利用REE示踪法研究坡面侵蚀转变过程

利用REE元素示踪法,采取沿坡面垂直分层布设的新的试验布设方法,通过室内模拟降雨试验,研究了次降雨条件下坡面侵蚀形态的转变过程和细沟的发育发展过程。研究结果为:降雨初期坡面以面蚀为主,细沟出现后,坡面侵蚀将加快加剧;随着降雨时间的延续,累积面蚀量和细沟累积侵蚀量都将逐渐增加,后者的增加速率大于前者,面蚀所占总侵蚀量的百分比随降雨时间呈曲线形式逐渐递减,细沟侵蚀则逐渐增加;试验结束时细沟侵蚀量分别为面蚀量的5倍、4.3倍、2.8倍和3.7倍,面蚀量所占侵蚀总量的百分比递减到20%左右。该示踪方法,为定量区分面蚀和细沟侵蚀量,研究面蚀和细沟侵蚀的演化发育过程提供了思路和解决途径。     

细沟侵蚀过程的双土槽试验研究

利用位于坡面上部的供沙土槽和坡面下部的试验土槽的双土槽径流小区，定量分析了不同降雨强度下上方来水来沙对陡坡地细沟侵蚀产沙过程的影响及其细沟水流水力学特征参数与坡上来水引起的坡下方净侵蚀产沙量的关系，建立了细沟水力学参数与坡下方净细沟侵蚀产沙量的统计模型。     

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.     

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。     

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.     

黄土坡面细沟发育过程中的重力侵蚀实验研究

利用室内模拟实验的方法对典型坡度条件下黄土坡面细沟发育过程中的重力侵蚀规律进行了研究。通过对水沙测量结果的统计分析，同时结合实验中对重力侵蚀现象的观测，给出了实验条件下的临界重力侵蚀含沙量，以此为依据计算了重力侵蚀产沙量及重力侵蚀量达到总侵蚀量50%时对应的“中值时间”。结果表明，在细沟发育过程中，重力侵蚀产沙量存在着由增大到减小再到波动的变化趋势，这一趋势对坡面产沙变化具有重要的影响。重力侵蚀发生的中值时间则由小变大，反映了细沟发育的不同阶段重力侵蚀由以沟头坍塌为主向以沟壁崩塌为主的转化过程。     

侵蚀细沟水力学特性及细沟侵蚀与形态特征的试验研究

本文进行了一系列水槽试验，研究不同长度的侵蚀细沟在坡度及入流量影响下的浅水水流水力学特性、侵蚀量及细沟的形态特征。所采用的土壤材料为砂壤土，试验使用四种入流流量，四种坡度，四种细沟长度。记录水流速度、沟宽及径流中的泥沙含量，并用多元回归方法分析了它们与坡度、入流量或它们的交互项之间的关系。提出了一种数学模型来描述试验中沟宽的周期性形态变化。提出了通过试验得出的不同细沟长度的产沙量来确定水流输沙能力的方法，并得出出测定输沙能力的采样长度为2～4m,通过对细沟形态变化分析进一步说明了所确定的水流输沙能力采样长度的正确性。     

细沟侵蚀观测法在水土流失调查中的应用

以钦州至防城港高速铁路项目水土流失调查为例,介绍细沟侵蚀观测法在土壤侵蚀模数确定中的应用,为水土保持方案编制如何获取土壤侵蚀模数提供一种简单有效的方法     

细沟侵蚀研究进展与展望

细沟侵蚀是坡面侵蚀中最重要的组成部分,多年来受到了许多研究学者的重视。介绍了细沟侵蚀的主要研究方法,分析了不同研究方法的优缺点、适用条件及需要改进的方面;重点从细沟侵蚀发生的临界条件、细沟侵蚀形态演化及影响因素等方面,阐述目前细沟侵蚀研究现状、亟待解决的问题和面临的困难。该分析结果在把握未来细沟侵蚀研究方向及深入探讨细沟侵蚀理论方面具有借鉴作用。     

土石坝-覆盖层-基岩体系动力相互作用研究

在我国西部强震区拟建的土石坝多坐落于覆盖层上,覆盖层土体具有动力非线性和饱和特性,土石坝-覆盖层-基岩体系动力相互作用复杂。为研究土石坝-覆盖层-基岩体系动力相互作用特性,分别采用地震动一致输入方法(联合地震惯性力和约束边界)和非线性波动输入方法(联合自由场非线性动力响应和非线性人工边界),对覆盖层上土石坝进行有限元动力反应分析,考虑了覆盖层厚度、土体动力特性、地震强度及地震波频谱特性的影响效应,着重讨论了大坝的加速度反应峰值。结果表明:在覆盖层土体饱和特性的影响下,一致输入方法不能合理模拟大坝体系动力的相互作用,所获得的坝体竖向加速度反应误差显著。非线性波动输入方法理论上更为严密,其所获得的坝顶竖向加速度峰值较一致输入方法降低明显,降低率为20%～62%,且当输入地震动以高频成分为主时一致输入方法的误差较大。对于坝顶水平向加速度峰值,非线性波动输入方法较一致输入方法的降低率为5%～32%。当土体材料阻尼效应明显时一致输入方法的误差较小,当输入地震动以低频成分为主时其误差较大。一致输入方法会明显低估覆盖层上土石坝的极限抗震能力。当土石坝可能遭受竖向分量较大的近场地震时,有必要采用非线性波动输入方法评价大坝抗震性能。     

泥石流动力过程及沿程侵蚀研究综述

研究泥石流的动力过程可以反演泥石流灾害的发生和发展过程,便于人们认识灾害的形成规律和特征。首先介绍了国内外泥石流动力模型,包括以Bingham模型、Bagnold膨胀流模型和库伦颗粒流模型为主的单流体模型和多流体模型,然后对泥石流动力过程数值模拟进行了梳理与分析,提出数值模拟中需要注意的问题,特别分析了泥石流沿程侵蚀作用在泥石流动力过程研究中的重要作用。最后,提出了泥石流动力过程研究存在的问题及发展方向。以期为泥石流动力过程的深入研究及防灾减灾提供一定的指导与借鉴。     

深厚软弱地基修建土石低、中坝问题的研究

一般情况下,在深厚软弱地基上,是不允许建设挡水坝这样的大荷载建筑物的,但随着地基处理技术的发展,能否在深厚软弱地基上筑坝以及能建多高的坝成为一个非常有研究价值的问题。某水电站拟修建在软弱堆积层厚度超过80 m的地基上,为了达到承载要求,采用了碎石桩和水泥搅拌桩等方法进行地基处理;通过有限元法的变形和应力分析,说明利用现有的地基处理技术,能够在深厚软弱地基上修建25 m左右的土石低坝,但如果兴建50m左右的中高度土石坝则应该非常谨慎。     

长江中上游坡耕地侵蚀产沙调控理论与实践

针对以往长江中上游坡耕地水土流失研究中忽视壤中流,侵蚀产沙调控措施缺乏理论依据等问题,以人工模拟降雨实验为手段,基于细沟侵蚀临界坡长等理论,提出了既能截、排地表径流,又能排导壤中流的新型截水沟布局技术,改变了传统截、排水沟的设计思路。其原理是,在坡面截、排水沟的设计和布局中,以坡面细沟发育临界坡长为截水沟布设间距,阻断细沟发生,有效减少坡面侵蚀产沙和面源污染物;截获的坡面污染物通过梯级网络化调控体系排、蓄、集,经处理后可再次利用。该技术有效改善了坡耕地季节性干旱、缺肥以及河流水质问题,为长江中上游地区坡耕地侵蚀产沙调控提供了新思路。     

黄河多沙粗沙区分布式土壤流失模型支持系统

利用3S技术,以黄河多沙粗沙区小流域分布式土壤流失数学模型为服务对象,建立模型支持系统。所建支持系统具有数据管理灵活高效、系统适用面广、易于扩充,以及可以实现各类数据实时生成的优点;达到了流域地形和水沙演进数据的自动提取;提出了虚拟现实环境参照下分类模板定义的方法,提高了遥感影像的分类精度,有效地解决了辨别"同物异谱、异物同谱"现象的问题;实现了GIS功能与专业模型的紧密耦合,两者之间的信息可以进行双向交换和修改。     

PCCP受载响应全过程有限元分析

基于陕西杨凌供水工程,建立预应力钢筒混凝土管(PCCP)的三维非线性有限元模型,研究了PCCP在全寿命各个阶段的受力特性和结构性能,得到PCCP各阶段应力状态和裂缝开展的规律。分析结果表明:(1)缠丝后由于管芯在预应力作用下的收缩变形,钢丝可能发生4%的预应力损失;(2)在预应力作用下管芯混凝土全截面受压,最大压应力在管道内侧,且由内到外线性递减;(3)在土荷载和管道自重作用下,砂浆层出现裂纹,管道发生椭圆形变形,在内水压力作用下,管道有外扩的趋势。     

基于137Cs技术的侵蚀产沙对土地利用变化响应——以三峡库区斑竹林小流域为例

小流域是三峡库区入库泥沙的策源地,研究其侵蚀产沙状况对正确预测三峡水库来沙变化趋势非常重要。以三峡库区典型农业小流域--斑竹林小流域为研究对象,通过¹³⁷Cs示踪技术,研究了土地利用变化对流域侵蚀产沙空间分布的影响。结果表明：旱地退耕的其他林地和水田改的旱地的侵蚀堆积情况与土地利用变化前相差不大;在土地利用变化后的短期内,该流域侵蚀产沙变化较小,旱地是流域主要的侵蚀产沙源地,水田是淤积区。     

基于动态规划法的多泥沙水源泵站优化调度研究

对多泥沙水源泵站的优化调度,主要以清水条件下算出的泵站稳态数据为基础,在一定的含沙率和下游所需流量下,运用泥沙公式求出泥沙水源条件下各种组合的水泵工作点;然后采用动态规划法,以抽取单位水量的耗能量最小作为目标函数,确定约束条件和递推方程,接着对模型求解,找出最优的开机组合。以某取水泵站为例进行了相关计算,计算结果表明:采用动态规划法,并运用相关的公式求出工作点;利用计算机语言,可以快速并准确地在满足条件下所有的水泵开机组合型式中寻找出最优的开机组合,以减少泵站的损耗,提高泵站的运行效率。借助于工程实例,对于含沙水流下泵站工作参数的推导、动态规划数学模型的建立以及调度目标函数的确定等过程进行了较为详细的介绍。