降雨强度对紫色土工程堆积体边坡稳定性的影响

以重庆市紫色土工程堆积体为研究对象,结合室内土壤物理力学性质分析和Geo-Studio 2012软件计算不同降雨事件下工程堆积体的最危险滑动面和边坡安全系数,定量分析水土保持措施对工程堆积体稳定性的作用。结果表明:土壤容重随着降雨强度的增大而减小,不同降雨条件下各个坡位土壤容重均表现为坡上坡中坡下;小雨、中雨、大雨条件下土壤含水率分别为17.05%、18.80%和21.92%,即土壤含水率随着降雨强度的增大而增大;不同坡位的土壤粘聚力和内摩擦角有所不同,土壤粘聚力大小依次为坡上坡中坡下,而内摩擦角无明显变化规律。不同降雨事件的最危险滑动面和边坡安全系数明显不同,小雨、中雨、大雨条件下边坡安全系数为1.806、1.355、1.243;挡墙和削坡可以有效地提高工程堆积体的稳定性,边坡安全系数分别提高8.42%和6.59%。研究结果为生产建设项目工程堆积体水土流失防治提供科学依据。     

极端降雨作用下陕北梯田边坡稳定性分析

为了研究在极端降雨作用下梯田边坡稳定性,同时探究土体内部重要参数随降雨入渗变化规律,进行了人工降雨作用下的梯田边坡的室内模型试验研究以及梯田边坡数值模拟分析。研究结果表明:在实施降雨的前2h,平均入渗百分率为65%,之后,入渗率由于地表径流的增加而随时间逐渐减少,一段时间(8h)之后,入渗率降到一个相对稳定值(25%);降雨入渗造成土体中含水率增加,致使梯田边坡的抗剪强度由于有效应力的减少及土体吸水软化而降低;降雨入渗影响下梯田边坡的滑动变形区为坡面以下0~1.0 m,变形量以坡面最大,从坡面到坡体深部逐渐减小,梯田边坡崩塌类型为冲蚀引起的局部浅层崩塌破坏;随着降雨的持续,梯田边坡安全系数不断减小,在降雨5h后安全系数ks1,梯田边坡发生垮塌。     

工程堆积体入渗特性及持水能力对降雨条件的响应

为探讨降雨对工程堆积体入渗特性及持水能力的影响,采用室内土壤基本物理性质分析及野外双环入渗方法,对不同降雨条件下工程堆积体入渗特性及持水能力的变化及影响因素进行研究。结果表明:工程堆积体土壤基本物理性质在不同降雨条件和坡位有较大差异,不同降雨条件下工程堆积体坡下的土壤容重大小表现为干旱(Ⅰ)小雨(Ⅱ)中雨(Ⅲ)大雨(Ⅳ);不同坡位工程堆积体的总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度大小表现为坡下坡中坡上。不同降雨条件下,初始入渗速率大小表现为干旱(Ⅰ)小雨(Ⅱ)大雨(Ⅳ)中雨(Ⅲ),其大小依次为8.91,5.52,3.96,3.25mm/min;稳定入渗率大小表现为干旱(Ⅰ)中雨(Ⅲ)小雨(Ⅱ)大雨(Ⅳ),其大小依次为4.40,1.45,1.32,0.53mm/min。不同降雨条件下工程堆积体坡下的最大有效库容大小表现为大雨(Ⅳ)小雨(Ⅱ)干旱(Ⅰ)中雨(Ⅲ),其大小依次为469.03,402.48,378.11,321.88t/hm2,中雨(Ⅲ)条件下工程堆积体在各坡位的田间持水量最大。工程堆积体的持水能力与总孔隙度、毛管孔隙度、入渗性能呈显著正相关关系,而与容重呈显著负相关关系。研究结果可为工程堆积体边坡水土流失防治提供重要科学依据。     

两种工程堆积体边坡模拟径流侵蚀对比研究

基于对重庆市城镇建设中工程堆积体野外调查结果,选择广泛存在的紫色土和黄沙壤工程堆积体为研究对象,采用野外实地放水冲刷试验,对比分析了不同土石比及坡度的工程堆积体边坡径流侵蚀过程。结果表明:(1)工程堆积体土壤入渗率随冲刷过程呈先快速减小、后逐渐稳定的变化趋势,且波动幅度大小随冲刷流量的不同出现差异,下垫面稳定入渗率均在0.4~1.7 mm min~(-1)之间。(2)不同下垫面堆积体产流率随冲刷时间均呈先增加后稳定的谷峰交织变化趋势且随放水流量增大而显著增强;在相同放水流量时,黄沙壤堆积体平均产流率最大可为紫色土堆积体的1.89倍。(3)不同下垫面堆积体径流含沙量随冲刷时间呈先增加后稳定的波动趋势;径流含沙量在不同流量条件下介于0.21~1278.49 g L~(-1);冲刷过程中坡面面蚀向沟蚀的转化对径流含沙量有显著影响,最大可增加13.73倍;堆积体坡面侵蚀过程存在突变期、活跃期和稳定期3个阶段,细沟发生的偶然性和随机性对产沙量波动贡献率最大。(4)工程堆积体在不同放水流量条件下侵蚀泥沙颗粒粒径分布差异性明显,紫色土堆积体最大侵蚀泥沙颗粒均大于黄沙壤堆积体。研究结果可为重庆市城镇建设工程堆积体新增水土流失量预测和植被生态恢复提供重要科学依据。     

不同土石比的工程堆积体边坡径流侵蚀过程

工程堆积体可在短时期内极大程度地改变原地貌地形、土壤和植被条件,使其在降雨径流作用下将发生严重土壤侵蚀,因此是生产建设项目区水土流失最为严重的地貌单元。该文采用土工试验方法及野外实地放水冲刷法研究不同物质来源和土石比的工程堆积体边坡物理性质、侵蚀动力及径流侵蚀过程。结果表明：1）2种松散工程堆积体的物质组成和入渗性能均较原土差异明显,其中黄沙壤工程堆积体以≤0.25mm颗粒为主,其颗粒变异系数为原土的1.2～2.0倍,稳定入渗率为原土1.70～4.07倍;而紫色土堆积体级配良好,颗粒变异系数是其原土的2.2倍,稳定入渗率为原土的7.02～11.59倍。2）各种工程堆积体边坡侵蚀动力学参数随放水流量变大而增加,黄沙壤工程堆积体边坡径流流速在0.155～0.318 m/s之间变化,径流剪切力变化在27.632～57.154 N/m2,土壤剥蚀率在0.337～77.071 g/(m2·s)之间;而紫色土工程堆积体边坡径流流速、剪切力和土壤剥蚀率分别在0.184～0.281 m/s,35.525～53.600 N/m2和1.445～61.910 g/(m2·s)。3）土石混合质边坡在产流9 min内存在不同程度突变或波动,在相同条件下边坡累积产流量均表现为偏土质>土石混合质,黄沙壤工程堆积体边坡累积产流量高于紫色土;而土石混合质边坡的产沙率呈连续性多峰多谷变化,边坡侵蚀沟壁土体崩塌脱落是造成产沙率波动的重要原因。该研究可为生产建设项目工程堆积体水土流失量预测和水土保持植物措施选择提供基本参数和技术支持。     

工程堆积体坡面径流水动力学参数及其相互关系

工程堆积体具有独特的土壤组成及复杂的下垫面条件,其土壤抗冲性极差,径流条件下堆积体陡坡坡面关键的水动力学参数及其相互关系亦表现出不同的特点,为探明工程堆积体坡面径流水动力学参数及其相互关系,该文采用30、40、50、60 L/min 4个流量,对24°、28°、32°共3个坡度的堆积体边坡(20 m×5 m标准监测小区)进行模拟放水冲刷试验,选取径流流速、水深、雷诺数、弗汝德数、径流阻力系数、水流剪切应力、径流功率等参数进行分析。结果表明:工程堆积体坡面侵蚀位置主要集中在坡面上部(0~10 m),侵蚀时段主要集中在产流后期(12~30 min);流速随坡度和流量的增大而增大,坡度对流速的影响大于流量;随着坡面流由层流向紊流、急流向缓流的过渡,坡面径流阻力系数随之增大;基于水流剪切应力和径流功率分别计算获得的工程堆积体坡面细沟侵蚀土壤可蚀性参数分别为2.63×10-2 s/m和0.1 s2/m2,对应的临界侵蚀径流功率为0.8 N/(m·s)。研究结果可为坡面措施的配置提供一定的理论支撑,也能为工程堆积体土壤侵蚀预报模型的建立提供部分基础参数。     

工程堆积体入渗特征及入渗模型适宜性评价

以重庆市城镇建设和交通枢纽工程形成的典型工程堆积体为研究对象,采用野外双环入渗法对工程堆积体入渗特征、影响因素及入渗模型适宜性进行研究,筛选重庆市典型工程堆积体最优入渗模型。结果表明:(1)工程堆积体初始入渗率可达23.20mm/min,随着入渗时间的延长,入渗速率逐渐降低,30min瞬时入渗率为2.38~11.32mm/min,稳定入渗率为1.81~9.05mm/min;(2)工程堆积体的初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率、30 min入渗率、60 min入渗率和渗透总量均表现为中等变异,变异系数为36.42%~57.49%;(3)工程堆积体初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率和渗透总量与容重和含水率均呈负相关关系,与总孔隙度呈正相关关系;稳定入渗率、平均入渗率和渗透总量与60~40,40~20,20~10,10~5mm碎石含量呈负相关关系,与5~2mm碎石含量呈正相关关系;(4)不同工程堆积体回归模型的拟合效果存在差异,其决定系数R2依次为Kastiakov模型(0.899)通用经验模型(0.893)Horton模型(0.870)Philip模型(0.867),Kastiakov模型拟合效果优于通用经验模型、Horton模型和Philip模型,可以较好地模拟和预测重庆市工程堆积体入渗过程和入渗能力。     

黄土边坡降雨入渗规律及其对边坡稳定性的影响

以位于青海西宁盆地的某黄土边坡为例,选取较为典型的3次天然降雨,研究了坡体土壤含水量变化和不同降雨历时、降雨强度下的降雨入渗规律,重点分析了降雨入渗对黄土边坡稳定性的影响。结果表明,降雨过程中黄土边坡土壤含水量逐渐增加,降雨结束后随着雨水的继续入渗和蒸发,含水量又逐渐减小;在相同的降雨历时条件下,降雨强度12.50 mm/h时边坡土壤含水量及入渗深度均较降雨强度4.28和0.88 mm/h时大,且坡脚处含水量的增加幅度略大于坡顶;边坡土壤含水量从12.74%增加到27.91%,黏聚力从23.47 kPa降低到9.93 kPa,边坡安全系数从1.67降低到1.31,坡顶和坡脚处的剪应力值分别增大了1.76和17.24 kPa,说明坡脚处应力集中现象与降雨入渗密切相关。     

黄丘区野外草被坡面土壤入渗参数变化规律与模拟研究

利用黄丘区第三副区野外坡面模拟降雨试验,研究了3种覆盖度(30%,60%,90%)和5种降雨强度(1,1.5,2,2.5,3mm/min)下15°草地坡面土壤入渗过程变化规律。结果表明:(1)土壤入渗率随着草被覆盖度和降雨强度的增加不断增大,草被覆盖度越大,土壤入渗率的增加效果越显著,土壤初始入渗率与降雨强度呈指数函数关系,土壤稳定入渗率与降雨强度呈幂函数关系。(2)土壤累积入渗量与降雨时间呈良好的幂函数关系,草被覆盖度越大,土壤累积入渗增量越明显,降雨强度对土壤累积入渗量的影响存在阶段性差异。(3)草被覆盖度的增加能明显提高土壤入渗系数,随雨强的增大,土壤入渗系数不断减小,自然草被覆盖度(60%)下,草被增加土壤入渗系数的有效降雨强度为1~1.5mm/min。(4)利用4个入渗模型对土壤入渗速率与降雨时间的关系进行拟合,研究结果表明Horton公式能较好的模拟该区土壤入渗过程。     

马尾松林地不同枯落物覆盖下土壤入渗特征

采用室内人工降雨模拟试验,在径流小区尺度上观测坡面产流过程,并用WatchDog1400土壤水分自动监测站观测土壤体积含水率变化过程,研究枯落物覆盖下坡面水分入渗特征。结果表明:(1)土壤入渗滞后时间随着枯落物覆盖量的增加而增大,在坡度上体现为10°5°;(2)土壤入渗率随雨强、枯落物覆盖量增加而增大,随坡度增大而减小;土壤储水量随覆盖量增加先增大后减小,在雨强方面体现为120 mm/h60 mm/h;(3)逐步回归结果表明,土壤入渗滞后时间、入渗率和储水量与枯落物覆盖量呈线性关系,滞后时间、入渗率与枯落物覆盖量呈一次函数正相关关系,储水量与覆盖量呈二次函数关系。研究结果可为低效林枯落物水源涵养功能研究提供依据。     

柏列氏白鬼伞的形态特征及菌丝生长特性研究

对柏列氏白鬼伞的形态特征及菌丝生长特性进行了研究，结果表明，其菌丝无锁状联合．能在人工培养基上形成菌核。菌丝生长的最适碳源为蔗糖，以硝酸铵为氮源时生长速度最快，以酵母膏和蛋白胨为氮源时生长速度一般，但长势最好。以pH7～8，温度35℃，料水比1：1．6～1：2．2为宜。在不同固体培养料中，菌丝生长速度和长势不仅与含氮量有关，也与透气性有关。     

生物脱氮除硫(S2-)菌株的分离和特征

采用选择性无机培养基从土壤中富集和分离筛选出一株既能脱氮又能除硫(S2-)的菌种(暂定名T 39)。研究结果表明,该菌种可以在以硫化物(S2-)作能源,以碳酸氢盐作碳源,以硝酸盐作氮源的无机培养基中生长;在培养基中添加少量酵母浸出膏可促进生长;其菌落圆形、湿润、浅黄;其细胞杆状,革兰氏染色阴性,无芽孢,单极生鞭毛,兼厌气,中温性,生长最适起始pH 6.5~7.5,最适温度25~30℃。该菌株16S rDNA序列与多株施氏假单胞菌(P seud om onas stutzeri)16S rDNA序列的同源性达到99%以上。     

解放闸灌域表层土壤中PCBs的残留分布特征

选取解放闸灌域为研究区域,于2015年9月采集灌域内49个表层土壤样品,分析7种PCBs单体的残留量及分布特征。结果表明,98%的土壤样品存在PCBs污染,Σ7PCBs的残留量介于ND^65.04 ng/g,平均残留量10.28 ng/g。各单体间以低氯代联苯为主,PCB47的残留量占主导地位,检出率高达96%。高氯代联苯含量偏低,检出率同样较低为43%。7种PCBs在不同种植作物、土质、灌溉条件下土壤中的残留存在差异。采用克里金法对研究区域Σ7PCBs的空间分布进行探讨,在西南到东北方向上呈现出由低到高的不均匀分布,且浓度向一侧逐渐减小,西南部略低于东北部。     

生物质颗粒燃料储藏理化特性变化规律

为分析生物质颗粒燃料在北方气候下是否可以长期储藏,以及不同储藏方式对颗粒燃料理化特性的影响规律,2011年3月至8月期间,针对北京地区气候,对玉米秸秆和木质2种颗粒燃料,以袋装、半封闭、露天3种储藏方式开展储藏试验。试验结果表明,2种颗粒在3种储存方式下机械耐久性都保持在94.46%以上,生物质颗粒燃料未出现发霉现象,全水分和堆积密度变化规律受气候变化规律相吻合。其中玉米颗粒和木质颗粒的露天状态储存时全水分极差（2.42%和2.55%）和颗粒密度极差最大（0.12 t/m3和1.297 t/m3）。灰分和挥发份保持则稳定状态初始状态。这为生物质颗粒燃料的安全储存提供理论依据。     

高压微射流均质对墨鱼汁生鲜面蒸煮及质构特性的影响

为提高墨鱼汁在食品加工业中的应用价值,将高压微射流均质处理后的墨鱼汁添加到生鲜面中,分析不同处理压力(0、40、80、120、160、200 MPa)对墨鱼汁粒径变化及墨鱼汁生鲜面蒸煮、质构特性的影响。结果表明,微射流最佳处理压力为120 MPa。该条件下,墨鱼汁粒径显著减小为101.20 nm(P<0.05),墨鱼汁生鲜面条最佳蒸煮时间为315 s,蒸煮断条率和蒸煮损失率分别降低至4.44%和4.98%,膨胀率增加至183.50%,硬度、咀嚼性分别达到642.37 g、176.84 g,感官评价综合得分为94.31。扫描电镜结果显示,微射流处理后墨鱼汁生鲜面结构变得更加均匀致密,孔隙相对减小,结构得到改善。综上,微射流可较好地改善墨鱼汁生鲜面的蒸煮特性和质构特性。本研究结果为墨鱼汁食品的开发提供了一定的理论依据。     

黄土丘陵沟壑区典型草被产流产沙特征及其影响因素

退耕还林还草是黄土高原水土流失重要治理措施之一。为探讨自然降雨条件下,不同种类草被种植对坡面产流产沙特征的影响,采用定位观测方法,基于罗玉沟水土保持监测站6种不同草被(小冠花、红豆草、沙打旺、紫花苜蓿、红三叶、鹰咀紫云英)覆盖坡面的野外观测数据,分析了不同降雨条件下各草被覆盖径流小区的产流产沙规律。结果表明：(1)各场次降雨中,小冠花覆盖下的坡面产流量及产沙量均较大,沙打旺和鹰咀紫云英覆盖坡面均较小;(2)除沙打旺和鹰咀紫云英以外的草被覆盖小区产流产沙量均与降雨量和最大降雨强度呈显著或极显著关系;(3)侵蚀性降水依据降雨量、降雨历时和最大降雨强度分为3种类型：Ⅰ雨型(降雨量大、降雨历时长、最大雨强大)、Ⅱ雨型(降雨量、降雨历时、最大雨强均居中)、Ⅲ雨型(降雨量较小、降雨历时短、最大雨强小)。6种草被在不同雨型下产流产沙特性不同,沙打旺和鹰咀紫云英覆盖坡面在不同雨型下产流量及产沙量均较少,小冠花覆盖坡面在不同雨型下产流量及产沙量均较大。综上,不同草被覆盖下的坡面产流产沙规律不尽相同,对不同降雨特征的响应程度也存在差异,小冠花覆盖小区的抗侵蚀能力较差;沙打旺和鹰咀紫云英覆盖小区的抗侵蚀能力...     

两种种植密度下施肥对冬小麦生物学性状及产量的影响

以土垫旱耕人为土为供试土壤，采用大田试验，研究半湿润农田生态系统两种种植密度下不同施肥处理对冬小麦生物学性状及子粒产量的影响。试验设两种种植密度:常规密度（播种量为150.0 kg/hm2）和低密度（播种量为90.0 kg/hm2）。常规密度设7个施肥处理，即不施肥（CK），单施磷肥（PN0），单施氮肥（P0N135）和在施P的基础上每公顷施N 45、90、135和180 kg（即PN45，PN90，PN135，PN180）；低密度施肥处理设不施肥（CK）、单施磷（PN0）、单施氮（P0N135）和氮磷配施（PN135）。结果表明，低密度时，CK处理分蘖数最低（每株平均3.2个），PN135分蘖数最高（每株平均6.9个）；常规密度时，仍以CK分蘖数最低（每株平均3.2个）， PN180分蘖数最大（每株平均6.8个）。低密度下，PN0和CK与P0N135和PN135间植株绿叶面积差异达显著水平（P0.05），以PN135绿叶面积最大，PN0绿叶面积最小；常规密度下，PN180绿叶面积最大，为80.7 cm2/单茎，PN0绿叶面积最小，为44.4 cm2/单茎。低密度时，CK旗叶面积最小，PN135旗叶面积最大；常规密度下，CK和PN0处理间旗叶面积差异不显著，但均极显著小于其它施肥处理（P0.01）。绿叶面积、旗叶面积与子粒产量呈极显著正相关，相关系数分别为0.875**和0.931**（n=11）。群体全生育期，叶面积指数和透光率呈相反的变化趋势，透光率最小值出现在开花期，叶面积指数最高值也出现在开花期，透光率和叶面积指数与子粒产量密切相关，相关系数分别为0.942**和0.954**（n=11）。低密度时，PN0与CK子粒产量极显著低于P0N135及PN135（P0.01）；常规密度时，以PN135处理子粒产量最高，为7605.1 kg/hm2。以上结果揭示，在评价施氮对冬小麦生物学性状及产量影响时，还应该考虑播种密度，密度较高时影响比较显著。综合考虑群体冠层特征和经济效益，本试验条件下，在施磷（100 kg/hm2）的基础上，以每公顷施氮135 kg比较适宜。     

PAM对土壤物理性状影响的试验研究及机理分析

通过试验模拟,研究了关中土娄土中施加聚丙烯酰胺(PAM)后对土壤基本物理性状的影响。结果表明,经PAM处理后,土壤水稳性团聚体含量均高于对照,在同一施用方式下,有随PAM浓度的加大其含量呈上升趋势。同时,PAM可有效降低土壤容重,增加土壤饱和含水量和田间持水量。研究结果还表明,PAM施用量过大时会降低土壤的渗透性。在试验研究的基础上对PAM的改土、保水机理进行了分析     

不同年限全量玉米秸秆还田对玉米生长发育及土壤理化性状的影响

试验以未进行秸秆还田(H0,对照)、连续3年秸秆还田(H3,2007—2010年)、连续6年秸秆还田(H6,2005—2010年)及连续9年秸秆还田(H9,2002—2010年)的连作玉米农田为对象,通过测定土壤理化性状及玉米根系发育和地上产量性状的变化,探索不同秸秆还田年限对不同层次土壤改良效应及作物生长响应机理。结果表明:随着玉米全量秸秆连续还田,耕层0~30 cm土层土壤有机质、全氮、全磷含量大幅增加,速效氮、速效钾显著增加,而速效磷养分变化幅度较小,表明秸秆还田能够有效改善土壤养分状况;20~50 cm土层土壤容重随着秸秆还田年限增加较对照显著下降,表现H9相似文献   

Relationship between granitic soil particle-size distribution and shrinkage properties based on multifractal method

The mechanical properties of granitic residual soils vary with depth due to changes in soil type and heterogeneity caused by weathering. The purpose of this study was to relate the spatial variation of particle-size distribution (PSD) of granitic soils with soil shrinkage parameters using multifractal theory. The heterogeneity of PSD and pedogenic processes were depicted in detail by multifractal dimensions. The PSD generally increased with the increase of profile depth in accordance with the variation of single fractal dimension (D) ranging from 2.45 to 2.65. The shrinkage limit was greatly influenced by the multifractal dimension parameters, including information dimension (D₁) and capacity dimension (D₀) (Adjusted R²=0.998, P < 0.01), and the maximum linear extensibility (κ_v) was determined by spectral width (△α) and bulk density, with the latter explaining 89% of the total variance of κ_v (P < 0.01). Soil shrinkage characteristic curve was fitted by the modified logistic model (R² > 0.97, root sum of squares < 0.1), and the water variation corresponding to the maximum change rate of linear extensibility was determined by the silt content (R²=0.81, P < 0.01). Overall, the shrinkage of granitic soils was primarily influenced by PSD and soil compactness.