不同浓度浑水入渗试验研究

黄土高原地区暴雨径流形成高含沙浑水,其人渗特点直接影响着坡面产流产沙,探求不同浓度浑水入渗规律,对于坡面土壤侵蚀机理研究具有指导意义.以清水入渗为对照,试验测定了不同浓度浑水入渗特征、入渗过程和浑水减渗率等项目.分析结果表明,第1 min末的入渗速率、稳定入渗速率和累积入渗量均随浑水浓度增加呈指数函数关系递减,而减渗率随浑水浓度增加呈对数函数关系递增.两种关系均随着浓度增加呈稳定趋势.清水的累积入渗量在相同时段内始终最大,随着泥沙浓度增加,累积入渗量减小,说明浑水具有阻渗作用.     

塔里木沙漠公路防护林带土壤入渗研究

为了探明塔里木沙漠公路防护林带咸水灌溉土壤入渗特性,在塔里木沙漠公路防护林带内选取5种不同种植年限的土壤,并取3种不同矿化度水,应用Guelph入渗仪测定土壤水分入渗过程,并进行模型拟合与分析。结果表明:不同种植年限对土壤初始入渗速率、饱和导水率有显著影响,尤其是0-10cm,10-15cm层土壤,随着种植年限增加土壤初始入渗速率、饱和导水率呈减小趋势。咸水灌溉条件下,土壤饱和导水率较淡水大。不同深度土壤入渗特性有差异,表现为25-40cm,40-60cm层土壤饱和导水率较其他层大。用常用的入渗模型对入渗过程进行模拟,可以发现通用经验模型对研究该区域土壤入渗有最好的适用性,Kostiakov模型也较适用,Horton模型在该区域土壤入渗研究中适用性相对较差。     

坡地雨水资源潜力分析及径流侵蚀的动态变化

通过人工模拟降雨,对宁南山区坡地改造后不同坡度的自然坡面进行试验研究。结果表明:相同降雨量下,降雨强度与土壤贮水量补充呈反比,入渗深度随坡度增大减小。比较人工降雨和双环法对稳渗速率的影响,人工降雨测定的土壤稳渗速率小于双环法测定的稳渗速率,双环法所测定的土壤稳渗速率与人工降雨法测定的土壤稳渗速率之间呈线性函数关系。对水平沟水分补充随坡度和雨强增大而增大,大雨对水平沟水分补充有重要意义。产沙动态分析,雨强较大时,随时间推移,单位体积泥沙含量递减,在较小雨强下,随时间推移,单位体积泥沙含量呈递增趋势。雨强和土壤侵蚀模数的关系符合幂函数方程:Q=0.017I2.5442     

大沽河河床非饱和入渗模型研究

[目的]研究季节性河流大沽河河道包气带入渗过程及入渗参数,建立适宜描述季节性河道入渗模型。[方法]以大沽河上、中、下游3处代表性河床野外垂向入渗试验数据为基础,利用Matlab软件对Horton模型、Kostiakov模型、Philip模型进行拟合,求得模型入渗参数,并评价模型的适宜性。[结果](1)随上、中、下游沙样孔隙度、粒径、渗透系数依次减小,干容重依次增大,其稳定入渗速率依次减小,约为0.006 6,0.004 1,0.002 5cm/s;(2)Matlab软件中Isqcurvefit函数适用于求模型入渗参数;(3)Horton模型对上、中、下游河床入渗过程拟合系数最高。[结论]Horton模型对入渗过程拟合效果最好,且模型参数具有物理意义,适宜描述季节性河床入渗过程。     

两种初始土壤含水量对浑水入渗影响的试验研究

浑水入渗是黄土高原地区普遍存在的现象,不同土壤初始含水量对入渗结果有着显著影响。以清水入渗为对照,研究了不同含水量条件下浑水入渗实验特征以及减渗率等内容。分析结果表明,第1 min末入渗速率？稳定入渗速率和累积入渗量均随浑水浓度增加呈指数函数关系递减,均表现出随着浓度增加呈稳定趋势。清水的累积入渗量在相同时段内始终最大,随着泥沙浓度增加,累积入渗量减小。本研究结果对土壤侵蚀机理研究具有应用价值。     

蓄水坑入渗表层土壤体积质量和饱和导水率的变化

表层土壤体积质量和导水率是影响土壤入渗及水分运动的重要物理参数。该文采用土壤切片技术和数字图像分析技术,分析了蓄水坑灌条件下入渗水头对砂壤土表层土壤体积质量的影响,进行了不同入渗水头、土壤体积质量对砂壤土表层土壤饱和导水率的试验研究,并对蓄水坑侧向水平入渗湿润锋变化的试验结果与数值模拟结果进行对比分析。结果表明：该研究试验条件下（土壤体积质量为1.345 g/cm3）,入渗水头对土壤体积质量和表层土壤饱和导水率有较明显的影响。随着入渗水头的增大,其作用下的表层土壤体积质量趋于增大,土壤结构趋于密实,表层土壤的饱和导水率趋于减小;表层土壤饱和导水率与入渗水头和土壤体积质量之间呈乘幂关系,且表层土壤饱和导水率对土壤体积质量的变化较为敏感,当土壤体积质量达到某一程度时（1.466 g/cm3）,入渗水头对表层土壤饱和导水率的影响甚微。研究成果揭示了入渗水头影响蓄水坑土壤入渗的微观机制,为进一步研究蓄水坑灌法提供了理论依据。     

浑水含沙率对一维垂直入渗特性及致密层形成特性的影响

水中带沙是浑水灌溉较清水灌溉的本质区别，为揭示浑水含沙率对一维垂直入渗特性及致密层形成特性的影响，通过室内一维垂直入渗试验，以清水入渗为对照，设置了4个浑水含沙率水平(3%、6%、9%、12%)，研究了浑水含沙率对一维垂直入渗能力、湿润锋运移距离、致密层土壤颗粒组成及落淤层厚度等的影响，分别提出了以浑水含沙率和入渗历时为自变量的累积入渗量模型和湿润锋运移距离模型，建立了不同含沙率的浑水一维垂直入渗落淤层厚度与入渗历时之间的关系。结果表明：浑水累积入渗量、入渗率和湿润锋运移距离均随含沙率的增加而减小，而落淤层厚度随浑水含沙率的增加而增大；入渗初期(0～20 min)的落淤层厚度较小，入渗中期(20～130 min)的落淤层厚度增加较快，而其厚度增加速率逐渐变小，入渗后期的落淤层厚度稳定增加；随着浑水含沙率的增大，滞留现象越明显，落淤层细颗粒相对含量越少，粗颗粒相对含量越多；滞留层细颗粒相对含量随着含沙率的增加而增多，其物理性黏粒含量显著高于原土壤，特别是在入渗深度为0～1 cm处。     

细颗粒泥沙的絮凝沉降特性

电解质对细颗粒泥沙的絮凝或分散有重要作用 ,而细颗粒泥沙的絮凝沉降特性对土壤表层沉积性结皮的入渗性能有重要影响。在NaCl浓度为 0～ 10mmol/L ,泥沙初始浓度为 5、10、2 0 g/L时 ,本文利用吸管法研究了NaCl对细颗粒泥沙静水絮凝沉降特性的影响。结果表明 :泥沙沉降可分为两个阶段 ,分选沉降段和絮凝沉降段 ;在液面下同一深度 ,泥沙相对浓度随时间呈指数衰减 ;细颗粒泥沙絮凝的临界粒径为 0 .0 2 7mm ;泥沙平均沉速 ω随NaCl浓度以及泥沙初始浓度的增大而增大。在研究浑水入渗时 ,应该考虑水中电解质的作用     

利用圆盘入渗仪推求含碎石土壤饱和水力传导度(英)

在模拟土柱中，利用圆盘入渗仪对碎石对土壤饱和水力传导度的影响进行了分析。结果表明：含碎石土壤饱和水力传导度可以通过对不同负压下土壤稳定入渗速率进行非线性回归获得。含碎石土壤饱和水力传导度与去除碎石后的土壤饱和水力传导度及碎石形状指数密切相关。试验中含碎石土壤的饱和水力传导度随碎石含量的增加而呈指数降低趋势。     

不同含盐土壤圆盘入渗特征试验

不同含盐土壤水分入渗特征是获得准确的土壤水力参数的基础。该文通过圆盘入渗试验,分析了4种土壤在5个（-1、-3、-6、-9和-12 cm）负水头下的入渗特征。结果表明,随着水头的减小,4种土壤的吸湿率线性减小,稳定入渗率和非饱和导水率呈不同程度减小。随土壤含盐量增加稳定入渗率和导水率呈增大规律。根据实测资料确定了不同负水头下非饱和导水率的Gardner指数模型参数,为盐渍化土壤水力参数的确定提供理论参考。     

2003年渭河下游洪灾分析及防洪对策

 2003年渭河下游洪灾是渭河上中游地区生态恶化、水土流失严重,入渭泥沙增多、泥沙大量淤积在下游河道,抬高下游河床,南山支流堤防质量差和排洪通道不畅等因素所致。渭河下游防洪存在着泥沙大量淤积、河势不稳多变、南山支流堤防标准低、水患威胁日益严重等问题,渭河防洪对策是在渭河全流域开展水土流失综合治理和加高加固防洪大堤和南山支流堤防、加强河道整治工程等措施。     

科尔沁沙地西部响水河悬移质泥沙粒度分析

[目的]对科尔沁沙地西部响水河的悬移质泥沙粒度特征进行研究,以便更好地认识该河流泥沙特征及侵蚀产沙规律,为沙漠区河流—沙丘相互作用研究提供基础素材与例证。[方法]通过野外实地考察,选择科尔沁沙地西部响水河3个典型河段对河水中的悬移质进行采样,然后进行室内激光粒度仪测试与分析。[结果](1)在上游河段Ⅰ和下游河段Ⅲ处,河水侧蚀弯道凹岸流动沙丘基部,由其上游断面至下游断面泥沙粒径变细,分选变差。(2)河段Ⅱ河水侧蚀由Q_3河湖相地层构成的陡坡,弯道环流对凹岸的冲刷作用较明显,泥沙粒径由其上游断面向下游断面变粗,分选变好。(3)悬移质泥沙粒度呈现从上游至下游粒径显著变粗,分选变好的趋势。[结论]该河的水源主要是其南侧石质残丘区泉水和河谷沿线流动沙丘或Q_3河湖相地层的侧向渗出水,随着沿途流动沙丘数量增加,集水面积扩大,流速和流量显著增加,河水的挟沙和冲刷能力随之增强;河流上、下游河段的悬移质主要来自被侵蚀的沙丘基部,中游河段的悬移质主要来自凹岸坍塌的Q_3地层砂。     

Heavy Metals in Vertical Profiles of the Middle Odra River Overbank Sediments: Evidence For Pollution Changes

Heavy metal concentrations were investigatedin the overbank sediments in the middle reach of the regulatedOdra River, in south-west Poland. Samples of sediments weretaken in 20 vertical profiles to a depth of 70 cm at 1–20 cmintervals. Regulation and lateral stability of the riverchannel for over 150 years enabled to follow the decrease indepth of the Cu and Pb concentration peaks across thefloodplain. These peaks were recognised at different depth ofthe particular profiles: at about 40 cm in the inter-groininfills several meters from a river bank, at 25 cm in thelevee at the edge of the floodplain, at several cm in crevassesplays and depressions parallel to flood-protectionembankments. These peaks are correlated with maximum Cu and Pbemission and discharge of the mine effluents polluted withheavy metals in the Legnica Copper District at about 1980.Moreover, in profiles localised close to river banks, thereare two peaks of Zn concentrations. The upper peak was datedat about 1987 and seems to be associated with the changes inamount of effluents discharged to surface waters in the upperand middle Odra River catchment. The lower one was dated atthe first half of the 1940s and can be related to changes inindustrial potential and population density after World WarII. Dates of sediment layers in different vertical profilesshow that the highest rate of sediment accretion, 10–20mm yr^-1, has occurred in the inter-groin infills. Much lowerrate, 3–6 mm yr^-1, has typified the levee on the 3 m-highfloodplain and the lowest one, up to 1–2 mm yr^-1, is found increvasse splays on the flood plain.     

2007-2017年府谷-龙门段河道冲淤特征及其动力机制

[目的]河道演变是水流、泥沙与河床边界相互作用的结果,对水利工程的安全、洪涝灾害的防控有显著的影响。黄河中游府谷—龙门段位于晋陕峡谷地带,以黄土高原沟壑侵蚀地貌为主,流经的黄土高原地区是黄河泥沙的主要来源,因此研究该河段的河道冲淤特征及影响因素对控制黄河中游水土流失有重要意义。[方法]基于府谷、吴堡、龙门3个典型水文站径流泥沙及河道断面数据,分析了2007—2017年府谷—龙门段河道冲淤特征及相关影响因素。[结果](1)近11年来府谷—龙门段河道整体表现为冲刷,其中府谷—吴堡段表现为河道冲刷量逐渐减小,吴堡—龙门段表现为河道冲刷逐年加剧。(2)府谷—吴堡段呈水减沙增的趋势,吴堡—龙门段整体表现为水多沙少,两河段河道冲淤量与水流含沙量变化同步。(3)府谷—吴堡段悬移质泥沙中值粒径呈增加趋势,河道冲刷变缓;吴堡—龙门段悬移质泥沙中值粒径呈减小趋势,加剧河道侵蚀。(4)府谷站入黄泥沙量增加,河道侵蚀力降低,河道冲刷变缓;吴堡站入黄泥沙量减少,河道侵蚀力增强,河道处于冲刷的状态。[结论]径流泥沙的变化在很大程度上影响了府谷—龙门段河道冲淤。在生态环境有所改善的背景下,研究该河段河道冲淤特征及动...     

不同煤矸石厚度及位置对土壤水分入渗过程的影响

矿区土壤煤矸石的存在能够改变土壤的某些物理特性,并影响土壤水分入渗过程。采用一维定水头垂直入渗室内土柱模拟试验,对5种不同煤矸石厚度(0,4,8,12,16cm)及3个位置(上层、中层、下层)的土壤水分入渗过程进行研究。结果表明,煤矸石覆盖土壤表层有利于土壤水分入渗,土壤水分累积入渗量和稳定入渗速率随着煤矸石厚度(0～16cm)的增加呈现增大的趋势,但煤矸石厚度较大(8,12,16cm)或较小(0,4,8cm)时土壤稳定入渗速率差异不显著。当煤矸石位于中层时,煤矸石的存在抑制了土壤水分入渗过程,土壤水分稳定入渗速率随着煤矸石厚度(4～16cm)的增加而变大,但煤矸石厚度为12,16cm时土壤稳定入渗速率差异不显著。煤矸石位于下层时,煤矸石厚度对土壤水分入渗过程影响较小。不同煤矸石厚度情况下,煤矸石位于上层时累积入渗量最大,而位于中层时累积入渗量最小。与Philip方程相比,Kostiakov入渗模型可以更好地反映含有煤矸石土壤的累积入渗量变化过程。     

不同入渗水头条件下的Green-Ampt模型

在蓄水坑灌灌水时,蓄水坑内入渗水头的增加会改变入渗界面土壤结构性状,从而导致土壤水分入渗特性发生变化。为了能够模拟不同入渗水头作用下的入渗过程,该文在分析入渗水头对水分入渗影响的机制基础上,将入渗水头对入渗的影响归结为对概化饱和区导水率的影响,建立了能够模拟不同入渗水头对入渗影响的改进Green-Ampt模型。在室内进行了不同入渗水头入渗试验对改进后的Green-Ampt模型进行验证,结果表明不同入渗水头条件下不同时刻对应入渗率的Green-Ampt模型计算值和试验实测值吻合较好,改进的Green-Ampt模型可以有效地模拟不同入渗水头条件下的入渗过程。     

雅砻江-安宁河并流段水沙及养分空间差异分析

为了解人类活动影响下的流域泥沙及养分分布情况,以雅砻江及其一级支流安宁河为研究对象,选择雅砻江—安宁河并流段为研究区,沿河流纵向选取6个断面,并对断面垂向与横向进行含沙量及氮磷浓度的监测,分析不同流域水沙沿程变化及养分空间分布特征。结果表明:(1)安宁河含沙量整体大于雅砻江并流段,2条河流中下游的含沙量均大于上游,总体沿程增加。在泥沙断面垂向分布上,雅砻江无明显分层现象;安宁河分层现象明显,表现出底层＞表层＞中层的规律。在泥沙断面横向分布上,除安宁河中下游为左侧分布外,安宁河上游及雅砻江并流段均表现为右侧分布。雅砻江并流段泥沙断面均匀性总体优于安宁河。(2)雅砻江TN、TP整体均显著小于安宁河流域,且雅砻江—安宁河并流段氮磷空间分布在断面垂向和断面横向上均存在显著差异。(3)雅砻江并流段TN、TP浓度与含沙量呈线性正相关,其中断面横向拟合度优于断面垂向,且TN与含沙量的相关性高于TP;而安宁河则是断面垂向拟合度大于断面横向,TP与含沙量的相关性高于TN。     

Boundary conditions of morphodynamic processes in the Mura River in Slovenia

Many alpine gravel-bed rivers have been altered in the past due to human interventions. A typical transboundary alpine river in Central Europe flowing over Austria, Slovenia, Croatia and Hungary is the Mura River (length: 465 km, catchment area: 14,304 km²). The main problem of the river before leaving Austria is bed degradation (average 0.5 m from 1970 to 2000) as a combined consequence of river regulation works and the reduced sediment supply from the upstream reaches due to the construction of hydro power plants. River restoration measures for the river reach on the border between Austria and Slovenia (SLO–A Mura reach) were proposed in 2000 to support both ecological and flood protection purposes that apply the concept “of self-restoration”. In order to apply similar process-oriented restoration strategies in the Mura River downstream in Slovenia, we consider the potentials for self-forming river processes. We have analysed the sediment granulometry and morphology of the Mura River in Slovenia, and discussed morphodynamic processes to detect potential for the Mura River recovery into a more diverse morphological structure. The cross section area increased by 8% between 1979 and 2005 on average, mainly due to riverbed degradation. On average, the thalweg of the Mura riverbed in Slovenia had degraded by 0.28 m in the 1979–2007 period, with the highest degradation of 2.28 m in one cross section and some cross sections being stable. The high river degradation trend from the SLO–A Mura reach is slowly shifting to the downstream direction into the Mura River in Slovenia. Nevertheless, the clear downstream coarsening of river sediments turns into the normal trend of sediment fining in the Mura River reach in Slovenia. The “self-restoration” potential in the Mura River reach in Slovenia is larger than on the SLO–A Mura reach due to still active morphological fluvial processes. These processes can be enhanced by the inflow of fresh coarse sediments from the SLO–A Mura reach, where active measures for re-establishing sediment transport are under way. In the long term, this will not work as proposed, if no sediment inflow is re-established from the Mura headwaters in Austria.     

祁连山区不同尺寸双环入渗仪对比试验

设计7组不同内外径的双环入渗仪,在位于祁连山区的黑河上游平坦草地开展多次野外土壤入渗试验,对比分析双环入渗仪内外环尺寸对土壤入渗率和饱和导水率的影响。结果表明,双环入渗仪内径相同时,外径越大则稳定入渗率和饱和导水率越小;外径相同时,内径越小则稳定入渗率和饱和导水率越小。初始入渗率与双环入渗仪尺寸关系不显著,但稳定入渗率和饱和导水率与入渗仪缓冲指数呈显著负相关。综合考虑安装简便,用水条件,试验可靠等多方面因素,推荐山区使用内径20cm,外径40cm的双环入渗仪。