小型木结构谷坊的水平荷载试验及稳定性研究

木谷坊做为一种新型结构不同于常规工程设计 ,世界上虽出现了此类景观坝体 ,但没有适合现代技术水平的设计方法。为此进行木谷坊水平荷载试验 ,研究木谷坊稳定计算方法。木谷坊采用Φ =10～ 15cm ,L =4m间伐杉木叠加而成 ,层间用Φ =16mm螺栓固定 ,木间堵石。荷载试验采用千斤顶及测力计 ,测定每次加荷后坝体水平位移 ,计算作用坝底的水平力、力矩与位移的关系及坝体稳定性。试验结果表明 :逆转稳定系数为 1 82 >1 5 0 ;摩擦因数为 1 78>1 2 0 ;剪切变形稳定系数为 1 5 0 >1 2 0 ;地基支撑力 196kN/m2 >垂直地基应力 6 8 1kN/m2 ,满足技术设计要求。从水平荷载试验结果分析 ,为充分发挥木谷坊的功能 ,应采用在坝上游允许有拉伸应力的设计方法     

岔巴沟流域不同淤积状态下淤地坝淤积深度研究

为了进一步明确次暴雨条件下淤地坝的拦沙作用,利用岔巴沟流域不同淤积状态淤地坝泥沙沉积信息,结合线性回归和相关分析等方法,研究了不同淤积状态下淤地坝淤积深度关系。结果表明:(1)不同淤积状态淤地坝的最大淤积深度和平均淤积深度由高到低为堵塞坝(1.07 m,0.62 m)>水毁坝(0.72 m,0.53 m)>完好坝(0.70 m,0.45 m)>淤满坝(0.19 m,0.15 m)。(2)不同淤积状态下坝地淤积深度与降雨强度相关性拟合不明显; 堵塞坝和水毁坝坝地淤积深度与B值(坝地面积与坝控流域面积之比)呈指数负相关,相关指数分别为0.73,0.71。(3)不同淤积状态淤地坝平均拦沙模数由大到小依次为:堵塞坝(14 274 t/km²)>完好坝(12 480 t/km²)>水毁坝(11 725 t/km²)>淤满坝(3 350 t/km²)。综上所述,暴雨条件下,堵塞坝具有高效的拦沙作用,但小库容坝地极易产生较大的淤积深度,从而对坝体产生威胁; 堵塞坝和完好坝的合理配置是流域高效滞洪拦沙的关键。     

混凝土谷坊(坝)的机能设计

混凝土谷坊 (坝 )机能的核心是坝体的稳定及经济合理。因此 ,其机能设计必须满足结构合理 ,在使用期间内 ,正常条件下 ,不发生变位 ,发挥其功效 ;在非常条件下 ,允许产生变位 ,但确保安全。同时必须满足低成本、高效能。因此 ,必须不断地研究新坝型、新结构以降低成本。推断 :未来的混凝土谷坊 (坝 )将是“掺土的混凝坝”。     

透水型谷坊坝拦截泥石流形态数学模拟

在对透水型谷坊坝进行评价与修改和新设计时,必须把握泥沙移动形态。然而,其有效方法是用数学模拟。对泥石流的模拟试验,多数采用频分多路复用法(FDM);少数用数字地形模型(DEM)进行计算。但不同程度存在计算难度。2009年日本学者丹羽论等人依据浅水流方程在二维平面,用有限元素法对透水型谷坊坝进行了泥石流的模拟试验。以基准面和水面海拔之差作为连续式的未知量,对泥石流区域流动的稳定性进行计算。分析结果表明,此法适用在透水型谷坊坝周边泥石流泥沙堆积的模拟。能在定量上对透水型谷坊坝的进行评价与分析。今后,有待于提高在移动边界附近的计算精度的研究和输送泥沙质量浓度等评价进行预测。     

利用铁丝网坝拦截滑坡体的试验研究

防治泥沙灾害,以往多采取被动式挡土墙。1971～2011年日本学者千叶干等人研究弹性挡土墙—利用铁丝网坝拦截滑坡。在实际坡面的底端设置铁丝网坝,重复数次拦截泥沙,最终铁丝网坝没有破坏。应用高频照相机摄影解读出泥沙滑动速度为11 m/s。能拦截来自高为5～100 m,坡度为30°～60°坡面上最大粒径为60 mm的泥沙。实践证明铁丝网坝具有拦截滑坡泥沙的功能。     

钢结构谷坊性能评价与展望

钢结构谷坊具有装配灵活、工期短、施工容易等特点 ,但其设计方法在理论上尚不成熟。为此 ,日本学者佐野清先生总结了现在日本设计方法的优缺点 ,就如何进行性能评价进行了分析。作用于坝体的荷载最初为水压 ,其后转变为土压。此外 ,还有悬浮物的作用、地震惯性力、地震动水压力、泥石流流体和块石的冲击作用等 ,因此 ,钢结构谷坊应具备控制泥沙输移 ,抵抗水压、土压能力 ,抵抗滚石与流木的冲击能力 ,抵抗局部变形 ,降低地下水水位等性能。在非特殊环境条件下 ,空气中盐分含量≤ 0 .0 5mg/ (dm2 ·d)的地方 ,应根据设计使用年限为 5 0a、10 0a、2 0 0a设定腐蚀量。     

北疆地区积雪与冻土变化的特征分析

利用1960—2007年北疆6个国家基本气象站积雪及冻土资料,分析了北疆地区积雪和冻土深度的气候分布特征,并利用统计学方法总结了积雪对冻土变化的影响。结果表明:（1）最大冻土深度受海拔高度的影响较大,并与其成正比。最大冻土深度值出现年代从平原向山区滞后;从20世纪80年代后最大冻土深度出现减小的趋势,且平原较山区更加明显;3个不同类型冻土区冬季最大冻土深度和平均冻土深度的年际变化基本上随时间逐渐减小;（2）Ⅰ区的最大积雪深度大于Ⅱ区和Ⅲ区,各站冬季最大积雪深度和平均积雪深度的年际变化基本上都呈现单峰单谷型;（3）Ⅰ区最大积雪深度和最大冻土深度的对应关系呈现双峰型,Ⅱ区为单峰型,Ⅲ区则为对数型。积雪深度较浅时,冻土深度增加较明显,随着积雪深度的增加,冻土深度变化较小,当积雪深度超过一定限值后,冻土深度还有下降的趋势;（4） M-K检验结果为各站最大冻土深度与积雪的变化趋势基本相反且突变点基本一致,呈现负相关。     

生物谷坊在白沙冲泥石流治理中的应用

泥石流谷坊一般采用浆砌石或埋石混凝土的实体坝，坝体施工成本较大，且与周边的自然环境和谐性差。在泥石流沟床中因地制宜地实施生物谷坊，可对泥石流沟的松散物质起到拦挡和固定作用，并且能实现与周边自然环境相协调，对泥石流治理工程的绿色设计、绿色施工具有重要意义。以白沙冲泥石流治理为试验案例，对生物谷坊的布设区立地条件、树种选择和典型设计做了分析研究，并对其防治效果进行了评价，可为生物谷坊在泥石流治理中的应用提供借鉴。     

东北低山丘陵区季节性积雪特性研究

为探究东北低山丘陵区冬季积雪物理特性变化过程,利用超声雪深监测仪和Snow Fork雪特性分析仪采集积雪物理特性(积雪深度、积雪密度、液态含水率)数据,分析积雪深度、密度和液态含水率随时间的变化特征及其在垂直剖面上的变化过程。结果表明:主要积雪期为11月下旬至翌年2月中下旬,积雪深度与雪层温度、气温呈显著负相关关系,与降雪量呈正相关关系。积雪消融主要集中在10:00—18:00之间,且积雪消融相对于气温表现出滞后性,滞后时间约为4h。积雪初(12月1日观测),雪底层密度为0.198g/cm~3,表层为0.126g/cm~3,从底层至表层呈逐渐减小趋势。随着雪底层形成深霜,中间层5—10cm的积雪密度大于表层和底层。积雪0—5,5—10,10—15cm层平均液态含水率分别为0.308%,0.319%和0.205%,中间层最高,整体表现为单峰型。积雪液态含水率与积雪密度呈显著正相关关系(r=0.866,p0.05)。研究结果将为融雪径流形成、融雪侵蚀防治以及季节性积雪区生态系统功能评估提供基础数据。     

积雪对地面热状况的影响

加拿大学者研究了积雪对地温稳定性的影响,结果显示,冻土区的土壤导热率比非冻土区的要大。在多年冻土区,积雪状况决定年均地温。有积雪覆盖存在时,年均地温提高了几度。在季节性冻土区,温度的增加主要取决于积雪持续时间,受积雪堆积过程中的参数影响不大。最大最小温度包络线的宽度越小,年均地温的图像越接近冰点。即使是在地表裸露或相类似的情况下,随深度增加温度包络线宽度变小,年均地温接近零点。在多年冻土区,有积雪覆盖时,随着深度的增加,年地温波动的振幅减小;与此相反,在季节性冻土区,有积雪覆盖时,随着深度的增加,年地温波动的振幅加大。春季融雪率对年均地温的影响不大。     

小麦麸皮阿拉伯木聚糖碱提工艺条件优化研究

为提高小麦麸皮中阿拉伯木聚糖的得率,本研究在考察了温度、时间、碱液与H2O2浓度和振荡速度等单因素对阿拉伯木聚糖得率影响的基础上,采用二次回归正交旋转组合设计对阿拉伯木聚糖的碱提工艺条件进行了优化并建立数学模型。结果表明,在提取温度88℃、时间200min、NaOH浓度0.16mol/L、H2O2浓度1.5%的条件下,阿拉伯木聚糖的得率达到最大值21.23%,验证实验结果与模型预测值相符。     

SHAW模型模拟积雪覆盖下土壤热过程的不确定性分析

为探究SHAW(Simultaneous heat and water)模型中输入参数不确定性在模拟积雪覆盖条件下土壤热过程中对输出结果造成的影响以及关键影响因素，以松嫩平原黑土区东北农业大学试验场为研究区域，运用SHAW模型模拟积雪覆盖条件下6个不同深度土层热过程动态变化情况，并结合拉丁超立方取样(Latinhypercubesampling,LHS)方法，采用标准秩逐步回归探究参数不确定性对土壤冻结深度和温度输出不确定性的影响。结果表明：SHAW模型能够反映土壤冻融规律，6个深度土层温度的模拟值与实测值平均绝对误差小于2℃，选取的参数对土壤温度的输出敏感性较弱，而初始积雪厚度对土壤冻结深度的输出起主导作用。总体而言，SHAW模型基于LHS抽样和标准秩逐步回归方法可用于模拟积雪覆盖条件下土壤热过程模拟研究。     

木质谷坊坝

在水土保持工程上,世界各国针对全球变暖的环境问题逐步利用循环型资源、削减CO2效果好的木材建起了既有利于景观又维护良好的生态系统的建筑物。2010年日本学者高奥信报道京都府木质谷坊坝。20世纪30年代日本在青森县建有扁柏木制堰堤,1955年在秋田县建有柳杉木制堰堤。2004年、2009年进行的现场调查,虽整体腐朽加剧,但水保作用尚存。坝上游的堆沙区生长着直径超过30 cm大径树木,溪床稳定。木制建筑物能有50 a的耐久性。1座木坝的CO2排放量同比为混凝土坝的47%。     

季节性积雪消融对浅层土壤热状况的影响

为确定季节性积雪的消融变化及其对浅层土壤热状况的影响,该研究以野外实测试验数据为基础,分析了积雪消融期的雪层厚度变化以及浅层土壤温度状况。研究结果表明：积雪消融速率与气温变化密切相关,但积雪厚度的不同并未明显引起日积雪消融量的差异;积雪覆盖下土壤温度变幅明显小于无雪区,土壤温度对气温变化的响应及解冻时间随积雪厚度的增加而延后;积雪的存在阻碍了地气之间的能量交换,使得气温对土壤温度的直接影响深度在减小,体现为49 cm厚积雪区减少了10 cm,而80 cm厚积雪区更是减少了25 cm,从而表明季节性积雪对土壤温度的影响随雪层的加厚而增强;当积雪融化完毕之后,土壤温度状况逐渐恢复到无雪时的水平,并且土壤深度越浅,其恢复速度越快。这为地气之间能量交换的进一步研究提供了参考,对土壤学、农业灌溉、农业生产等相关问题的研究有着一定的参考价值。     

浮木拦截工程的拦截性能试验研究

风倒木又多伴泥石流而流出,多因建筑物拦截而雍高水位,造成洪泛水灾。在日本控制浮木灾害的规范规定拦截工程间隔B与最大浮木长度的比Lmax<1/2。2010年日本学者谷一等人通过模拟试验研究浮木长度及拦截工程间隔的变化,对拦截浮木性能的影响。其结论是:在B/Lmax同等条件下,浮木长度变短拦截率降低。不同浮木长度混在一起,拦截率降低。浮木拦截率取决于浮木长度、直径,拦截工程间隔、高度,流量等。有关拦截率推测公式,虽然与试验结果具有一致性,但其适用性研究不充分,有待于在今后工作,进一步深入研究。     

堰塞坝滑坡几率与坝型参数的关系

堰塞坝因在堆积过程中,不能达到水工建筑物的质量要求,多因积水或洪水漫顶而失事,造成下游泥沙洪水灾害。2005年日本学者森俊勇等人应用圆弧滑动原理对堰塞坝坍塌过程中滑坡发生几率进行了研讨,通过计算黏着力、内摩擦角、坝体下游面坡度、坝高、坝顶宽等参数,得出坝体的安全率。当坝体材料内摩擦角和黏着力较小时,坝顶宽为1 m,下游面坡度为30,°坝高30 m以上的堰塞坝,在上游溢水位达到坝高1/4之前可能发生滑动破坏;坝高15 m的堰塞坝,在上游溢水位达到坝高3/4之前可能发生滑动破坏。但在研究实际形成的堰塞坝时,应从堰塞坝的坝顶宽、坝体积、满水时溢水位流速以及与坝体材料的土质系数相关的资料入手,进行推测,推断滑动破坏发生的可能性。在可能发生滑动破坏的区域,有必要研究溢流侵蚀的机理以及组合式滑动破坏。     

丰林自然保护区3种典型森林类型对降雪、积融雪过程的影响

选择小兴安岭丰林自然保护区内的云冷杉红松林、云冷杉林和白桦林3种典型林分类型为研究对象,选取不同林分类型的典型地段设置样地,通过量雪槽、量雪桥、量雪器测定林内外降雪和积雪的深度、密度及雪水当量,进行了林分内外降雪、积雪和融雪过程的对比研究。结果表明,受叶面积指数的影响,云冷杉林的截雪量最大,积雪保存率最高;云冷杉红松林的截雪量和保存率次之,白桦林最小;林外草地最大积雪厚度最高,其次为白桦林,再次为云冷杉林及云冷杉红松林;林内外积雪融化时间均在2月初,3月中旬积雪消融速率加快,其中常绿的云冷杉林和云冷杉红松林融雪持续时间可达60d,较林外草地和落叶白桦林多延长5~20d;另外,林内的降雪和积雪密度大多均小于林外(平均为0.113g/cm3),差异不显著(P0.05)。总之,林分内外及不同林分类型之间的雪水文过程具有明显差异,森林对降雪具有明显的截留作用,并可延长积融雪过程,特别是常绿针叶林,其原因除受叶面积指数或郁闭度的影响外,可能与冠层结构、气候变化、地形因素和积雪性质等有关。     

狭缝拦砂坝的流量系数与淤砂形状

<正>在研究狭缝拦砂坝的调节泥砂效果时,有必要研究拦砂坝的水位与流量关系以及在坝址附近所形成的淤砂肩的位置、高度。     

河北张家口季节冻土温度水分时空演化相关性研究

河北张家口属于季节性冻土区,温度和水分是影响土体结构和强度的主要因素,因此研究土壤温度和水分变化相关性对于分析土体结构稳定性和工程建设具有重要意义。本研究采用国产智能化墒情监测设备,在张家口坝上与坝下过渡带选择一个典型坡面为研究区,采用垂向分层监测方法,对土壤进行温度和含水率观测,历时一个水文年。通过监测数据分析,探究季节性冻土不同土壤层温度、含水率随时间的变化以及纵向空间不同土壤温度梯度、含水率变化关系。研究表明:典型坡面0.6 m以上土壤层,受大气温度影响,并相对于大气温度变化滞后。0.75 m以下土壤层全年温度高于0℃,最大冻土深度为0.6 m。斜坡面以下0.3 m、0.75 m处含水率变化受气温影响最大,变化规律一致,但影响因素不同;斜坡表面以下0.45 m和0.6 m温度的变化对于土壤层含水率的变化影响较小,且不同层位影响程度不同。     

拦蓄式混凝土板护砌式谷坊的设计与施工

拦蓄式混凝土板护砌式谷坊,是最新提出的一种针对大型沟道的治沟与蓄水兼备的大型谷坊工程,它是以土坝体为基础,然后用混凝土预制板做护砌,以无纺布做反滤的谷坊设计。其最大特点是:具有应用于较大型的沟道治理,既具有控制沟壑侵蚀,防止沟道冲刷,又具有拦蓄径流,蓄存水源的作用。