隧道弃渣颗粒粒径对泥石流起动的控制作用——以兰州市烂泥沟为例

泥石流物源中的颗粒级配直接影响泥石流的形成机理和起动模式,是泥石流治理工程设计时需要明确的重要参数。隧道开挖形成的弃渣不同于原沟床的泥石流物质,通过对兰州市烂泥沟隧道弃渣和原沟床泥石流物质的颗粒级配、孔隙度、透水性能的差异对比,探讨了隧道弃渣颗粒级配对泥石流起动的影响。研究表明,隧道弃渣松散无黏结,粒径变化范围主要在0.075~60 mm之间,其中>2 mm的砾石级颗粒占总渣量的80.49%~85.07%,平均粒径为8.27 mm,以砾石级为主,黏粒物质几乎没有。隧道弃渣颗粒渗透系数是原沟床泥石流物质的36倍,具有极高渗透性,遭遇一般降水难以起动弃渣堆形成泥石流。结合研究区地质环境特点,构建了隧道弃渣诱发或加剧泥石流的起动模式,据此提出了隧道弃渣诱发或加剧泥石流的治理需按3个阶段进行。     

水土保持功能服务价值评价指标体系构建

水土保持功能直接关系到人类福祉,对其进行合理有效的分析和评估,有助于人类对自然生态系统的可持续开发与利用,从而实现生态系统的可持续管理。根据《中华人民共和国水土保持法》内容,基于水土保持功能的定义,从保护水土资源功能、防灾减灾功能、改善生态功能及促进社会进步功能等四个方面提出了二、三级功能评价指标,以期建立适合中国范围的水土保持功能服务价值评价指标体系,为测算年度全国水土保持功能服务价值和政府生态补偿工作提供参考。     

生物质炭对磺胺类抗生素在坡耕地紫色土中吸附-解吸及淋溶过程的影响

吸附–解吸是影响抗生素类污染物在土壤中迁移转化及生物有效性的重要过程,本文以川中丘陵区坡耕地紫色土为研究对象,通过批量平衡实验和柱实验研究生物质炭施用(投加量0(B0)、39.75 t/hm~2(B1)和198.75 t/hm~2(B2))及田间老化作用(夏季干湿交替)对3种典型磺胺类抗生素(磺胺嘧啶(SD)、磺胺二甲基嘧啶(SM2)及磺胺甲恶唑(SMZ))在紫色土中的吸附–解吸和淋溶行为的影响。结果表明:在几种处理中,3种磺胺类抗生素吸附强弱的顺序都表现为SDSMZSM2;与B0处理相比,添加生物质炭能增加土壤对3种抗生素的吸附能力,其中SM2的吸附显著增加(P0.05),但这种促进作用在经过老化过程后有所减弱。在解吸过程中,3种抗生素的Freundlich常数Kf大小顺序为SDSMZSM2,表明SD在土壤中吸附容量最大且不易解吸,其次是SMZ和SM2;相应的迟滞系数H大小顺序为SDSMZSM2,与Freundlich常数n值趋势一致,表明紫色土对SD亲和力最强,解吸最难,而SM2则解吸最易,可逆性最强。与B0处理土柱相比,3种磺胺抗生素在B1处理土柱中迁移更慢。     

基于~(137)Cs本底值计算模型和地理加权回归克里格对~(137)Cs本底值空间分布的预测

~(137)Cs示踪技术是土壤侵蚀研究的一种重要方法,目前已得到广泛应用。准确的~(137)Cs本底值是运用该技术开展研究的基础。为了获取区域高空间分辨率~(137)Cs本底值数据,作者基于147个气象站点的实测数据和WallingHe的~(137)Cs本底值计算模型,运用主成分分析(PCA)和地理加权回归克里格(GWRK)相结合的方法,预测四川省~(137)Cs本底值的空间分布。结果表明:1)应用PCA法可在保留大部分原始信息的同时,有效地消除变量间的多重共线性,为后续的回归分析与空间插值奠定基础;2)GWRK插值法综合考虑了降水、空间位置等多个影响因素及其对~(137)Cs本底值影响的空间非平稳性,相对于传统的普通克里格和全局回归克里格插值法具有更高的预测精度,且较准确地表达局部区域~(137)Cs本底值空间分布的细节信息;3)以实测数据为基础、基于GIS技术的空间插值方法是获取区域高分辨率~(137)Cs本底值空间数据的可行途径。本研究有效地揭示~(137)Cs本底值的空间分布规律及不同因素对其影响,为运用~(137)Cs示踪技术开展土壤侵蚀研究、水土流失治理等工作提供基础数据和技术支持。     

水平沟整地措施对黄土丘陵区草原土壤水分动态平衡的影响

三峡水库消落带是库区水域与周边陆地环境的关键过渡地带,周期性反季节干湿交替使其具有强烈的物质交换特征。辨析消落带泥沙及其吸附的颗粒态磷的来源对消落带土壤污染防治和环境效应评估以及三峡水环境保护具有重要意义。以三峡库区汝溪河支流不同高程（145～155、>155～165、>165～175 m）消落带为研究对象,运用复合指纹技术查明,消落带泥沙中颗粒态磷的主要来源是长江干流悬移质和汝溪河上游悬移质。淹水期间长江干流江水顶托引起的泥沙沉积是颗粒态磷的主要来源,在>165～175 m高程带对颗粒态磷的贡献达到最大（54.5%）。雨季初期支流上游悬移质对145～155 m高程消落带的颗粒态磷贡献最大（51.6%）,而随高程的增加贡献率减少。消落带上方的土壤侵蚀产沙主要堆积在>155～165和>165～175 m高程范围内,导致消落带上方土壤对泥沙和颗粒态磷的贡献率都随高程的增加而增加。     

模拟降雨条件下不同砾石含量工程边坡土壤侵蚀及水动力学特征

[目的]探究砾石含量对急陡工程边坡土壤侵蚀及流水力学特征的影响。[方法]采用室内模拟降雨试验和人工制备土壤等方法,研究了在3种降雨强度(40,60,80 mm/h),5种砾石含量(3%,15%,35%,55%,75%)条件下50°工程边坡土壤侵蚀率变化特征以及土壤侵蚀率与各水动力学参数的关系。[结果]①40,60,80 mm/h雨强下,各砾石含量坡面径流率较土质坡面分别减少了10.1%～55.9%,13.9%～41.9%,19.6%～47.7%;径流剪切力、径流功率、过水断面单位能分别与砾石含量呈显著递减的线性函数、指数函数、幂函数关系。②坡面侵蚀率随着砾石含量的增加而减小,不同试验雨强下侵蚀率大小及变化过程具有明显差异。当雨强为40 mm/h时,坡面整体产沙率较低,随降雨过程整体呈现出缓慢增加的趋势;当雨强为60 mm/h时,不同砾石含量下侵蚀率迅速增加后呈波浪式缓慢上升或平稳下降的趋势;当雨强为80 mm/h时,砾石含量为3%条件下,坡面侵蚀率迅速增长后增速降低,当砾石含量大于15%时,边坡侵蚀率达到峰值后均开始缓慢下降。③工程边坡土壤侵蚀率与径流率、径流剪切力、径流功率、过水断面单位能均呈显著线性函数、对数函数、幂函数关系。[结论]工程边坡土壤中的砾石具有抗侵蚀作用,随着砾石含量的增多,坡面土壤侵蚀量和各水动力学参数均明显降低。     

雨季不同时段蒋家沟泥石流侵蚀产沙特征的分析

根据雨季不同时段,降雨入渗后的土壤含水状况观测以及泉水季节性变化,详细分析了蒋家沟1987-2001年雨季不同时段的167场泥石流侵蚀产沙的特点。结果表明:在雨季中期(7-8月),无论是泥石流暴发频率、产沙量还是规模都是最高值,分别占总样本的70.65%和占总产沙量的78.88%。雨季初期(5-6月)和雨季后期(9-10月)的泥石流,分别占总产沙量的16.16%和4.97%。雨季初期5月的雨沙比(R/s,mm/万m3)高达82.26,6月为3.49;而雨季中期的7月R/s仅为1.32,8月为1.67。这一研究可提高雨季不同时段泥石流降水警戒值确定的精度。     

区域土壤侵蚀遥感与核素示踪联合评价技术

土壤侵蚀遥感调查具有宏观、快速、信息量大等优点,但是实际应用中有3大制约因素：1）廉价高分辨率影像的获取;2）科学准确的判读和解译方法;3）成熟的土壤侵蚀评价模型或系统的观测数据。我国普遍缺乏土壤侵蚀评价模型和长期观测数据,技术问题比较突出。土壤侵蚀遥感调查中,采用经验分级指标法得出土壤侵蚀现状或强度,影响了土壤侵蚀评价的精度、准确性和应用范围。利用土壤侵蚀核素示踪技术测算不同土地利用单元的土壤侵蚀量,能够突破了遥感土壤侵蚀调查依赖模型和观测数据的限制,实现土壤侵蚀评价的宏观与微观、点与面、估算与实测的结合,为区域土壤侵蚀快速评价提供一条高效途径。     

不同植物组合对水体氮磷的去除效果

于2017年4月选用三峡库区常见的浮萍、金鱼藻、睡莲、茭白、黄花鸢尾5种水生植物,设置3种氮磷浓度水池,开展不同类型水生植物组合去除氮磷效果的试验。结果表明:在3种供试浓度下,浮萍+茭白组合去除氮磷的效果均高于其他组合。高浓度下总氮(TN)、总磷(TP)去除量为浮萍+茭白(1.781、0.538 mg·L^-1)>睡莲+黄花鸢尾(1.073、0.524 mg·L^-1)>金鱼藻+黄花鸢尾(0.696、0.382 mg·L^-1),中浓度下TN、TP去除量为浮萍+茭白(3.628、0.879 mg·L^-1)>金鱼藻+黄花鸢尾(1.086、0.454 mg·L^-1)>睡莲+黄花鸢尾(1.011、0.400 mg·L^-1),低浓度下TN、TP去除量为浮萍+茭白(1.914、0.585 mg·L^-1)>金鱼藻+黄花鸢尾(0.966、0.437 mg·L^-1)>睡莲+黄花鸢尾(0.967、0.386 mg·L^-1)。     

金沙江干热河谷冲沟发育区不同部位土壤水分的时空变化特征

【目的】为了研究干热河谷冲沟不同部位(集水区、沟头和沟床)土壤水分时空变化特征。【方法】基于元谋干热河谷典型冲沟不同部位土壤水分的长期监测,分析冲沟不同部位土壤水分(10~100 cm)时空变化特征。【结果】(1)冲沟不同部位土壤平均含水量随时间变化可划分为土壤水分消耗期(2-6月)、土壤水分积累期(7-10月)和土壤水分消退期(11-12月)等3个变化阶段;冲沟不同部位不同深度土壤水分年内变化特征不同,其中集水区20、30和40 cm土层,土壤水分年内分配差异不明显,其他部位不同深度土壤水分均表现明显的干湿季变化。(2)冲沟不同部位年内土壤水分含量及变异系数随着土层深度的增加均表现出先减小后增加的分布特征,其中40~60 cm土层土壤水分变异系数较低且土壤水分亏损表现明显,表明表层(10~30 cm)和深层(60~100 cm)土壤水分年内含量高且分配不均,而中间(30~60 cm)土层土壤水分含量相对较少且分配相对均匀。(3)不同深度的土壤水分日变异系数表明,集水区和沟床在干季,不同深度土层间土壤水分差异较小,雨季差异较大,分配不均,而沟头土壤水分在春季土壤水分分配较均匀,其他时间均出现分配不均现象;冲沟不同部位土壤水分含量差异显著,表现为沟头(9.98%)沟床(9.65%)集水区(6.64%)。【结论】在进行植被恢复时,应该考虑冲沟不同部位、季节性以及剖面土壤水分变化规律,因时因地进行植被恢复。