径流条件下坡耕地侵蚀规律的研究

为确定径流条件下坡耕地的侵蚀规律,采用不同流量对10°及15°坡的坡耕地进行径流冲刷试验。试验结果表明:坡面土壤的产流量、产沙量随流量、坡度的增大而增加,但增加幅度不同,流量及坡度越小,坡面的减流减沙效应越显著;相同流量、相同坡度下,产流量呈先增加后趋于平稳的趋势,产沙量呈先增加后减少最后趋于稳定的趋势。     

农业耕作措施减沙的能量分析

从径流能量入手,在室内人工降雨试验的基础上,分析了坡面耕作措施对径流能量的削减作用。耕作措施可有效减少坡面产流、产沙,其径流能量消减率可达26.84%～51.58%,在径流能量传递过程中,3种耕作措施能量传递均小于对照,其中等高耕作对径流能量消减率最大,减沙作用与径流能量消减之间呈对数关系,耕作措施对径流能量的消减作用受雨强和坡度的影响,随雨强和坡度增大,消减作用减弱。     

林草措施调控坡面降雨径流输沙效应的初步研究

利用人工模拟降雨小区试验,分析了林地和草地2种生物措施在不同坡度、不同雨强下的径流调控和产沙机制。结果表明,产流时间和降雨强度之间存在幂函数关系,与单宽输沙率之间存在线性关系,单宽输沙率与单宽流量之间亦存在线性关系。并对2种措施的调控效应进行比较,草地措施的产流、产沙调控效应均优于林地措施。     

基于自动监测径流场的秸秆覆盖坡耕地产流产沙过程

设计了一个可用于坡面侵蚀过程研究的自动监测径流场,该径流场主要由6个径流小区和1套模拟降雨装置组成。采用德国UGT径流测量装置,实现地表径流的自动采样和记录。用设计的径流场对秸秆覆盖坡耕地的产流产沙过程进行了研究,结果表明相对于裸露地表,秸秆覆盖能明显降低各径流小区的产流率和产沙率,延缓产流增加趋势,减少产沙总量达54.5%~63.8%。因此,增加坡耕地土壤表面的秸秆覆盖量可有效避免产流在短时间内急剧增加,并能减少对土表的冲刷作用。     

复合坡度下雨水高效集蓄利用模式研究

通过复合坡面人工模拟降雨径流冲刷试验,研究了2种雨强下4种下垫面模式的坡面径流调控效应,从产流时间、侵蚀量、径流量以及泥沙含量等方面分析了径流调控的机理。结果表明:帕特草+PAM是一种理想的措施,其坡面径流量和侵蚀量均最小,较裸地对照(CK)分别提高了93.02%和98.13%,其次是帕特草+地孔,PAM+地孔;单纯在裸地上打地孔的坡面径流调控效果较裸地对照效果不明显。坡度对不同下垫面复合措施的影响甚微,而降雨强度对其影响却极为显著。坡面雨水的集蓄利用复合措施与水土保持综合治理模式改变了坡面的小地形状况,增加了植物(作物)覆盖度,加大了降水的入渗速率和数量,对黄土高原的水资源有效利用具有理论指导作用。     

土壤表面微形貌加工对红壤坡面侵蚀定量调控

为科学地量化分析和准确评估土壤表面微形貌加工整地措施对红壤丘陵区坡耕地的土壤侵蚀调控作用,以衡量土壤表面微形貌加工作业对云南省红壤丘陵区坡耕地的适用性和有效性,进行了人工模拟降雨(240 min,55 mm/h),在不同坡面坡度(7.5°,9.0°,12.0°和15.0°)条件的试验小区进行径流试验,将产流量、产沙量和产流时间作为关键参数进行了测定.研究结果表明,在不同坡度的坡面,与控制组(土壤表面无微坑)相比,经土壤表面微形貌加工作业后的地表均可明显延长产流时间、减少产流量和产沙量,产流时间最大可延长51.18%,产流量最多可减小43.04%,产沙量最多减小25.14%.本研究可为南方红壤丘陵区坡耕地水力侵蚀的防治提供新的方法和数据基础.     

不同坡度条件下的水土流失特征研究

近年来随着生产建设项目的扩增,济南市南部山区水土流失显著加剧。为保护济南泉水的重要补给区,亟需对南部山区水土流失特征及其治理措施进行深入研究。本研究基于济南市水文局济西水土保持监测实验站径流小区产流产沙数据,结合降雨、土壤和植被因素,对不同坡度下的水土流失特征进行系统分析。研究表明:(1)径流深和土壤侵蚀量随坡度增加而增大,最大值出现在2025°坡面;(2)不同坡度径流深均值与平均雨强具有明显相关性,径流深随降雨强度的增加而增大;土壤侵蚀量除与降雨特征有关外,同时受地表植被与土壤特征影响明显,土壤侵蚀量随降雨强度的增加而增大,随着植被覆盖度的增加而减少,通过坡面植物措施,水土流失程度明显减弱。     

坡面苜蓿蓄水保土效益试验研究

黄土高原坡面侵蚀极为严重,导致坡面土地的生产力严重下降.通过对不同坡度坡面苜蓿降雨产流产沙的观测,以坡面玉米和裸地为对照,分析了坡面苜蓿的蓄水保土效益,结果表明:坡面苜蓿耗水较强,土壤含水量低于裸地和玉米地,降雨后苜蓿地产流明显低于裸地,5°、10°和15°坡面其蓄水效益分别可达73.48%,71.43%,69.55%,同时坡面苜蓿根系能有效防止径流冲刷,暴雨形成的冲刷沟深度小于裸地,其保土效益在5°、10°和15°坡面上分别可达91.90%、84.96%和81.02%.坡面种植苜蓿可有效拦截降水,减少坡面冲刷.     

坡度和降雨强度对坡耕地入渗的影响

利用人工模拟降雨对黑龙江西部半干旱区坡耕地不同坡度和不同降雨强度下的土壤水分入渗规律进行了试验研究,采用产流历时和稳定入渗速率二项指标进行分析,发现随着地面坡度的增大,产流历时提前,稳定入渗速率逐渐减小,坡面产流历时与坡度呈对数函数关系,土壤稳渗速率与坡度呈幂函数关系;随着降雨强度的增大,产流历时提前,稳定入渗速率逐渐增大;坡面产流历时与降雨强度呈指数函数关系,土壤稳定入渗速率与降雨强度也呈指数关系。     

南方典型土壤坡面产流产沙过程对PAM的响应

采用室外人工模拟降雨试验方式,系统对比研究了2种聚丙烯酰胺(Polyacrylamide,PAM)配比方案(2 g/m~2和10 g/m~2,分别用PAM1200-2和PAM1200-10表示)在140 mm/h短时强降雨条件下对坡度为10°的南方红壤区4种不同典型岩性发育土壤坡面的产流、产沙过程的影响机制。结果表明:各坡面总产流量、单位采样时段径流系数、累积单位采样时段径流系数均有显著提升(p0.01),径流提升率由大到小依次为:第四纪红壤坡面、红砂岩红壤坡面、紫色土坡面、花岗岩红壤坡面;除花岗岩红壤坡面外,PAM1200-10的径流提升率均大于PAM1200-2,坡面产生稳流的时间由短到长依次为:第四纪红壤坡面(12 min)、红砂岩红壤坡面(15 min)、花岗岩红壤坡面(24 min)和紫色土坡面(24 min),2种PAM配比在提升坡面产流方面,无显著性差异;各坡面的总产沙量、单位采样时段泥沙质量浓度、单位采样时段泥沙量均显著降低(p0.01),2种PAM配比方式均以第四纪红壤坡面减沙率最为显著,其余不同配比的坡面减沙率略有不同,除紫色土坡面,PAM1200-10的减沙率均大于PAM1200-2;其中PAM1200-2的减沙率波动性较大,除紫色土坡面外,PAM1200-10配比的减沙率均较为平稳,在花岗岩红壤坡面,PAM1200-10与PAM1200-2相比,减沙成效显著(p0.01)。     

公路长大下坡路段对驾驶员心理的影响研究

以驾驶员心率变化与长大下坡线形指标的关系为研究对象,应用数理统计和数学建模等方面的理论方法为基础,建立了驾驶员心率路段线形指标间的回归模型,分析了长大下坡线形指标对驾驶员心理影响,为长大下坡路段的线形设计和现有危险长大下坡路段的改造提供参考。     

考虑土体结构性的库岸滑坡成因机制和力学特征分析

滑坡的成因机制和力学特征是指导滑坡防治策略的重要依据,在当前库岸滑坡仿真模拟中存在滑带土强度弱化假设不能反映土体的结构性损伤特征及未考虑变形参数同步弱化的问题,因而揭示的滑坡成因机制和力学特征失真。提出以应力水平代替塑性剪应变表征结构性损伤程度构建新的强度折减法,基于此分析了不同类型滑坡的渐进破坏过程、应力位移特征及稳定性衰减规律,揭示不同类型滑坡的成因机制,所得主要结论有:(1)推移式滑坡中部首先发生滑移导致上部土体失去支撑随之滑移并与之一起挤压下部土体,使下部土体剪切力增大明显进而产生较大剪切变形,最终形成整体剪切破坏面;因而推移式滑坡的主滑段在中部,牵引段在滑坡上部,抗滑段在滑坡下部;(2)牵引式滑坡中下部抗剪力不足以平衡剪切力率先滑移,使临近土体失去支撑抗滑力降低随之滑移,并依次迅速引发滑坡的"多米诺骨牌"式破坏,因而牵引式滑坡的主滑段在中下部,其上土体均为牵引段,其破坏面为剪切-拉剪-张拉复合型破坏面;(3)当发生一定剪切变形后,牵引式滑坡位移增长迅速并呈不可控态势,并由稳定迅速降低至失稳状态;而推移式滑坡则在发生较大剪切变形后长时间处于欠稳定状态,破坏前有较长的缓冲时间;(4)从灾害防治角度,推移式滑坡应注重"强腰",牵引式滑坡应注重"固脚"。     

地面坡度对滴灌水分入渗过程的影响

通过土箱模拟滴灌实验,研究了不同地面坡度下滴灌水分运移规律。结果表明,地面各方向湿润半径、滴头下湿润深度和最大湿润深度均与时间呈显著的幂函数关系;随着地面坡度的增大,地面顺坡方向湿润锋推进加快,逆坡方向及滴头处横坡方向湿润锋推进减缓,横坡方向最大湿润宽度也随着坡度的增大而减小;在纵剖面上随着地面坡度的增大,滴头下入渗深度逐渐减小,而最大入渗深度则逐渐增加,最大入渗深度的位置也距滴头越远;地表和纵剖面湿润范围的变化表明,与水平地面相比,整个湿润体随着地面坡度的增大明显向下坡方向偏移,且坡度越大,偏移距离越大,湿润体形状由对称的半椭球形向下坡大而上坡小的梨形变化。     

单一土层边坡抗滑稳定的影响因素分析

针对单一土层边坡,选取了边坡体坡度、土体材料的天然容重、凝聚力和内摩擦角四个主要影响因素,采用了Bishop的边坡稳定分析计算方法探讨了边坡的抗滑稳定安全系数在临水坡有水和无水状态下与每个因素之间的响应关系。研究结果表明:边坡抗滑安全系数与边坡系数、凝聚力和内摩擦角基本成正相关,而与土体容重成反比关系;四个因素中,边坡系数对安全系数影响最大,临水坡水位的高低对边坡稳定亦有较大的影响。该研究结果对实际工程具有现实的指导意义。     

自动挡车辆避免换挡循环的方法

通过车辆换挡过程的动力学分析,提出了换挡循环坡度范围的概念,指出了在特定换挡规律下产生换挡循环的必然性,最后结合动力学分析提出了一种避免换挡循环的方法。实践应用中证明,这种方法是可行的、可靠的。     

基于SRTM的地形因子提取方法研究

地形是影响土壤侵蚀的重要因子,在侵蚀估算模型中常用坡度和坡长（LS）来衡量,在大区域上常基于数字高程模型（DEM）提取。SRTM作为大区域尺度上质量高、易获取的高程数据,在全球土壤侵蚀评价中得到广泛应用。但现有地形因子提取算法要求高程和栅格单元的单位（通常为m）一致,需对SRTM进行坐标变换才能使用。针对大区域上SRTM坐标转换时间开销大的问题,提出了一种直接基于SRTM提取地形因子的算法（LSA-SRTM）。该算法利用地理坐标系下的经纬度信息计算栅格单元长度及单元坡长,结合最陡坡降策略获得坡度及流向,进而提取汇水面积,根据坡度设置坡度截断点,根据汇水面积阈值设置沟道截断点,经正、反遍历后获得累积坡长,采用CSLE的分段公式计算LS因子。以Himmelblau-Orlandini数学曲面、5个典型样区的1″SRTM作为数据源,将LSA-SRTM、投影坐标系下的LS算法（LSA-DEM）与手工测量的结果进行对比。LSA-SRTM方法与测量值在数学曲面和典型样区,坡长的R²分别为0.855 2、0.778 8、0.726 9、0.702 4、0.690 9、0.725...     

基于神经网络和粒子群算法产流量模型构建

为了研究坡面产流量与各影响因子间定量关系,分析野外多尺度人工径流小区实测数据,采用人工神经网络及粒子群算法,建立了坡面产流量预测模型,产流量与坡长、坡宽、坡度、前期土壤含水量间可采用二次抛物线关系进行描述,与植被覆盖度、降雨量间分别采用幂函数和线性函数进行描述.另外采用加权相对差距和法确定了产流量BP神经网络模型最优拓扑结构及网络参数,建立了产流量BP神经网络模型,该模型模拟值与实测相对误差在±20%以内,预测精度较高.同时基于产流量与各单因子定量关系,建立了产流量经验模型,采用粒子群算法推求了模型未知参数,该经验模型相对误差主要在±30%以内,其精度略逊于BP神经网络模型.     

巴东一中预应力锚索抗拔破坏试验

由于地质情况复杂，存在很多不确定因素，地质勘察资料不足以提供全部地层信息，而高边坡预应力锚索防护工程设计的可靠性直接影响到高边坡的安全和稳定，因而，为了达到设计的合理性，应结合地质勘察资料进行预应力锚索基本试验以确定最优的设计方案，达到安全、经济的目的。从预应力锚索基本试验着手，对如何进行试验准备，如何设定加卸荷载进行了深入讨论，并对试验结果进行了分析评价，确定了最优的锚索方案。     

修正的Hoek-Brown准则在岩质边坡中的应用

通过在特定的应力水平上,利用Roclab软件,将非线性的Hoek-Brown强度包线转化为与之相匹配的Mo-hr-Coulomb强度的等效粘聚力和内摩擦角,然后采用有限差分软件对一均质岩性边坡算例进行分析,并与传统的极限平衡法相比较,结果表明:非线性的Hoek-Brown强度准则能有效地应用于工程岩体的数值模拟。     

土质边坡稳定安全系数影响因素的

土质边坡稳定安全系数的计算值主要与采用的简化计算方法和土工参数有关。采用正交试验法计算分析了不同的计算方法、材料参数、水位及其相关荷载、地震作用等对边坡安全系数计算值的影响，进而对设计中的计算方法和材料参数提出了一些有益的建议，并提出了在工程运行管理中应尽量避免低水位或水位骤降情况的意见，为土石坝类工程的设计与运行管理提供了重要参考。