弃渣场边坡稳定性特征分析

针对弃渣场边坡容易发生细沟侵蚀的问题,采集弃渣场坡面不同坡位的弃渣样品,对弃渣容重、含水量、饱和导水率、饱和含水量、砂粒含量、碎石含量等物理指标进行测定;与此同时,还对各点的样品进行直剪试验,并以此对弃渣场边坡稳定性特征进行分析。结果表明:新形成弃渣场坡面由上而下,其土体内摩擦角ψ逐渐增大,而土体粘滞系数C的变化与弃渣场坡面形成过程关系密切,一般而言,坡面的上部和下部粘滞系数C较小,说明弃渣场坡面上部土体的稳定性较中下部弱;对土体其他物理性质指标与土体的内摩擦角ψ、粘滞系数C进行相关性分析,结果显示内摩擦角ψ与>0.075 mm细粒含量的相关系数为-0.427*,粘滞系数C与饱和导水率的相关系数为0.514**,表明饱和导水率和细粒物质含量对于弃渣场坡面土体稳定性具有重要影响。     

铁路工程建设弃渣流失试验研究

铁路工程建设施工期长 ,工程建设产生的弃渣量大且分散 ,极易造成严重的弃渣流失。以胶州—新沂铁路工程窑峪子沟的弃渣为研究对象 ,通过雨后对弃渣流失的观测 ,分析了弃渣流失的主要影响因素 ,提出了积极的防护建议。     

弃渣场堆渣及挡渣墙稳定性分析

在山区、丘陵区,开发建设项目挖方量大。经理论分析,临时堆放的挖方,在坡度β<土壤内摩擦角ф和无暴雨、大风的情况下,能处于稳定的状态;弃渣场必须修建挡渣墙,挡渣墙的稳定性涉及到抗滑、抗倾覆和抗塌陷三个方面,满足该三方面的稳定性要求,挡渣墙才能达到稳定状态。     

水利工程土石方平衡分析及弃渣量计算

以某水利工程为例,从质量、数量、时间、空间等四个方面,分析了土石方平衡规划的合理性和可行性,计算了开挖料的分年度利用量和弃渣量,对于料渣场的选择规划和适时开展水土保持具有实践指导意义。     

弃渣场堆渣及挡渣墙稳定性分析

在山区、丘陵区,开发建设项目几乎都涉及到填挖方问题。弃渣场是常规采用的工程措施。经理论分析,临时堆放的挖方,在坡度β<土壤内摩擦角时,在无暴雨、大风的情况下,能处于稳定的状态;但事实上,弃渣场必须修建挡渣墙,挡渣墙的稳定性涉及到抗滑、抗倾覆和抗塌陷三个方面,满足以上三方面的稳定性要求,挡渣墙才能达到稳定状态。     

重庆市不同弃土弃渣下垫面侵蚀产沙模拟试验研究

采用野外放水冲刷法研究了紫色土与黄沙壤弃渣下垫面产流产沙规律。结果表明:1不同下垫面累积径流量随冲刷时间线性增加,放水流量为10、15L/min时,累积径流量增长速率最大均为Ⅲ小区,分别为3.735和8.579。2不同下垫面径流量与产沙量均呈正相关关系,且水沙关系增长速率大小依次为Ⅱ小区(0.356)Ⅲ小区(0.233)Ⅰ小区(0.111)Ⅳ小区(0.056)。3不同下垫面的产流量与产沙量均随放水流量的增大而增大,在各种下垫面中Ⅳ小区径流量增长率最大,而Ⅰ小区的径流量增长率最小,分别为41.58、16.33。     

紫色丘陵区不同弃土弃渣下垫面产流产沙试验研究

采用野外放水冲刷试验法研究紫色丘陵区不同弃土弃渣下垫面产流产沙规律。结果表明:(1)不同下垫面条件的产流量、产沙量均随放水流量增大而增大;放水流量为5,10,15,20,25L/min时,产流量随时间推移均呈先增加后趋于平稳的变化,产沙量呈先增加后减小的变化,二者均存在波动现象,而产沙过程波动更为剧烈,呈现出多峰多谷特点。(2)土石比对产流量、产沙量的影响随放水流量增大而增强;相同条件下坡度越大,则产流量越大,产沙量亦越大;放水流量从5L/min增加到25L/min时,土质下垫面平均径流率、平均产沙率增加量均达到最大,而土石混合质下垫面增加量最小。(3)在产流量、产沙量与放水流量的经验方程中,25°土质下垫面产流量、产沙量增长率最大,分别为51.883,18.770,而35°土石混合质的增长率最小,分别为7.270,2.325。     

不同植被恢复年限弃渣场入渗性能研究

为科学预测弃渣场水土流失量及评价其植被恢复效应,采用双环入渗法研究了不同植被恢复年限的弃渣场平台及边坡处的入渗特征,结果表明:不同植被恢复年限的弃渣土体容重、有机质含量及毛管孔隙度均随植被恢复年限的增加而增大,植被恢复从1年变化到2年,其容重差异在0.07~0.14 g/cm~3之间;弃渣入渗过程大致存在入渗率迅速降低(9 min内)、缓慢降低(10~60 min)和趋于稳定(60 min后)三个阶段;平台处的稳定入渗率随植被恢复年限的增加呈先增加后减小趋势,而边坡处的稳定入渗率则随植被恢复年限的增加呈先减小后增加趋势;Horton模型对弃土弃渣入渗过程拟合的相关系数最大(平均0.923),是反映其入渗过程的适宜模型。     

不同植被恢复年限弃渣场边坡土壤物理性质特征

研究不同植被恢复年限弃渣场土壤侵蚀物理性质特征,可为生产建设项目弃渣场水土流失防治及植被恢复提供理论基础。本文以重庆市典型弃渣场为研究对象,采用野外调查及室内综合分析等方法研究不同恢复年限弃渣场的边坡不同部位土壤物理性质特征。结果表明:不同恢复年限弃渣的细小颗粒(0.25mm)含量差异较大,其随着时间的增加呈先减小后增加的趋势;随着恢复年限增加,弃渣容重呈减小的趋势,2月弃渣容重在1.48~1.64 g/cm3,4年弃渣容重可达1.20~1.40 g/cm3,而弃渣场不同坡位的总孔隙度均与土壤容重呈反比;土壤水分含量明显增大,4年弃渣边坡的自然含水率为2月和2年弃渣的2倍左右,田间持水量也以4年弃渣最大,其平台及边坡的平均持水量为22.26%;在植物根系及其枯落物作用下,弃渣边坡土壤物理性质得到改善,其增强了边坡稳定性。     

工程建设弃土弃渣水土流失过程试验研究

弃土弃渣是工程建设产生的最主要地面组成物质之一.采用野外放水冲刷试验方法,对黄河班多水电站工程区弃土弃渣水土流失过程进行了研究.(1)不同供水流量下,产流率随供水过程的动态变化整体呈增长趋势,可用幂函数方程描述,开始产流后的5 min内产流过程的变化幅度较大,随后较为平缓,并趋于基本稳定;(2)不同供水流量下,产沙率随供水历时的增长而减少,可用对数相关方程描述,小流量下变化过程波动较小,大流量下变化幅度较大;(3)不同供水流量下,含沙量随着供水历时的增长而减少,可用对数相关方程描述.各流量下的变化趋势基本一致;(4)次产流深、次产沙模数皆随供水流量的增大而增加,增加趋势基本相同,皆可用对数相关方程描述.平均含沙量随供水流量的增大先增加后减小,临界值为7.17 L/min,可用抛物线相关方程描述;(5)次产沙模数随次产流深的增大而增加,表现为很好的正相关关系,可用对数相关方程来描述.     

模拟降雨条件下不同颗粒级配工程弃土的侵蚀实验

以沈阳市天柱山附近的工程弃土为研究对象,利用室内人工模拟降雨方法,对25°坡面上不同土壤颗粒级配的工程弃土在1.0、1.5和2.0 mm/min 3种不同降雨强度作用下产生的径流量和产沙量进行分析研究.结果表明:1)试验所用Ⅰ-Ⅴ组土样随着降雨强度的增加(从1.5增加到2.0 mm/min),累积产沙量分别增加12.55、7.56、12.00、8.81和10.41 g,而在3种降雨强度作用下,3个最大与最小累积产沙量差值分别为6.39、11.64和13.78 g；2)产沙量随细度模数的增大而减少；3)在降雨强度、坡度、降雨历时等因子一定的条件下,土壤颗粒级配对径流量的影响比较小,不同颗粒级配土壤的累积径流量差异不明显.     

异粒包膜控释肥料氮素释放特性的研究

按照商品控释肥料的核芯肥料之粒级进行混配,利用底喷流化包膜技术制造出异粒包膜控释肥。通过静水培养试验,分别测得不同粒径控释肥料0、1、2、3、4、5、6、7、14、21、28、56 d的氮素释放率,探讨粒径对氮素释放率、膜芯比等的影响。结果表明,随着粒径增加,氮素释放率明显降低,培养1 d,2～3、3～4、4～5 mm粒径控释肥料的氮素释放率依次为26.9%、4.45%、1.26%; 2～3 mm粒径的控释肥料的控释期只有4 d,3～4 mm为28 d,4～5 mm的大于56 d。培养过程,即控释肥料氮素释放过程,前期释放的氮素主要来自3 mm粒径的控释肥料。粒径大小对膜芯比有极显著的影响,膜芯比随着粒径的增加而增加。2～3 mm粒径控释肥料膜芯比比预设的降低15.58%,3～4 mm的降低了4.29%; 而4～5 mm的膜芯比则比设计的增加了5.65％。因此要保证控释肥料产品的质量,核芯肥料的粒级是必须控制的重要因素之一。     

金沙江干热河谷不同类型植被改良土壤效应研究

选择云南省金沙江于热河谷典型地段，以土壤理化特性和土壤入渗特征为指标，对不同类型植被蓝桉乔木林和扭黄毛草被的改良土壤效应进行了研究。结果表明：(1)乔木林和草被都有良好的改善土壤物理性能、化学特性和土壤入渗能力的效应，且对上层土壤的改良效果好于下层。(2)对土壤物理性能的改良乔木林优于草被，0-50cm土层乔木林地和草地上壤容重分别比荒地低15．5％和10．9％，总孔隙度高15．4％和15．3％。(3)草被对土壤化学特性的改良优于乔木林，0—50cm土层乔木林地和草地的有机质含量分别比荒地高24．8％和32．3％，全N含量高23．2％和42．9％。不同植被覆盖对P素和K素的调节作用不明显。(4)改善土壤入渗性能的作用草被优于乔木林，乔木林地和草地的稳渗率分别比荒地高27．4％和88．4％，120min的入渗总量分别高5．7％和30．1％。研究结果还显示，霍顿下渗方程较好地反映了云南元谋干热河谷不同地类的土壤入渗过程及其变化。     

野葛对红壤坡地水土保持和改良土壤效应的研究

针对红壤坡地水土流失严重的状况,选用横峰野葛、百喜草为材料对红壤坡地水土保持和土壤改良进行了研究。结果表明:横峰野葛和百喜草能有效地提高土壤持水量,降低土壤容重,增大土壤孔隙度,提高土壤PH值,增加土壤有机质和N、P、K含量,大大减少土壤侵蚀量和径流量,达到了较好的水土保持和改良土壤效果,而且野葛的综合效果比百喜草更好。     

不同豆科植物对黄土高原弃土场的改良效果

为了探究豆科植物种植初期对黄土高原地区弃土场的改良效果,本文采用野外模拟弃土场和实验室测定相结合的方法,在弃土场上种植柠条、白三叶、红豆草、草木樨和紫花苜蓿5种豆科植物,研究1年后弃土场土壤的水分和养分状况.结果表明:各小区种植植物1年后,土壤水分状况有了明显的改善;土壤养分硝态氮质量分数增加,有机质、速效钾的质量分数除了草木樨有所增加以外,其他均减少,速效磷的质量分数均减少,土壤中的速效钾由于植物生长消耗而减少,但其质量分数丰富,足以满足植物生长的需要;土壤中的铵态氮和硝态氮质量分数表现为表聚作用,且硝态氮的质量分数均大于铵态氮;植被对土壤的改良程度依次为白三叶＞柠条＞红豆草＞紫花苜蓿＞草木樨.因此,种植豆科植物可以有效的改善土壤的水分和氮素营养,为今后弃土场土壤改良提供一定的理论参考.     

根据土壤粒径分形估计紫色土水分特征曲线

选择不同质地紫色土,分别根据土壤颗粒的数量和重量分布计算土壤粒径分形维数,并与Tyler和Wheatcraft土壤水分特征曲线模型的拟合分形维数进行比较分析。结果表明,三种途径获得的分形维数与土壤质地密切相关,均表现出土壤黏粒含量越高,质地越细,分形维数越高。土壤粒径数量分布分形维数(2.98～3.26)和土壤粒径重量分布分形维数(2.73～2.81)存在较大的差异,但二者间却存在显著的线性关系。土壤粒径分形维数与土壤水分特征曲线模型拟合分形维数(2.72～2.84)均存在显著的线性关系,尤其是土壤粒径重量分布分形维数与土壤水分特征曲线模型拟合分形维数数值十分接近。通过建立的土壤水分特征曲线模型分形维数与土壤粒径分布分形维数关系式,结合Tyler和Wheatcraft模型进行土壤水分特征曲线预测,预测值与实测值具有良好的一致性,因而根据土壤粒径分形预测紫色土水分特征曲线是可行的。     

PLA沙障对沙丘土壤粒径的影响分析

PLA可降解纤维是一种新型的固沙材料,用它灌沙形成的筒状沙袋铺设于沙丘上,可有效改变近地表风沙流结构及地表粗糙度等。PLA沙袋沙障通过对地表风速影响,进而影响沙丘表层土壤粒径的重新分布。本次试验通过对不同铺设规格沙障沙丘0—11 cm深土壤粒径的测定,分析不同铺设规格和坡位等对土壤粒径的影响。结果表明:2 m×2 m铺设规格沙障对土壤粒径影响较大,土壤平均粒径比未铺设沙障沙丘的大16%,1 m×1 m规格影响最小;同种规格沙障在坡顶处土壤粒径变化最大,比未铺设沙障沙丘的大21%,迎风坡、背风坡分别比对照大3.9%,2.4%;土壤深度不同,粒径变化也不同,地表0—1 cm土壤粒径变化最大,比未铺设沙障沙丘的大16%。因此可知,沙障铺设后,使得沙丘表层的土壤粒径增大。     

江子河小流域不同植被类型土壤粒径的多重分形特征

为探讨植被类型对土壤粒径分布非均匀性和土壤结构异质性的影响,运用激光粒度分析方法和分形理论,研究桐柏大别山区江子河小流域5种植被类型的土壤颗粒组成及其多重分形特征。结果表明:1)土壤颗粒单分形参数D、多重分形参数Δα、Rf、[α(-1)]-f[α(0)]和f[α(1)]/f[α(0)]均与土壤黏粒体积分数显著正相关,即土壤中细颗粒物质体积分数越高,土壤颗粒分布的非均匀性和奇异性越大;2)不同植物群落土壤颗粒分形维数D和多重分形参数表现为杂木林和针阔混交林(马尾松+栓皮栎)>茶园>竹林和水稻田,即森林(防护林)植被可以增加土壤中黏粒和粉粒等细粒物质体积分数、改善土壤质地的均匀性和增强土壤颗粒结构的异质性。     

长期免耕和秸秆覆盖下黄土高原旱作土壤不同粒级复合体中酸解有机氮含量及分配比例变化

【目的】探明不同保护性耕作措施对黄土高原旱作土壤不同粒级复合体中有机氮含量与分配的影响,可对评价耕作措施的效果提供科学依据。【方法】基于黄土高原旱区14年的长期定位试验,采用Bremner法, 对传统耕作(T)、免耕(NT)、秸秆覆盖(TS)及免耕+秸秆覆盖(NTS)四种耕作措施条件下不同土壤粒级复合体中的有机氮含量和分配进行了研究。【结果】保护性耕作方式均增加了2~10 μm粒级土壤复合体的比例,增幅为20.0%~31.7%;降低了0~2 μm粒级土壤复合体在土壤中所占的比例,降幅为27.6%~31.0%。在所有耕作措施下,耕层土壤中不同粒级复合体所占的比例为10~50 μm＞2~10 μm＞0~2 μm＞50~100 μm＞100 μm。保护性耕作方式均明显提高了耕层0~2 μm粒级土壤复合体中氨基糖氮的含量,增幅在46.9%~107.1%,降低了单位质量0~2 μm粒级土壤复合体中的NH+4-N含量,降幅在14.8%~27.0%;明显提高了耕层单位质量2~10 μm粒级土壤复合体中酸解总氮、氨基酸氮和氨基糖氮的含量,增幅分别为8.2%~14.3%、16.2%~31.5%和154.9%~184.3%;降低了单位质量2~10 μm粒级土壤复合体中NH+ 4-N的含量,降幅为28.7%~46.6%。传统耕作(T)条件下,与各粒级土壤复合体相结合的有机氮量顺序为10~50 μm＞0~2 μm＞2~10 μm＞50~100 μm＞100 μm以上,而保护性耕作条件下,与各粒级土壤复合体相结合的有机氮量顺序为10~50 μm＞2~10 μm＞0~2 μm＞50~100 μm＞100 μm以上;与传统耕作相比,保护性耕作措施显著地增加了耕层土壤中酸解总氮、氨基酸氮、氨基糖氮的含量,增幅分别为6.6%~20.4%、89.0%~113.0%和11.9%~31.6%,降低了NH+4-N的含量。【结论】与传统耕作(T)处理相比,保护性耕作(NT、TS、NTS)措施明显提高了土壤2~10 μm粒级复合体的比例,降低了0~2 μm粒级复合体的比例;增加了耕层土壤中酸解氮总氮、氨基糖态氮和氨基酸态氮的含量,降低了NH+ 4-N的含量。土壤中以氨基酸态氮占优势地位,其它形态的有机氮无明显分布规律。     

Assessment of the usefulness of particle size distribution measured by laser diffraction for soil water retention modelling

Particle size distribution (PSD) is a major soil characteristic, which is essential and commonly used for the development of pedotransfer functions (PTFs) to estimate the water retention of soils. The laser diffraction method (LDM) became a popular alternative to the standard sieve‐hydrometer method (SHM) of PSD measurement. Unfortunately, PSDs determined with LDM and SHM methods differ sometimes substantially. Moreover, it is claimed that the laser diffraction method underestimates finer fractions in favor of coarser fractions. Several authors have tried to elaborate on methods to recalculate LDM PSD into its SHM counterparts, but no universal methodology has been developed to this date. In this paper, we use PSD determined by LDM directly for PTF development and compare it with the classical PTF approach based on PSD measured by SHM. Four different PTF models based on LDM particle size distribution data were developed, with different PSD characteristics taken as the models' input variables. The possibility of using alternative PSD characteristics, such as deciles, area moment mean and volume moment mean, for PTF development was examined. The accuracy of PTF models constructed on the basis of LDM‐measured PSD was comparable with that of the developed models using texture data obtained from SHM, giving approximately the same RMSE and R² values. Our study shows that LDM‐measured particle size distribution may be directly used for PTF developments without any recalculations to their sieve‐hydrometer counterparts.