生态植被的坡面流阻力研究进展及若干问题思考

研究植被对水流的阻力作用,对生态坡面建设、流域径流预测及坡面水力侵蚀具有重要意义。目前的研究从植被刚柔性、淹没度、植被覆盖度、植被类型因子及分布模式几个方面讨论植被对坡面流特性的影响,并探讨其影响规律及意义。但由于植被本身的复杂性,使目前这方面的研究具有很大局限性。结合当前研究现状,文章对坡面水植被流阻力的研究提出分析及展望,认为应加强植被组合分布模式的阻力效应,探索植被倒伏程度与阻力的定量关系,完善不同景观图谱表达的植被阻力研究体系,揭示过渡淹没状态下植被阻力机理方面的拓展工作,为坡面植被水流阻力研究提供全面系统的理论依据。     

植被与地形对侵蚀产沙耦合影响研究评述

野外坡面内的植被与地形对侵蚀产沙影响,表现为共同改变某一坡面单元的上坡来水及其侵蚀动力,通常难以分离,呈现典型耦合作用特征。两者单独与侵蚀产沙的关系已较明确,但对侵蚀产沙的耦合影响则研究薄弱。在概述植被、地形各自对侵蚀产沙影响的基础上,从坡面和流域两个空间尺度,梳理了两者对侵蚀产沙耦合影响的相关成果,从理论认识、试验方法和监测技术三方面剖析了存在的主要问题,提出了三点推动该研究的具体对策,即:1引入反映多因素对侵蚀产沙耦合影响的预报模型参数;2搭建近自然坡面的植被镶嵌覆盖非均质试验小区;3开发侵蚀水动力参数高效量测技术等,以期为在侵蚀产沙过程机制与预报技术领域取得重大突破提供有益参考。     

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。     

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。     

不同植被类型对堆积体坡面径流特性的影响

针对植被防护堆积体侵蚀动力机制的问题,通过野外模拟降雨试验,分析直根系和须根系植被对堆积体径流流速、水力和水动力参数的影响。结果表明:植被削减堆积体平均侵蚀速率达88.34%~92.88%,直根系消减平均流速效益为50.51%,须根系为21.32%~35.61%;裸坡和植被堆积体径流流型均属于层流(雷诺数<40),裸坡径流在降雨强度≤1.2 mm/min时处于急流态,直根系堆积体均处于缓流态,须根系堆积体在急流态和缓流态间变化。直根系对坡面径流的阻滞作用大于须根系;植被防护下堆积体侵蚀速率、水力和水动力参数与裸坡呈显著性差异(P<0.05),径流剪切力和径流功率可用于较好地刻画坡面侵蚀动态过程,呈显著线性关系(R²为0.63~0.96)。研究成果可为生产建设项目工程堆积体水土流失量预测模型的植被因子修订提供科学依据。     

植被坡面产流特征及其侵蚀动力研究进展

植被覆盖变化状况直接影响流域水文过程,通过对黄土高原植被坡面产流特性已有研究成果进行总结,以期为评价植被对水沙调控的作用提供参考。从黄土高原生态建设和水土保持效益评价的需求出发,回顾了植被作用下坡面产流特征和侵蚀动力学特性研究的主要进展,包括植被增强土壤入渗能力和减缓径流的作用、植被对坡面产流的影响、植被作用下坡面流侵蚀动力学特性;明确了需进一步深化研究的主要方向,包括植被作用下坡面降雨-入渗非线性过程、坡面产流机制发生胁变的被覆临界、不同产流机制的侵蚀动力参数特性等。     

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。     

黄土高原水土流失野外试验区建设

黄土高原水土流失野外试验区建设是“模型黄河”建设的重要部分，试验区分为3种类型：基础数据区、水土流失规律研究区和综合治理效益监测研究区。野外试验区研究的主要内容是：①坡面侵蚀规律；②重力侵蚀；③坡面-沟道侵蚀耦合机制；④坝系建设关键技术；⑤单项水土保持措施减水减沙机理与应用等。试验区建成后应具有的功能是：①能与室内模型进行同步试验；②对坡面、沟道耦合侵蚀过程进行观测试验；③能进行侵蚀过程的试验观测。     

植被对坡面流特性影响研究进展

为分析植被对水流阻力作用特征,给流域径流预测及坡面水力侵蚀等提供理论依据,从植被属性(柔性,刚性)、坡面流阻力、坡面流结构、数值模拟4个方面讨论植被对坡面流特性的影响,并探讨其影响规律及意义,对目前研究方法进行分析与展望。诸多学者通过理论分析、室外现场试验、水力模型试验等研究手段对水流阻力和水动力学特征等进行研究,结合目前研究现状,笔者认为存在以下问题:传统坡面流模拟试验是对刚性或柔性植被进行整体概化试验,而实际坡面植被性质复杂多样,不能全面论述其影响规律;阻力系数与雷诺数存在幂函数关系,但关于弗劳德数等其他流态相关参数对阻力系数影响的研究不多;对坡面流流态的界定存在争议,流态判别无统一定论。今后研究方向:(1)对更接近实际情况的植被进行研究;(2)产生新的适合于坡面流流态的推论和判断标准;(3)明确明渠水流阻力公式的适用条件及范围;(4)创新研究方法。     

坡沟系统侵蚀时空分布特征试验研究

依托水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室的水土流失试验厅,采取高精度三维激光扫描技术获取坡沟系统不同侵蚀发育阶段的地形Grid数据,借助Arc GIS软件中Arc Toolbox的3D Analyst工具和数据管理工具模块的分析功能,从时间和空间角度分别对坡沟系统侵蚀发育过程进行量化分析。研究表明:1坡面侵蚀和沟坡侵蚀对坡沟系统产沙量贡献率的大小受降雨历时和侵蚀发育阶段影响,降雨初期的面蚀阶段以沟坡侵蚀为主,继而向坡面侵蚀为主转化。在雨强85 mm/h、降雨历时60 min的模拟试验条件下,降雨过程的前20 min面蚀阶段坡面与沟坡侵蚀贡献率之比约为3∶7,降雨过程的后20~60 min的细沟和切沟侵蚀阶段坡面与沟坡侵蚀贡献率之比约为7∶3;2径流含沙量与地表侵蚀空间不同步,试验条件下径流含沙量峰值区约滞后于侵蚀强度较大部位2个断面(2 m)。     

浅谈急流槽入水簸箕口与路面连接处裂缝的防治

对高等级公路急流槽入水簸箕口与路面连接处的裂缝的防治,是对急流槽病害防治的关键,其原因是随着高等级公路通车运营时间的推移,该处基本上都出现开裂的现象,开裂的裂缝导致急流槽出现病害,是急流槽病害的主要成因之一;而且在处治的过程中可采取新材料和新施工工艺,并且实施治理之后经济和质量的优良效果较传统维修方法更为明显。     

长江中游微弯河段码头对航道的影响分析

微弯河段存在着螺旋流及横比降,水力特性相对复杂,在微弯河段修建码头对航道的影响势必与顺直河段不同。以微弯河段处的左岭卸煤码头为例,通过对数模结果及实测资料的分析,发现该工程的兴建对附近水位、流速影响较小,工程前后流速变化等值线横纵向延展长度相当;工程的建设对附近水域河床演变与船舶航线影响较小,但对附近航标的功能发挥有一定影响并需对航标进行优化配置。     

泥结碎石道路在怀洪新河工程中的应用

一、工程概况 怀洪新河工程是一项以分泄淮河洪水、扩大漴潼河水系排水出路为主,兼有灌溉、航运等综合效益的大型工程.河道全长125km,其中安徽省境内约95km.怀洪新河大部分河道是利用原有河槽和湖泊洼地开挖、疏浚并在两岸筑堤而成.因此,两岸地形较为复杂,堤身线路长,交通不便.为方便日常堤防管理和汛期人员及防汛器材迅速及时地调运,怀洪新河防汛道路按设计要求尽量布置在堤顶或尽可能靠近堤防,并根据堤身高度、堤防防汛难度和保护范围大小及重要程度布置在堤防一侧,全长约96km.     

南水北调西线工程水环境影响分析

南水北调西线工程调水后，引水坝址下游局部河段水量明显减少，但影响范围和程度十分有限。随着两岸环保力度的加大，排污量的减少，径流量减少对局部江段水质的不利影响，可得到控制。预估调水后下游水质不会发生类别变化。     

改性聚丙烯纤维影响混凝土抗压强度的机理初探

本文对田内外某些改性聚丙烯纤维影响混凝土强度的现象进行了分析。认为在改性聚丙烯纤维混凝土中，同时存在增强和损强因素。当增强因素大于损强因素时，混凝土强度增加．