，人工分层配土显著提高了土壤的入渗能力，初始入渗速率提高 3 倍以上，平均入渗 速率提高 67.57%，土壤累计入渗量增加 47.14%，同时降低了表层土壤含水量，减少 38.39% 土壤的无效蒸发量； 野外试验中，分层配土处理组土壤含水量主要储存在地表下 31~50cm 处，而野外原状土土壤含水量主要位于表层 土壤，且相较于原状土壤，人工分层配土耗水量减少 13.32%，耗水速率降低 12.90%。因此，人工分层配土工程实 现了水土调控的目的，对干旱区水土资源调控和荒漠化防治具有重要的意义。     

不同土壤水库营建措施对红壤果园土壤团聚体特征的影响(英文)

采用野外调查与室内分析相结合的方法,对不同土壤水库营建措施下红壤果园的土壤水分物理性质、土壤团聚体及稳定性进行了研究.试验结果表明:(1)不同土壤水库营建措施果园土壤容重出现不同程度的减小,其中以施用多量有机质肥的果园变化最为明显;对照总孔隙度与采取营建措施果园的无明显差异,但整个土壤剖面上其非毛管孔隙显著低小.(2)在干筛处理下土壤团聚体以>2mm粒径为主,总体呈现出随粒径的加大先增加后降低再增加的趋势;而在湿筛处理下土壤团聚体以<0.25mm粒径为主,呈现出随着粒径的增大而减少的趋势.(3)不同土壤水库营建措施果园的土壤团聚体破坏率,总体上呈现多量有机质肥<少量有机质肥<稻草覆盖<清耕<对照的趋势.     

土壤膨胀性对土壤饱和水分运动参数的影响

膨胀性土壤吸水后易膨胀变形,从而影响到土壤水分的运动参数。为了研究土壤膨胀性对土壤饱和水分运动参数的影响,采用室内土柱试验装置分析了不同土壤厚度（2,4,6,8,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55 cm）对3种土壤（沙土、黄绵土、娄土）土壤容重、土壤饱和含水量、土壤饱和导水系数的影响,并分别用幂函数、指数函数和对数函数进行了拟合分析。结果表明：① 土壤饱和膨胀率、饱和比容积、饱和含水量和饱和导水系数均随土壤厚度增加而减小。② 通过3种函数拟合效果对比发现,幂函数具有最佳拟合效果。     

黄土高原不同侵蚀类型区允许土壤流失量研究

为了研究中游黄土高原不同侵蚀类型区允许土壤流失量,利用黄河中游黄土高原主要侵蚀类 型区行政区划图,根据 1955—2009 年不同侵蚀类型区土壤侵蚀强度数据,分析了 12 个主要侵蚀类型 区治理期( 1970—2009 年) 和退耕后( 2000—2009 年) 较治理前( 1955—1969 年) 减沙效益。以土壤侵 蚀强度、人口密度、治理期的减沙效益以及人均纯收入为指标,利用总结的公式,将估算的不同侵蚀 类型区的总允许土壤流失量 8. 43 亿 t( T2 值) 和 7. 19 亿 t( T1 值) 合理分配到黄土高原主要侵蚀类型 区,得到不同侵蚀类型区 T2 和 T1 分配值平均值为 4 876. 2 t /( km2 ·年) 和 4 158. 9 t /( km2 ·年) 。结 合各侵蚀类型区退耕后( 2000—2009 年) 侵蚀强度及较治理期( 1970—2009 年) 减沙效益的增幅及类型 区 T2 和 T1 分配值的比例,拟定了不同侵蚀类型区允许土壤流失量 T2 和 T1 暂定值,其平均值分别为 1 200. 0 t /( km2 ·年) 和 900. 0 t /( km2 ·年) 。研究成果为黄土高原及不同侵蚀类型区水土流失治理提 供科学依据。     

土体固化/稳定技术与固化土性质研究综述

土体固化/稳定技术已广泛应用于岩土工程建设中.本文综述了当前国内外典型土体(滩涂淤泥及滨海软土、盐渍土、膨胀土、粉质黏土和粉砂土、湿陷性黄土和沙漠风积沙等)的固化/稳定方面的研究成果与进展,主要包括土体固化剂选取与配置、固化机理、固化土性质、固化土本构模型及其强度预测等,指出了今后土体固化/稳定技术与固化土性质研究的主要趋势.     

土壤水分特征曲线测定过程中土壤收缩特性研究

为探求不同土壤水分特征曲线拟合模型的适宜性以及离心机法测定过程中的土壤收缩特性,选取云南黏壤土(KM)、辽宁砂壤土(SY)、新疆砂壤土(KL)和山东壤土(LY),分别对土壤水分特征曲线进行测定并拟合,而后对测定过程中土壤的收缩度及其收缩特性进行分析。结果表明,对于KM、SY、KL和LY:(1)当吸力从0增至7 000 cm时,土壤含水率逐渐减小,且减小速率呈现"降低-增加-降低"趋势;(2)各土壤水分特征曲线经验模型均表现出良好的模拟效果,适宜模型分别为VG-M(m,n)、LND-M、VG-M(1-1/n,n)和VG-B(m,n),其中VG模型可作为最优模型同时对4种土壤进行土壤水分特征曲线拟合;(3)在土壤水分特征曲线测定过程中,土壤有效收缩度与吸力满足对数函数关系(R2=0.82~0.97),4种土壤收缩量表现为SYKMLYKL,且容重增加了0.19~0.46 g/cm3;(4)基于土壤收缩特征值可将土壤收缩过程大致分为伪饱和段、结构段和超正常段,且对于4种土壤,3个收缩段均可以用直线模型描述,但各收缩段的吸力范围存在差异。     

土壤剧烈扰动条件下地面灌水对土壤呼吸的影响

借助土箱试验观测研究土壤剧烈扰动条件下的土壤呼吸,并分析灌溉管理与土壤扰动的综合影响。结果表明:由于土壤剧烈扰动导致土壤呼吸通量出现短期的迅速增加,土壤剧烈扰动后两个处理的土壤呼吸峰值均超过800 mg/(m2·h),而且大部分时间在300 mg/(m2·h),高于大部分相关报道。对于SI处理,在适宜的水分条件(102%WHC)和土壤剧烈扰动的协同作用下,使土壤CO2呼吸峰值超过了900 mg/(m2·h)。对于SDI+SI处理,由于剧烈扰动的影响在非适宜的水分条件下出现了800 mg/(m2·h)以上的CO2排放峰值,土壤剧烈扰动后灌溉能够显著降低土壤呼吸通量,灌水后随水分达到适宜范围(98%WHC),出现水分调控导致的另一个小高峰,但本研究中水分高峰仅为土壤剧烈扰动后峰值的67%。     

土壤稳定剂-聚丙烯纤维复合改良膨胀土的试验研究

针对常规单一方法改性膨胀土效果不佳的问题,利用土壤稳定剂及聚丙烯纤维复合改良膨胀土物理力学特性,抑制内部裂隙扩展。基于自由膨胀率、水稳试验、无侧限抗压强度试验获得单掺土壤稳定剂的最优稀释比及单掺聚丙烯纤维的最佳纤维掺量。同时在干湿循环条件下,基于宏观力学强度试验及细观裂隙、微观孔隙观察,分析土壤稳定剂-聚丙烯纤维复合改良膨胀土的效果。研究表明:土壤稳定剂可有效降低膨胀土的自由膨胀率,增强膨胀土的水稳性,改性膨胀土的最优稀释比为1∶150（体积比）;聚丙烯纤维的加筋作用能有效提高膨胀土的无侧限抗压强度,且最佳纤维掺量为0.20%（质量比）;聚丙烯纤维与土壤稳定剂共同发挥作用,复合改良膨胀土后能有效提高土体的无侧限抗压强度,且强度衰减速率得到抑制,膨胀土细、微观裂隙扩展速率得到有效控制。本研究可为土壤稳定剂及聚丙烯纤维复合改良膨胀土的工程应用提供参考。