石漠化区岩-土与非岩-土界面土壤孔隙变异及入渗对干湿变化的响应

全球气候变化下土壤水分暴涨骤减愈加频繁和强烈,这对生态系统脆弱的喀斯特区石漠化适应性治理产生了严峻挑战。因此,探究干湿变化下土壤孔隙变异及入渗响应对石漠化区土壤水分补给及降雨径流调节具有重要意义。该研究采用原位圆盘入渗法研究了干湿条件下不同露石岩面形状岩-土界面和非岩-土界面土壤孔隙结构变异及水分入渗的响应。结果表明： 1）干旱条件下土壤孔隙大小及数量均大于湿润条件;干湿条件下岩-土界面土壤小（＜0.2 mm）、中孔隙（0.2～1.0 mm）数及体积比均大于非岩-土界面,大孔隙（＞1.0 mm）数及体积比则小于非岩-土界面;干湿变化下土壤孔隙数及体积比的平均变化幅度从高到低为小孔隙、中孔隙、大孔隙,土壤孔隙各参数平均变化幅度从高到低为非毛管孔隙度、毛管孔隙度、通气度、总孔隙度。2）干旱条件下土壤稳定入渗率和饱和导水率均大于湿润条件;随着水头压力的增加,岩-土界面和非岩-土界面土壤导水率逐渐增加,土壤稳定入渗率则呈现先减小后增大的趋势。3）干湿条件下各级土壤孔隙对入渗水流的贡献率均随孔隙减小而降低;非毛管孔隙度和大孔隙数对土壤入渗能力的影响最大。4）岩-土界面土壤孔隙及水分入渗等参数在干湿变化下的平均变化幅度均大于非岩-土界面。研究结果可为干湿变化下土壤孔隙变异引起的土壤水分补给及降雨径流调节能力变化的认识及石漠化的适应性治理提供科学依据。     

西南某水电站工程边坡软岩时效变形特性研究

以研究西南某大型水电站大坝在蓄水后的长期稳定性为背景，以室内饱水直剪流变试验为手段，系统地研究了坝区内高边坡软岩的流变特性。通过对所有流变曲线的分析，获得了长期强度参数，并建立了各种类型软岩和软弱结构面的时效本构方程，得出该区软岩在饱水状态下，长期强度参数较瞬时变形降低了约60％。结论表明该区软岩的时效变形很明显，这个特性是坝区多个开挖边坡可能沿软岩蠕滑拉裂破坏的潜在因素，表明其存在对边坡及未来的稳定性起主要的控制作用。     

某滑坡炭质软岩抗剪强度受含水量影响分析

通过对某滑坡其炭质软岩在不同含水量下进行大量的抗剪强度试验,得出抗剪强度与含水量的关系曲线,分析曲线变化特征。因物质成分决定其力学性质,故进一步对岩样进行X-射线分析,得到其矿物成分;同时进行红外吸收谱分析,得到其化学成份。从而从内因上解释曲线变化特征及阐述抗剪强度受含水量的影响。     

西南喀斯特地区不同岩面形态下岩面径流特征

[目的]研究自然降雨条件下不同岩面形态岩石的降雨产流特征，为深入了解喀斯特坡地降雨侵蚀规律提供科学依据。[方法]选取研究区内光滑、裂隙、溶穴和溶盘4种典型岩面形态的岩石为研究对象，采用野外径流小区原位观测的方法，对降雨后各种岩面形态下岩石产生的岩面径流进行监测。[结果](1) 4种岩面形态中，岩面径流系数表现为光滑(0.74)>溶盘(0.57)>溶穴(0.35)>裂隙(0.19),光滑岩面平均径流系数显著高于其他类型的岩面，径流系数分别为裂隙、溶盘和溶穴的3.89,2.11,1.30倍。(2)随着降雨等级的增大，不同岩面径流系数均呈增加趋势，在大雨及以上降雨事件下，4种岩面形态的径流系数存在显著差异。(3)降雨量是影响不同岩面径流深的主要降雨因子，导致岩面产流的降雨量临界值大小表现为裂隙(1.8 mm)>光滑(1.5 mm)>溶盘(1.1 mm)>溶穴(1.0 mm)。[结论]岩面形态和降雨量是影响岩面径流的主要因素；在裸岩广泛分布的喀斯特地区，岩面径流是坡面径流的重要组成，在水土流失防治中要考虑岩面径流的影响。     

石漠化山区露石岩面流对岩-土界面土壤氮磷淋溶与输入作用的研究

基岩出露的石漠化区露石岩面在承接降水（含穿透雨）后易形成岩面流，并携带岩面有机或无机物质输送至岩周土壤中，对岩-土界面土壤养分变化具有重要影响。为探明岩面流对岩-土界面土壤氮磷的淋溶与输入影响，选取基岩明显出露的休耕地（1年岩面流作用）、退耕灌草地（5年岩面流作用）和坡耕地（无/少岩面流作用）3种样地，并分别选择外凸、平直和内凹3种特殊的岩面形状，研究了距岩面不同水平距离及土层的岩-土界面及非岩-土界面土壤的全氮和全磷变化特征。结果表明：岩面流对0～10 cm表层岩-土界面土壤氮磷产生输入或淋溶作用，对10～20 cm层岩-土界面土壤氮磷作用不明显。不同岩面形状形成的岩面流对岩-土界面土壤氮磷的淋溶与输入作用强度依次为：内凹型>平直型>外凸型。其中，在1年岩面流作用的休耕地中，内凹型岩面形成的岩面流对岩-土界面土壤氮素的影响主要表现为淋溶，而平直型和外凸型岩面表现为输入作用；不同形状岩面流对岩-土界面土壤磷素的影响均表现为淋溶。然而，在植被生长较好的退耕灌草地中，5年岩面流作用下不同形状岩面流对岩-土界面土壤氮磷的影响主要表现为输入。研究结果可为深入认识出露岩石对喀斯特生态系统土壤特性的影响提供科学依据。     

多露石石漠化区岩面流对岩-土界面土壤的冲蚀效应

岩面流在基岩出露的喀斯特石漠化区普遍存在,其容易受岩面形状影响以汇聚或分散的方式对岩—土界面处土壤进行冲刷侵蚀,这是喀斯特石漠化区土壤侵蚀/漏失发生的重要物理过程。为分析不同岩面形状下岩面流对岩—土界面土壤颗粒分布的影响,揭示岩面流对岩—土界面土壤的冲蚀效应,选择具有典型石漠化特征的休耕地(1年岩面流冲刷作用),在其中选取3种典型岩面形状(平直型、外凸型和内凹型岩面)为研究对象,采用激光粒度仪分析法,分析距岩—土界面不同水平距离(0～2,2～4,4～6,6～8,8～10,20 cm)及不同土层(0—10,10—20 cm)处土壤的颗粒分布特征。结果表明：(1)不同岩面形状下岩面流对岩—土界面处土壤的冲蚀影响依次为内凹型>平直型>外凸型;内凹型岩—土界面处土壤中黏粒含量最低,外凸型岩—土界面处土壤中黏粒含量最高;(2)岩面流对岩—土界面土壤冲蚀作用主要集中在距岩—土界面水平距离0～2 cm范围内,在其范围内内凹型岩—土界面土壤的砂粒含量均显著高于外凸型和平直型,而在距岩—土界面其他水平距离处土壤颗粒分布情况无显著性差异;(3)在岩面流影响下岩—土界面土壤颗粒分形维数均值排序依...     

观音岩地区钙质砂(砾)岩溶蚀试验模拟研究

岩石的溶蚀对岩溶的产生至关重要,溶蚀机理及其影响因素的研究对于溶蚀现象解释必不可少.针对研究较少的钙质砂(砾)岩,采用试验模拟的方法,考虑了影响岩溶发育的影响因素去研究钙质砂(砾)岩的溶蚀特点.研究认为:钙质砂(砾)岩溶蚀速度缓慢;岩石样品的固有特性对岩溶发育有重要影响;岩样的状态因素不是溶蚀的控制性因素,钙质砂(砾)岩的溶蚀速率慢于同等条件下的碳酸盐岩.     

黄土坡面片蚀过程动力学机理试验研究

片蚀是坡面侵蚀演变的初始形态,揭示片蚀动力学机理,找出与片蚀关系最密切的水动力学参数对有效防治片蚀具有重要意义。该文采用人工模拟降雨方法,对黄土坡面片蚀过程动力学机理进行了研究,结果表明:1)一次降雨过程的黄土坡面片蚀模数对水动力学参数平均值响应关系的相关系数大小顺序为平均断面单位能量>平均水流功率>平均单位水流功率>平均水流切应力;2)降雨过程中黄土坡面片蚀率对水动力学参数瞬时值响应关系的相关系数大小顺序是断面单位能量>水流功率>单位水流功率>水流切应力;3)水流断面单位能量是与试验条件下黄土坡面片蚀动力学过程关系最密切的水动力学指标,是描述试验条件下片蚀动力学过程最好的动力学参数。试验条件下黄土坡面片蚀动力学过程的发生发展根源于坡面片蚀中水流断面单位能量的动力作用。     

炎热多雨条件下岩坡喷混植草试验研究

岩质边坡上植草护坡,是道路生态工程中的难点,涉及岩坡的可耕植性、植物选型和基材优化配比组合等关键技术研究.以洛湛铁路娄底段边坡为例,分析了铁路边坡的环境特点,对风化岩坡的可耕植性参数进行了试验研究.通过室内播种试验,由草种的根系生长及发芽率情况优选出适于护坡工程的最佳草种组合.通过室内正交试验,对于基材主要组成成份进行了强度影响因素大小的数理统计分析,得出在施工后一定时间内基于降雨周期的影响条件下所需采用的基材优化配比组合方案,从而可使基材强度值达到最大.最后通过厚层基材喷播、覆盖、后期管护等重点和难点技术的实施,保证了炎热多雨条件下岩坡喷混植草的成功.     

番茄-糯米复合香型保健饮料的工艺研究

以番茄和糯米为原料、优良根霉菌制作的甜酒曲和酿酒活性干酵母(ADY)为糖化发酵剂,进行了番茄-糯米复合香型保健饮料生产工艺的研究.通过对比试验确定了糯米最适浸泡和蒸煮条件为20℃水浸泡25h,蒸煮25min.正交试验结果表明,番茄和糯米的最佳配比为28,甜酒曲添加量为0.3%,酿酒ADY添加量0.4‰,28℃下糖化发酵70h.     

土石混合介质导气率变化特征试验

土壤中碎石的存在改变了土壤结构和孔隙分布,进而影响土壤通气性能。该文通过对碎石单粒径土石混合介质导气率变化特征研究,旨在探讨单粒径土石混合介质导气内在机理,为进一步研究复杂的野外土石混合介质的导气特性提供基础。为了研究土石混合介质中碎石对导气率的影响,该文通过试验研究,分析土壤颗粒小于2mm的样本(砂土、砂壤土、黏壤土)、碎石质量分数(10%、20%、30%、40%、50%)和碎石粒径(2～3、>3～5mm)对土石混合介质导气率的影响。结果表明:在土壤颗粒小于2mm的样本条件下,土壤导气率呈砂土>砂壤土>黏壤土;在相同碎石质量分数的土石混合介质中导气率呈砂壤土>砂土>黏壤土;碎石的存在改善黏壤土的导气性能,使黏壤土碎石混合介质的导气率大于黏壤土的导气率;降低了砂壤土和砂土的导气性能,且砂土的降低幅度远大于砂壤土;在砂壤土中碎石粒径2～3mm的导气率大于>3～5mm的导气率;在砂土中碎石质量分数30%之内,碎石粒径>3～5mm的导气率稍大于2～3mm的导气率,在40%则相反,但两种粒径下混合介质导气率差异不是很明显。     

5·12地震后灾区泥石流危险度增加系数评价

5.12地震不仅直接引发了大量的崩塌、滑坡,而且降低流域内岩土体的强度,使其更易于受到侵蚀,从而为泥石流的形成提供丰富的固体物质。灾区震后泥石流活动频繁,并造成了较大的损失。泥石流沟的危险度评价是进行灾后重建的必要条件。选择震后固体物质增加量、地震烈度和堰塞坝规模这3个重要参数,提出了基于泥石流设计流量的震后泥石流危险度增加系数的评价方法。该方法通过计算地震后新增加的固体物质方量与通过配方法计算出的一次泥石流冲出物总量的比值,该比值与地震烈度影响系数的乘积及堰塞体蓄水量以流域50年一遇的流量排泄所需要时间3项之和来表达地震后泥石流危险度增加量。经灾区9条典型泥石流沟谷的计算验证,该方法做为一种新的方法,可快速、准确地评价5.12地震后灾区泥石流危险度的增加情况。     

喀斯特坡耕地块石出露对土壤水分入渗的影响

块石出露是喀斯特石漠化地区典型的地貌景观特征之一。为探索喀斯特坡耕地中块石出露对土壤水分入渗的影响，通过野外人工模拟降雨试验，研究3个坡度（15°、20°、25°）、3个面积（小、中、大）、5种形状（斜条形、横条形、近圆形、三角形、竖条形）块石出露下的土壤水分入渗特征。结果表明：1）3种坡度下，各形状块石出露下和裸露坡的入渗率均随着坡度增加而减少。总体上，块石面积越小坡度越缓，入渗过程变化越平稳且入渗率高，块石面积越大坡度越陡，入渗过程变化波动大且入渗率低。2）初始、稳定、平均入渗率的最大值均出现在15°坡面，最小值均出现在25°坡面。总体上坡度和块石面积越大，土壤的稳定入渗率越高。3）与裸露坡面相比，块石出露下，15°、20°、25°坡度对入渗增量的贡献率为2.63%、20.88%、76.49%。小、中、大面积块石对入渗增量的贡献率为46.39%、32.88%、20.73%。形状对入渗增量的贡献率为31.50%（斜条形）>27.66%（横条形）>27.08%（近圆形）>10.81%（三角形）>4.36%（竖条形）。4）3种模型的拟合结果，裸露坡拟合度最高，均大于0.89，而斜条形块石拟合度都最低，均为0.60左右。Horton模型的拟合度最好，Kostiakov模型的拟合度良好，Philip模型的拟合度一般，故Horton模型更适用于喀斯特坡耕地不同块石出露下土壤水分入渗过程的拟合。研究结果有助于了解喀斯特坡耕地块石出露下的土壤水分入渗特征，促进农业水土资源的管理保护和利用，为该区水土流失和石漠化工程治理提供借鉴。     

田间含碎石土壤水分入渗及再分布试验研究

为探明碎石存在于田问土壤中如何改变土壤水分运移通道、影响土壤水分运动,揭示田间含碎石土壤水分运动的复杂过程,采用便携式针头降雨器在铜川崾岘梁修建的临时小区进行模拟降雨实验,测定含碎石浅层土体的入渗和水分再分布过程.采用土壤水分运动通量法计算浅层土体不同深度各截面面积的水量在雨后不同时间段的变化,分析含碎石土壤再分布特征及碎石含量对浅层土体入渗和水分再分布的影响.结果表明:碎石有利于田间浅层土壤入渗和蓄存;室内较田问测定的含碎石土壤入渗率小一个数量级以上;降雨后较短时段,碎石含量相对高的林地小区的浅层土体水分在降雨停止后呈增加趋势.表现了蓄水过程,碎石含量较低的撂荒地则表现了释水过程;降雨后较长时段,多数小区浅层土体(0-30 cm)水量变化呈现了"排水一存储交换一排水"过程,少数小区仅呈现了"排水"过程;雨后16 h左右的土体各截面面积的水量与碎石含量呈现了以直线y=0.4873为轴对称的递增和递减的指数为1/2的幂函数关系,说明碎石对黄土区典型土石区土体水分运动具有促进和阻滞双面影响.本文的研究结果可为含碎石土壤的水分利用及水分循环提供参考.     

风化作用对沟谷型泥石流发育环境的影响研究

地质条件是泥石流发育环境的三大条件之一,其主要作用是为泥石流提供固体物源。风化作用对产生泥石流固体物源的影响很大。以岩石的坚固系数为基础,研究了物理及化学风化对形成泥石流固体物源的影响。研究结果表明:(1)物理风化是形成泥石流物源的主要原因,冰劈作用往往造成强烈的物理风化,有利于泥石流的发育(2)化学风化不直接提供固体物源,但碳酸根离子的存在使化学风化不利于泥石流的发育。研究得出岩石坚固系数的物理风化和化学风化修正方法,最终得到形成泥石流的地质因子。形成泥石流的地质因子在汶川地震影响区内判别泥石流的暴发与否的应用研究中取得了较好的结果。     

基于物源数量的泥石流危险性评估——以都江堰白沙河为例

汶川地震通过诱发滑坡和崩塌产生大量松散固体物质促进了泥石流的暴发,且大多数地震次生泥石流为超大规模,对地震灾后重建造成严重威胁。从区域上进行泥石流灾害危险性评估是目前地震灾区恢复重建和区域经济发展所必须而又紧迫的工作。通过对地震次生泥石流形成条件的分析,提出了一种基于泥石流物源数量,并结合遥感及GIS技术的泥石流危险性快速评估方法。通过在都江堰白沙河59个小流域的应用证明,评估结果与实际灾害情况较吻合,能够为地震灾区泥石流防灾减灾提供参考。此方法适用于地震灾区在短时间内物源突然富集的流域,并且受到遥感图像精度的影响,同时也具有一定时限性,需要根据遥感图像进行周期性更新。此方法能对地震灾区大区域泥石流危险性进行快速评估分级,尤其适用于野外调查无法开展的河流上游区域的泥石流评估。     

土石混合介质水分入渗特性试验研究

土壤中碎石的存在改变了土壤结构和土壤水分运动规律.为研究碎石含量和碎石粒径对土石混合介质水分入渗特性的影响.利用垂直一维积水入渗试验资料对其进行分析.结果表明:土石混合介质的累积入渗量和湿润锋推进速度均小于细土,碎石含量对累积入渗量和湿润锋的影响存在一个转折点.该转折点因粒级不同而不同;碎石含量对含水量剖面的影响表现为含水量随含石量增加而下降;碎石粒径只对混合介质本身的物理特性有影响,对水分入渗无明显影响.     

西藏樟木沟泥石流成因分析及综合评判

樟木沟泥石流对西藏地区唯一的国家一类陆路通商口岸——樟木口岸具有较大威胁,为合理制定泥石流防治方案,在研究樟木沟泥石流形成条件和动力学特性的基础上,分别采用数量化综合评判方法和模糊数学综合评判方法对该泥石流沟的易发程度进行了评价。综合评判结果显示,樟木沟为一条轻度易发泥石流沟,但有偏向中度易发泥石流的倾向。此外,对沟道断面清水流量的监测结果表明,樟木沟内常年流水是樟木镇松散层内地下水的主要补给源,对樟木滑坡群稳定性有不利影响。     

基于Barton-Bandis准则下水力驱动型岩质边坡的稳定性分析

为了将水力作用下岩质边坡稳定性的评价方法与Barton-Bandis非线性破坏准则相结合,探讨了Barton-Bandis准则参数到Mohr-Coulomb准则参数转换的两种常用方法,并推导出了不同计算方法下边坡抗滑稳定性的表达式,然后进行算例分析。结果表明:直接利用J_RC-J_CS模型计算水力作用下边坡的稳定性是可行的;且在单因素影响下,边坡抗滑稳定性系数与裂隙水深h、坡高H和层面倾角α呈负相关,可分别用线性函数、幂函数来描述,而与J_CS,J_RC和φ_b呈正相关,可分别用对数、指数方程来描述;对于裂隙水深h而言,其对等效c,φ值的影响恰好相反,但均可用线性函数拟合,而临界裂隙水深h_cr与J_CS和J_RC的关系分别符合对数、指数特征。     

黄陵煤矿采煤中弃矸流失及其防护工程设计

黄陵煤矿在建设和采煤期间大量排弃矸石,渣和破坏森林植被,将可能产生严重的水土流失,根据设计暴雨洪水分析,设计了两座拦矸坝和两座拦矸堰及其它防护设施,以控制弃矸流失,保护矿区生态环境。