土壤固化剂集流面不同施工工艺比较

土壤固化剂以土壤为固结对象，具有就地取材、减少砂石量和节省工程造价等优点，在集雨工程特别是集流面建设中具有广阔的应用前景。该文在提出固化剂集流面施工工艺分类的基础上，阐述了干硬性－整体施工－固化剂浆液收光、干硬性－整体施工－自然收光、干硬性－砌块施工、塑性－整体施工－自然收光等4种不同施工工艺的技术要求。通过测定集流面的集流效率和粗糙系数，认为固化剂集流面的集流效率达到90％以上，表面粗糙系数在0.011～0.014之间。与混凝土集流面比较，固化剂集流面的建造成本可节约40％以上。试验结果表明：砌块施工工艺在未来固化剂集流面的发展应用中具有重要的地位和价值；单一用途的集流面应考虑塑性施工工艺；表面采用固化剂浆液收光有利于降低集流面的粗糙系数和表面干缩裂缝。     

坡面喷施高分子化合物集流效率的试验研究

基于西北地区黄土高原水土流失严重、地形复杂、外源材料运输困难的实际情况,提出坡面喷施高分子聚合物——土壤固化剂、沥青乳剂、有机硅树脂,以期提高其集流效率。通过室外人工降雨模拟试验,分析了坡面经3种材料处理后,在不同浓度,不同雨强下对产流时间、集流效率、土壤侵蚀量的影响。结果表明:3种材料处理的产流时间较对照提早1/3倍;集流效率平均为72.0%,连续降雨条件下为85%以上;土壤侵蚀量明显较对照降低;3种材料的集流效果顺序为:土壤固化剂>有机硅树脂>沥青乳剂。本研究对西北地区发展新型集雨材料及雨水集蓄利用新形式具有一定指导意义。     

密度和含水率对固化土无侧限抗压强度的影响

 为给修建土壤固化剂集流面的施工工艺提供科学依据,采用正交设计方法,对密度和含水率影响固化土强度的规律性进行试验研究。试验分析结果表明:密度对固化土强度的影响大于含水率;随着密度的增大,固化土的强度呈直线上升;在同一密度下含水率在最优含水率的80%±5%范围内时,固化土的强度达到最大。在实际施工过程中,建议尽可能的增加固化土的密度,压实度控制至少超过0.94;混合料的含水率控制在最优含水率的80%～90%之间。     

固化土集流面无侧限抗压强度影响因素研究

该文采用无侧限抗压强度作为反映指标，对影响固化土强度的剂量、龄期、密度、含水率、凝结时间和养护环境等主要因素进行研究，提出增强土壤固化剂集流面强度的措施。研究结果表明：固化剂集流面的剂量选择12％左右，养护龄期需要7 d以上，压实度控制在0.94以上。在同一密度下含水率为最优含水率的(80±5)%范围内时，固化土的强度达到最大。在混合料拌和好12 h内尽快完成施工。施工结束后，应立刻进行覆盖防蒸发处理，24 h后方可进行洒水或浸水养护。温度和湿度越高越有利于固化剂集流面强度的增长和外观的平整。     

塔里木河中下游河道整治方法之探讨

如何利用现有的常规方法在粉细沙河床上修建永久防洪护堤工程,因其工程造价过高致使社会难以承担;为此,提出采用斜向灌浆护坡新技术修建永久性防洪护堤。由于灌浆护坡具有抗冲强度中等、抗冲耐久性较好、施工快捷方便、造价低廉等优点,在粉细沙河床的河道治理工程中将具有广阔的应用前景。     

EN-1固化剂对土壤抗蚀性的影响

在土壤中应用高分子聚合物是改良土壤性质,提高土壤抗蚀能力的主要手段之一。该文以0-30cm和30-100cm土层的塿土和黄绵土为供试土壤,研究了EN-1固化剂的施用对土壤抗蚀性能的影响。利用土壤有机质含量、大于0.25mm的水稳性团聚体含量、水稳性团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和分形维数等指标计算土壤抗蚀性,对施用EN-1固化剂后的土壤抗蚀性能进行了定量评价。研究结果表明,EN-1固化剂对土壤抗蚀性的影响程度与固化剂掺量、土壤类型和土壤的取土层次有关,当EN-1固化剂在土壤中的掺量为0.15%(0-100cm塿土和0-30cm黄绵土)或0.20%(30-100cm黄绵土)时,土壤的抗蚀能力最强。试验结果为固化剂在黄土高原水土保持建设中的应用提供了理论指导。     

固化剂与糯米浆固化土的工程性能对比分析

[目的] 通过分别掺入离子固化剂、糯米浆对工业废料铁尾矿砂与黄土混合土进行固化试验,研究对比两种固化剂对目标土样的固化效果差异,为后续的工程应用及研究提供理论支持。[方法] 采用离子固化剂与糯米浆分别对目标混合土进行固化研究,通过干湿、冻融循环试验和自然风化试验对试件抗压强度的改变,综合评价两种固化剂对试件强度和耐久性的影响,并根据扫描电镜试验与比表面积试验测得孔隙结构对强度的影响。[结果] 掺入1.5%离子固化剂的混合土强度改善效果优于其他掺量的离子固化剂改良土,比素土提升50%强度;掺入10%糯米浆的混合土强度使素土强度增加110%。经过耐久性试验之后,掺入1.5%离子固化剂的混合土强度损失率更小,掺入10%糯米浆的混合土强度残余更高。[结论] 离子固化剂与糯米浆作为固化剂,均可提升土体材料的强度性能。糯米浆作为固化剂的固化效果优于离子固化剂。     

土壤固化剂及其水土保持应用研究进展

随着水土流失的加剧和生态环境的恶化,人们不断探索一些水土保持新技术、新材料和新方法,而土壤固化剂作为防治水土流失的一种化学措施应用前景广阔。本文阐述了土壤固化剂的类型特点、固化机理和固化性能,总结了土壤固化剂在水土保持中的应用现状,并指出其应用中存在的若干问题及研究方向,为土壤固化新材料的研发提供指导。     

高塬沟壑区雨水集流效率研究

通过6个径流小区对自然荒坡和道路场院的模拟对比试验,探索雨水集流场建设中的新材料、新工艺、新方法,为雨水集流场建设提供技术支撑。在模拟自然荒坡的3个径流小区中,无机防水剂1#和硅烷偶联剂对地表喷施处理后,集流效率明显高于对照;在模拟道路场院的3个径流小区中,无机防水剂4#+5kg/m²水泥和硅烷偶联剂+5kg/m²水泥对地表土壤掺混处理后,硅烷偶联剂+5kg/m²水泥集流效率明显高于对照。试验共筛选出了3种新材料,可用于雨水集流场建设。次降     

黄土高原梯田防旱抗旱措施研究进展

梯田是黄土高原的基本农田,在农业生产中发挥了重要作用,但干旱仍然是其优质、高产、高效的最大影响因素。根据黄土高原多年的梯田防旱抗旱实践和大量的试验研究资料,采取:合理修建梯田,为防旱抗旱做准备;广开水源,集流补灌;立体覆盖,抑制蒸发;增施有机肥料,以肥调水;合理耕作,增加土壤蓄水;应用抗旱品种和化学制剂,抓生物节水等措施,可提高降水的利用效率,实现高产稳产。     

有限元子域法分析土石混合介质的饱和导水率

在黄土高原水蚀风蚀交错地区,碎石的存在影响着土壤的水力学特性,因此研究土石混合介质的渗流运动对该地区的植被恢复建设具有重要的指导意义。虽然用有限元法分析地下水渗流的工作很多,但对土石混合介质而言,由于有限元法的解题规模迅速增加,其研究甚少。本模型采用子域法矩形单元,假定土石体中石块含量增加不影响土的孔隙率且石块不透水分析了土石混合介质中的渗流过程。结果表明,影响土石混合介质饱和导水率的主要因素是土石介质的含石率;石块的大小基本不影响混合介质饱和导水率;石块分布方式增加水流路径时,会影响混合介质饱和导水率。这一数值分析结论与土石体渗流问题的部分理论结果和试验结果吻合良好。本模型子域法计算效率高,结果较准确,可用于较大规模的土石混合介质渗流分析,还可推广用于土石混合介质的三维分析和多级子域法有限元技术以获得更大规模的解题效果。     

多点出流PVC材料径流小区建设

 径流小区是研究降雨一地表径流一土壤侵蚀规律的主要科研设施和方法。传统的径流小区使用混凝土建成,由边界墙、集流槽、集流桶组成。在建设过程中需要开挖边界墙基础榷,造成自然坡面的破坏或扰动,短时期内不能恢复到原始状态,影响观测的精度,研究和监测的工作效率低下,同时工程造价高,研究的成本很髙,很难实现特殊研究或监测的需要。所谓多点出流PVC(聚氯乙烯）材料径流小区,就是用PVC(聚氯乙烯）材料代替混凝土建筑小区边界和集流槽,降低建设成本,减少建设过程中对原始坡面的扰动,从而实现径流小区的即建即用,提髙工作效率;由原来的集流槽单点出流,改进为多点出流,在集流槽上多放置几个出流口,尽量多地消除集流槽汇流时间长导致的对小区实际出流时间的影响,提髙径流小区出流过程的观测精度。     

工程堆积体坡面植物篱的控蚀效果及其机制研究

工程堆积体极易产生水土流失,是生产建设项目水土流失防治的重点。为探明工程堆积体植物篱控蚀效果和机理,通过野外模拟径流冲刷试验,该文采用35、45、55 L/min 3种放水流量,对24°、28°、32°三种坡度的植物篱(H)及裸露对照小区(C)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,选取产沙率、径流含沙量、减沙量、径流挟沙力、剪切力、剥蚀率和径流功率等因子对堆积体坡面植物篱的控蚀效果及其机理进行分析。结果表明:堆积体侵蚀时间段集中在产流中后期(10~32 min),侵蚀位置主要在坡面中上段(0~10 m),植物篱具有10%~45%的减沙效益,其控蚀能力与冲刷历时之间存在二次函数的关系,临界时间随坡度和流量的增加而提前;植物篱坡面产流后期径流含沙量超过裸坡,这与其在侵蚀过程中的"源-汇"转变有关;植物篱可降低坡面土壤剥蚀率,提高坡面的临界剪切力和临界径流功率,能抑制细沟向坡面下部的发育,基于径流功率,其可蚀性参数(3.58 g/(N·m))大于对照坡面的可蚀性参数(2.83 g/(N·m))。研究结果可为坡面植物篱的合理利用提供一定的理论支撑,也能为工程堆积体措施条件下土壤侵蚀预报模型的建立提供部分参数支持。     

Redistribution process of precipitation in ecological restoration activity of Pinus sylvestris var. mongolica in Mu Us Sandy Land,China

Precipitation is the most important water resource in semi-arid regions of China. The redistribution of precipitation among atmospheric water, soil water and groundwater are related to the land surface afforested ecological system. The study took widely replanted Pinus sylvestris var. Mongolica (PSM) in Mu Us Sandy Land (MUSL) as a research object and monitored precipitation, soil moisture, sap flow, and deep soil recharge (DSR) to find out moisture distribution in shallow soil layers. Results showed that the restoration process of PSM in MUSL changed the distribution of precipitation, with part of it infiltrating downward as DSR and part of it being stored in the shallow soil. Consequently, evapotranspiration increased and DSR significantly decreased, resulting in up to 466.9 mm of precipitation returning to the atmosphere through evapotranspiration in 2016. Vegetation increased soil water storage (SWS) capacity, with maximum SWS in PSM plot and bare sandy land (BSL) being 260 mm and 197 mm per unit horizontal area, respectively in 2016. DSR decreased from 54% of precipitation in the BSL plot to 0.2% of precipitation in the PSM plot in 2016. A great portion of infiltrated water was stored in the PSM ecosystem, resulting in a time lag of infiltration to reach the deep soil layer, and the infiltration rate in the BSL plot was 11 times of that in the PSM plot. SWS decreased 16 mm and 7.6 mm per unit horizontal area over a one-year period (from March to October, non-freezing time) in 2017 and 2019, respectively. The PSM annual sap flow was maintained at a relatively constant level of 154 mm/yr. Through in-situ measurement and comparative analysis of the precipitation redistribution of the BSL plot and the PSM plot, we find that PSM can significantly reduce the shallow soil water storage and DSR. However, substantial reduction of shallow soil water storage and DSR is detrimental for the long-term development of PSM forest. Therefore, it is necessary to reduce PSM density to cut the water consumption by PSM per unit area, thus to augment the shallow SWS and DSR, which will be beneficial for the PSM to survive under extreme drought conditions in the future. This study helps us understand the role of precipitation-induced groundwater recharge in the process of vegetation restoration in semi-arid regions and explains the possible causes of PSM forest degradation.     

闽北地区水土流失动态变化及其驱动机制研究

应用GIS的空间分析技术和径流小区实测方法，对阅北1985—2000年水土流失动态变化及其驱动机制进行了研究。结果表明，闽北山高坡陡的地形地貌因子是易发生水土流失的基本原因；变率大且强度大的降水和格状冲刷力强的径流进一步加强了引发水土流失的潜在动力；植被的退化，人类不合理的土地利用活动又加剧了自然侵蚀，并引发了新的水土流失。采取积极合理的预防与治理措施，可以有效地防止和减少该区的水土流失。     

基于水量平衡的红壤丘岗坡地利用结构拟合

以集雨区水量平衡为基础,从分析坡地水文过程入手,以坡地不同生态系统雨水分配、降雨过程地表径流产量、径流过程的土壤及养分流失量为参数,以生产灌溉对集雨的要求、坡地不同生态系统对雨水侵蚀的承载力、坡地雨水运移过程对环境和区域洪涝灾害的影响为约束条件,拟合出红壤丘岗坡地农林复合生态系统构建适宜的土地利用结构:人工林占30%,人工草地占15%,果药茶园占30%,耕地占20%,自然保护区占5%。该用地比例(结构)既满足于地貌单元(集雨区)生态系统利用坡地集雨维持系统水循环平衡的要求,也满足于坡地农林复合生态系统的可持续性保护的要求。     

土壤侵蚀过程中坡面流水力学特性及侵蚀动力研究评述

土壤侵蚀动力过程是水流和土壤两者相互作用的复杂物理过程,而含沙水流是土壤侵蚀的主要动力,深入理解坡面流水力学特征及侵蚀动力是研究土壤侵蚀动力学规律的基础.本文从坡面流水力学特性及侵蚀动力,包括:流速、水深、流态、阻力规律以及坡面流的切应力、冲刷动力、运动能量等多方面对国内外关于土壤侵蚀动力过程研究进行了系统深入的评述,并探讨了研究中存在的问题,重点指出:坡面流作为三维、非恒定非均匀沿程变量流,流动形态千变万化,坡面状况较为复杂,其均匀流理论远不能真实反应自然界复杂地表状况下的水流水力学特性及其变化规律.开展复杂地表的水流运动过程、水力学参数变化规律及坡面侵蚀水动力过程研究是今后土壤侵蚀水动力学研究的重要方向,这对于深入了解土壤侵蚀水动力过程的内在机制、构建物理侵蚀模型具有重要的研究意义.