长江三峡花岗岩坡面管流产流特性研究

含有大孔隙的土体 ,如花岗岩风化壳及其上形成的土层水分运动规律并不遵从达西定律 (Darcy L aw) ,大孔隙中运动的水流称为管流 (pipe flow)。在花岗岩地区 ,由于管流的普遍存在 ,从土壤剖面流出的水量远远超出在达西法则定义下流出的水量。为研究土壤水分渗透中非遵从达西定律的土管 (大孔隙 )管流运动规律 ,在位于长江三峡的湖北省秭归县花岗岩坡面进行了管流流量、坡面渗流、地表径流和降雨过程等项目的观测和研究。发现管流在该地区是一种普遍存在的现象 ,管流过程中的水分运动不遵从达西定律 ,其流量在坡面渗流中占的比重约为 10 %～ 30 % ,土管在土壤剖面中所占面积虽然很小 ,但其水分通量远大于相同降雨条件下的土壤剖面水分渗透通量。     

长江三峡花岗岩坡面管流在壤中流中的作用

 大孔隙中运动的水流称为管流,管流是优先流的一种形式。在花岗岩地区,管流是一种普遍现象。为研究管流在壤中流中的作用,在长江三峡花岗岩坡面 ,选择了受人为活动影响较小的天然次生马尾松林地作为试验场地,研究长江三峡花岗岩坡面管流过程和土壤渗流过程。结果表明:管流的出现较渗流出现时间迟 ,但其结束的时间较渗流早。管流与渗流峰值出现时间存在一定差异,在所研究的2场降雨中,管流达到峰值的时间比渗流提前约1～2h以上。同渗流一样 ,管流流量及其过程,主要受由降雨引起的下渗水分影响和制约,管流流量的大小变化,与渗流存在一定差异,但总体上,与渗流流量的变化趋势一致 ,即在管流产流时段,渗流流量增大时,管流流量也随之增大。管流水分通量远大于渗流的水分通量,它对于提高壤中流流量和水分通量,具有促进作用。在不同降雨过程中,管流对壤中流的作用也存在差异,即降雨量越多,降雨强度越大,管流的特性表现得越明显,对壤中流的贡献也越大。     

长江三峡花岗岩区林地优先流影响因子分析

为了研究三峡地区花岗岩林地优先流影响因子，在长江三峡地区曲溪小流域内选定的实验坡面下部，垂直开挖了一个长度为2．9m、深度为2．60m的土壤剖面。在降雨过程中观察优先流过程，分析降雨对优先流的影响。同时对该地区的土壤物理性质和土壤渗透特性进行了测定，分析其对优先流的影响。分析结果表明，影响长江三峡花岗岩区优先流产流的降雨量在26mm（24h降雨量）以上。长江三峡库区的降雨可分为递减降雨型、均匀降雨型、突发降雨型及峰值降雨型4种类型，不同降雨类型对应的优先流过程都表现出相应的降雨过程特征。不同降雨类型的优先流出现时间也各有差异，峰值降雨型降雨产生的优先流出现时间最早，其次是突发降雨型、递减降雨型、均匀降雨型。当一场降雨中的最大降雨强度〉0．075mm／min时，就有可能产生优先流。非毛管孔隙比例较大的土壤中容易形成优先流。研究区林下土壤中粗颗粒含量呈现出由上层至下层逐渐增多的趋势。对于较深层次土壤来说，它们含有的较粗颗粒有利于优先流的形成。优先流的存在使距地表83～110cm土层中土壤稳渗速率较其他土层得以大幅度提高，土层内快速运动的水流又加速了优先流的形成与发展。     

长江三峡花岗岩地区优先流对渗流和地表径流的作用

为研究长江三峡花岗岩地区优先流对渗流和地表径流的影响,以长江三峡地区曲溪小流域作为试验用地,选择适当的土壤剖面作为观测剖面。采用自记流量计测量了优先流、渗流和降雨过程。在小流域出口处设置90°薄壁三角堰和水位计记录了地表径流过程,分析了优先流和渗流、地表径流之间的关系。结果表明,在同等降雨条件下,优先流晚于渗流出现,早于渗流停止。优先流流量在剖面渗流总量中的比例可达2.40%～48.72%。优先流水分通量最大可达剖面渗流水分通量的17200倍,会在很大程度上增加土壤水分运动通量。在同场降雨中,优先流的介入使得渗流流量峰值出现时间提前。优先流的出现导致地表径流峰值出现时间延迟,洪水历时过程延长。前期影响雨量及产流次雨量较小时,优先流与地表径流之间相互影响较大。     

三峡库区茶园坡面土壤水分空间分布特征及对降雨补给的响应

利用高频率(5 min)的土壤水分探针和自动气象站监测三峡库区典型茶园坡面与林地坡面的土壤水分变化过程及其对降雨的响应，明确了林地和茶园土壤水分变化的规律，揭示了土地利用方式和微地形对土壤水分和降雨储蓄的影响机制。结果表明：(1)在时间上，茶园和林地土壤含水率随降雨量的变化而改变，土壤含水率随土层深度呈现“W”型和“S”型变化。土壤含水率年内变异系数随着土层深度的增加而降低，表层土壤(10 cm)含水率为中等变异水平(10%相似文献   

岩土二元介质坡地非饱和渗流特征试验研究

为了研究岩土特性对坡地降水转化及再分布的影响，利用自行设计的大型渗透仪，对扰动组合岩土体天然降雨条件下的非饱和渗流特征进行了试验研究。结果表明：在进行岩土非饱和渗流计算时，岩体层应依据双重介质模型，并充分考虑岩块与裂隙填充物的不同，按照两者的体积含水率和体积大小分别计算其水分含量并求和得到岩体层的水分含量；下部相对弱透水层与相对高含水层的存在是壤中流发生的主要条件，在岩土水分含量较高的情况下，当降雨入渗到土壤与岩石交界面后，沿岩土界面产生侧向优先流，该优先流在水平和垂直方向交互作用引起水分在岩体裂隙中快速入渗；裂隙岩体的风化程度对非饱和渗流具有重要影响，在强风化的裂隙岩体中，水分不仅在裂隙网络中运动，同时由于岩块的风化分异，岩块的表层也参与了部分水分运动。     

过程降雨入渗土壤深度的推算方法

大气降水经植被层的截留损失后降落入流域土壤表面,将在土壤界面发生水分的分配和转化,部分水分将会通过土壤孔隙入渗,部分水分会在土壤表面蒸发,其余水分将沿坡面流动汇集形成地表径流。对于一次降水过程来说,降水期间地表水汽含量近于饱和,同时降水历时一般较短,因此土壤表面蒸发量可以忽略不计。本文以2009年2月7-9日河南省118个站点实际观测资料为基础,根据观测降雨前、后土壤含水量,确定由于降雨引起的土壤含水量变化深度,即降雨渗透深度,得到一组降雨量与渗透雨量数据系列,利用实验资料建立降雨与渗透深度相关关系计算区域降雨渗透量;就降水地土壤中的渗透过程和渗透深度作以分析探讨,为各地湿土层厚度分析、农业生产、防汛抗旱与预测提供科学依据。     

东北黑土区丘陵漫岗夏季坡面土壤水分差异分析

在7月雨季过后,用TDR在典型黑土区小流域做土壤水分调查。结果显示:小流域坡面从下部到上部,表层10 cm土壤水分含量变化幅度最大。在深度上,表层10 cm水分含量最低,0~30 cm内由上到下水分迅速增加,从30 cm以下到100 cm趋于稳定。坡面3个部分中,在表层10 cm水分含量下部最高,中部次之,上部最低;20 cm土层水分含量上中下3部分相差无几,而在30 cm以下到100 cm,土壤水分含量由高到低基本上是上部、下部和中部。坡面上的林带在相同条件下土壤含水量显著低于豆地,但因为宽度只有10 m左右,从变化趋势来看其影响深度仅在1 m以内。沟底林带地势低,表层水分较高,因宽度大而影响深度要超过1 m。麦地和豆地相比,土壤水分含量较低。     

黄土丘陵区林地干化土壤降雨入渗及水分迁移规律

基于近年来黄土丘陵区林地形成大规模土壤干层的事实,为了探索降雨在黄土丘陵区枣林地干化土壤中的入渗、迁移规律,明确干化土壤的修复能力,在陕北米脂试验站建立野外10m大型土柱模拟枣林地干化土壤,采用CS650—CR1000土壤水分自动监测系统对其进行连续定位观测。观测数据分析表明:(1)独立降雨的入渗、迁移深度主要取决于降雨量,大、中、小雨的水分影响深度分别达90~140,70~80,40cm,降雨量一定时还与降雨强度、初始土壤含水量等因素有关,降雨强度越大、初始土壤含水量越高,水分的入渗深度及迁移深度也越大。(2)间歇降雨中几次降雨交互对水分的入渗、迁移产生促进作用。相同雨量下,其入渗深度较独立降雨可提高100%~160%,迁移深度可提高91%~197%。(3)黄土丘陵区并非所有降雨都对土壤水分有影响。观测期内降雨次数与降雨量的有效率分别为36.4%和72.7%。(4)土壤垂向剖面在多次降雨的累积作用下具有层次性,本试验期间降雨影响范围内的土壤剖面主要可以分为3层,0—90cm为降雨入渗敏感层,90—160cm为降雨入渗迟缓层,160—240cm为雨水迁移层。研究结果对于促进黄土丘陵区林地干化土壤的治理与修复,加强土壤水分的科学管理与改善具有重要的理论和实践意义。     

黄土高原沟壑区农田土壤水分动态变化分析

以黄土高原沟壑区径流小区为研究对象，分析了雨季，旱季缓坡农田土壤水分动态变化以及坡位对农田土壤水分动态变化的影响，结果表明：雨季，旱季农田土壤水分动态变化趋势相同，但浅层（10－30cm）土壤水分变化幅度较大，尤其是降雨产流时；土壤水分的补偿和恢复主要取决于雨强适中，历时长且雨量大的降雨过程，与土壤前期水分剖面特征，作物覆盖度以及作物耗水特性密切相关，而坡度几乎没有影响，坡位对农田土壤水分动态变化也有一定的影响，观测期末雨季，旱季土壤蓄水增量为坡上＜坡中＜坡下，坡的中下部土壤储水量也较坡上部大。     

单一流向算法和多流向算法下的地形指数比较研究——以山西吉县蔡家川小流域为例

在地理信息系统平台———美国Micro Images公司开发的TNTmips6.9上,以山西吉县蔡家川小流域1/10000地形图为原始数据,经一系列处理得到该小流域的数字高程模型。使用自行开发的基于单一流向算法和多流向算法的地形指数计算程序,以生成的DEM为源数据,计算出蔡家川小流域的地形指数。通过对两种算法下地形指数的分析比较发现:多流向算法下得到的地形指数其最大值、中值、最小值均小于单一流向算法下的值,而且分布区间也偏小。     

导流条安放角度对管道车间断面螺旋流流速特性的影响

为分析筒装料螺旋流管道水力输送的能耗问题,该研究以导流条安放角为主要控制变量,采用理论分析与模型试验相结合的方法,研究了不同导流条安放角条件下管道车间断面的螺旋流流速特性。结果表明:不同导流条安放角条件下,管道车间断面的轴向流速分布趋势基本相同,均呈现先由管壁向内扩散,再由管轴线向外扩散的分布特征,且管道车间各断面轴向流速值整体较大,最大值达到3 m/s。不同导流条安放角下车间断面的径向流速基本在-1～1 m/s之间波动,且径向流速值为0的区域相对较大;随着导流条安放角度的增加,管道车间断面的径向流速逐渐呈现120°旋转对称分布,且在0°、120°与240°极轴方向上径向流速值较小。相较于轴向和径向流速,周向流速受导流条安放角的影响最大,且周向流速强度随导流条安放角的增大而增大,最大值能达到1.5 m/s。同时随着导流条安放角的逐渐增大,沿圆周断面呈逆时针旋转的周向速度增加;同径向流速类似,随着导流条安放角的增加,管道车间断面的周向流速也逐渐呈现120°旋转对称分布,但在0°、120°与240°极轴方向上周向流速值反而较大。该研究不仅完善了管道螺旋流理论,而且可为筒装料管道水力输送技术的推广应用提供理论参考。     

小浪底调控对黄河口冲淤变化的影响机制

通过天然水沙和调水调沙环境下黄河口冲淤变化的对比分析,探讨小浪底对黄河口冲淤变化的影响机制.结果表明:造陆面积与黄河来水来沙量呈显著的正相关,小浪底的调控作用改善了黄河来水来沙条件,使黄河口迅速由蚀退状态转为淤积状态,沙嘴以0.9 km/a的速率迅速延伸,小浪底调控初期(2003-2006年)的造陆速率是天然水沙条件下(1977-1989年)的1.34倍,每1×108 t泥沙的沙嘴延伸长度则为2.9倍;为使黄河口朝良性方向发展,小浪底在运行中应控制利津站的水沙比在0.02 t/m3左右,来沙系数稳定在0.01～0.015 (kg·s)/m6,即至少保证径流量2×1010 m3,输沙量(3～4)×108 t,含沙量6.34～9.52 kg/m3.     

西南某泥石流沟泥石流发生率的研究

泥石流的发生与否是一个极其复杂的问题,而且是由多种因素共同作用的结果,这也给泥石流活动发展趋势的分析预测带来了困难.主要是在前人研究的基础上,对西南地区某泥石流地区的降雨条件加以分析、研究,从降雨方面,给出该泥石流发生的概率.对该泥石流沟的物源及该泥石流发生后的残留物质做颗粒试验,通过实验结果并结合前人的研究成果,从颗粒级配方面,给出了该泥石流的发生概率.并在最后给出了该论文的主要结论.     

通南巴区块泥石流发育基本特征及防治对策

通南巴区块为中石化川北矿区一大主力区块,日产天然气约30万m³,后期开采空间巨大。通过前期研究表明,受地形条件限制,目前区块内钻井及采气场地多处于盆谷地带,井场在钻井及后期采气过程中经常遭遇山洪泥石流等地质灾害,严重威胁井场的安全运营,为彻底查清山洪泥石流对井场的危害程度及其发育特征,本次研究选取2010—2012年区块内6口井井场作为研究对象,通过查明井场所处沟谷基本特征,统计泥石流受灾情况,在总结各沟谷基本特征参数的前提下,总结了区内泥石流的成因机制,后期爆发频率及规模;同时从定量角度计算了区块内泥石流的动力学参数,尤其是泥石流峰值流量等参数值,为后期井场选址建设及防治泥石流提供了参考依据。     

改进双流体模型计算有液柱分离的管路水锤压力

为计算管路系统中的气液两相瞬变流动,该文基于改进的双流体气液两相计算模型,对管道中由于水锤造成液柱分离现象的进行了分析,计算中考虑了管壁面随压力变化对波速的影响,并在数值求解中对方程中的不守恒项及不守恒方程进行了单独处理,以确保模型计算的稳定性。通过对2种弛豫计算方法对计算影响的研究,并与试验比对可以看出:对于采用有限弛豫参数计算时,需要考虑由于空化引起的相变,同时需要选择合理的泡粒数量以保证计算精确度;对于采用无限弛豫参数计算时,可忽略空化模型,直接对水锤造成的液柱分离现象进行分析模拟;通过采用改进的双流体气液两相流计算模型,并构建合理的数值计算方法,可以对带有明显液柱分离现象的管路气液两相瞬变现象进行预测。该种方法计算精度高,对于工业管道中的水锤防护计算具有较好的应用价值。     

辽宁南部沿海山区暴雨型泥石流沉积物粒度分布模式研究

辽宁省南部沿海以老帽山为中心,分布于几十条沟谷中的泥石流沉积物是形成于中国东总沿海独特的自然地理环境之中,该区虽然属于温带季内区,但是由于地处沿海,受到相当强烈的海洋性气候的调节,夏季降水集中,且多暴雨,为泥石流的发生提供了激发条件,从泥石流的发生机制看,应属一种较为独特的暴雨型快速暂进性泥石流,从宏观沉积结构看泥石流沉积物表现为粗大颗粒的混杂堆积。通过对在野外大量采集的粒度样品的分析计算,引入粒     

中国常用人工鱼礁流场效应的比较分析

不同结构的人工鱼礁在海中会产生不同的流场效应,为了对比分析不同结构人工鱼礁的流场效应差异,该文利用CFX软件,对6类礁型18种中国常用人工鱼礁进行了数值模拟。引入了2种相对评价方法(比礁高和比混凝土体积)和3个评价指标(礁体中垂面上的上升流面积、背涡流面积和上升流高度)。首先分析了评价指标适用的相对评价方法,然后对18种鱼礁进行比较研究,最后从每类礁型分别选出一个礁体为代表研究它们在不同流速下(0.2,0.4,0.6,0.8和1.0 m/s)上升流和背涡流的差异。结果表明:研究上升流和背涡流面积时比混凝土体积法更科学,研究上升流高度时比礁高法更有效;无论上升流还是背涡流,三角型礁的相对面积都为最大,复合型礁次之,框架性礁最小;上升流高度、上升流面积和背涡流面积都不随来流速度变化;最大上升流流速与来流速度呈线性关系,其斜率在不同礁体间存在差异;该研究以期为不同海域不同要求下人工鱼礁的选择和设计提供了参考。     

宽级配弱固结土入渗及抗冲性对泥石流起动的影响

震后诱发的大量崩塌滑坡松散物质,为泥石流的形成提供了极为丰富的固体物源,使得震后灾区泥石流一直处于群发、频发状态。这些松散土体由于扰动强度大,属于宽级配弱固结土体。在降雨作用下产生的水土耦合作用促使土体结构破坏,从而起动形成泥石流。通过对该种土体进行的入渗和抗冲试验的结果表明:(1)震后的宽级配弱固结土体的入渗强度是蒋家沟流域类似土体的1.5～6.0倍,直接导致了在降雨入渗作用下土体内部细颗粒被侵蚀搬运,并伴随着土体结构的破坏。(2)抗冲性显示了由于其弱固结特性,土体的抗冲性系数很小,在表面径流作用下,土体易崩解而被径流冲刷流失,增强了径流侵蚀能力。(3)震后降雨与特殊土体的耦合作用促使了灾区泥石流一直处于群发、频发状态,并将持续到土体恢复至震前状态,在此期间灾区的泥石流激发雨量也会随之变化。