梯形消能墩组合式台阶消能工水力特性

为了提高溢洪道的消能效果,降低台阶面负压,该研究对其提出了消能墩与台阶组合的布置形式,在台阶凸角处布置梯形消能墩。通过模型试验与数值模拟的方法,研究单排布置与单排交错布置下组合式台阶消能工的流态、流速、压强和消能率,并与传统台阶消能工的水力特性对比。结果表明,组合式台阶消能工与传统台阶消能工水流流态基本相同,在凸角布置消能墩产生雍水作用,水流更为平缓;在靠近台阶水面位置,组合式台阶消能工水流流速相较于传统台阶消能工降低5%,并且各体型台阶消能工断面流速遵循底层小,表层大的规律;组合式台阶消能工的台阶水平面与竖直面在靠近凸角附近存在负压,且相较于传统台阶消能工在竖直面上负压范围缩小60%～70%;相对临界水深由0.714增大到1.486时,组合式台阶消能工较传统消能工消能率下降幅度小,且在相对水深较大的情况下消能率仍可达到70％以上,具有更好的消能特性,可为台阶溢洪道的相关工程提供参考依据。     

治沟骨干工程台阶式泄水建筑物的消能防冲研究

进行了可用于治沟骨干坝的3种不同坡度的台阶式泄水建筑物的模型试验。结果表明,在跌落水流时,消力池跃前断面单位能量随斜坡变陡和相对坝高Hdam/yc增加而增大,但当Hdam/yc增加到某一值后,逐渐趋于平缓。消力池跃前断面底部压力yp与堰上临界水深yc呈现正比线性相关,yp大小与台阶个数N无关。比较跃前断面压力修正系数λ>1和λ=1时的消能率,当Hdam/yc=10左右时,其消能率相对误差可达7%左右,但当Hdam/yc≥70时,其相对误差则降至1%。试验结果也同时显示出λ与yp/y1同样有着很好的线性关系,其相关系数r=0.99999。     

一种泥石流拦砍坝溢流口的防冲设施

本文介绍的是四川省黑水县芦花沟泥石流拦砂坝溢流口防止冲刷的一种钢件结构设施。其结构型式是:在拦砂坝溢流口下游侧底面与下游坝体垂直临空面交接处,用8-10毫米的钢板作成,伸出下游临空面59厘米,高出溢流口底面10-15厘米的钢件,用φ25毫米的螺纹钢筋焊接后,再在坝体溢流口浇筑50厘米厚的200号钢筋混凝土,使其与拦砂坝衔接成整体。有这种设施的溢流口,能拦蓄一层泥石流,起消能和缓冲作用。在后来的泥石流过坝时,将泥石流对坝体溢流口直接的冲刷、摩擦、碰撞和淘蚀作用的外力,变成泥石流内部的石磨石、砂磨砂的内力,从而保护拦砂坝溢流口不被过坝泥石流所破坏。     

透水型防沙坝拦截裹挟树木泥石流的性能

在泥石流易发区的小流域沟壑治理中,设计修建透水型防沙坝,快速形成堵截的功能。而拦截功能,主要取决于透水断面建材的净间距(L)和泥石流中石砾的最大粒径(dmax)之比,建议设计参数取1.0≤L/dmax≤1.5。在发生泥石流时,当大量的树木常裹挟于泥石流中,难以忽略流动树木对拦截功能的影响。2009年日本学者进行了透水型防沙坝拦截裹挟树木的泥石流试验。其研究结论是:泥石流拦截率的提高,与LV/dmax密切相关。木材堆积率在10%以下,拦截率表现离散。伴随LV/dmax的增大,其离散度有变大的趋势,木材堆积率的拦截率影响变大。此项研究对于我国研究防御同类泥石流,具有借鉴作用。     

无混凝土基础透水防砂坝的开发试验

由于抗滑力和水流冲击致使坝体基础遭受破坏，对此研制了钢管式无混凝土基础透水防砂坝，并进行了静态拉伸试验，对水道上的泥石流等的泥砂流动进行了泥砂拦截试验。通过试验对建筑物稳定性的研究结果进行研讨。     

干热河谷冲沟沟头跌水消能减蚀措施效益试验初探

沟头是金沙江下游干热河谷区冲沟发育最为活跃的部位,具有"跌坎陡立、地形落差大、跌水能量大、径流冲刷剧烈"等特征。研究如何有效消减沟头跌水能量、减少侵蚀产沙,是干热河谷区开展活跃沟头治理的关键。通过多种处理下的消能试验,发现消能池设计可以有效消减沟头跌水能量,消能率在92%以上,其大小与跌水高度、放水流量、填充材料和消能池深度等有关。消能率随跌水高度、放水流量和消能池深度增大呈增大趋势,软质的扭黄茅材料较鹅卵石填充消能效果更佳。沟头跌水在下落过程中与下垫面发生剧烈碰撞、摩擦,会耗散极大能量,在沟头跌坎底部设置消能池,可以避免跌水耗散能量直接作用于土体,减缓沟头溯源侵蚀过程的发展。与无填充相比,消能材料填充可使跌水侵蚀产沙减少49.6%～89.2%,平均减少74.2%。     

砂防坝防止泥石流效果的模拟研究

<正>1 1989年7月9日泥石流概况1.1 泥石流规模自1979年事先在滑川流域北股泽利用VTR进行泥石流观测至1989年7月9日(以下称’89泥石流)发生泥石流前,共进行3次泥石流观测,并进行泥石流流动全过程摄像。在观测中,由于VTR起动后至泥石流主阵通过前的时间过长,因磁带用竭,没能摄到最大流量通过时的情况。     

利用铁丝网坝拦截滑坡体的试验研究

防治泥沙灾害,以往多采取被动式挡土墙。1971～2011年日本学者千叶干等人研究弹性挡土墙—利用铁丝网坝拦截滑坡。在实际坡面的底端设置铁丝网坝,重复数次拦截泥沙,最终铁丝网坝没有破坏。应用高频照相机摄影解读出泥沙滑动速度为11 m/s。能拦截来自高为5～100 m,坡度为30°～60°坡面上最大粒径为60 mm的泥沙。实践证明铁丝网坝具有拦截滑坡泥沙的功能。     

关于格型坝最大输砂量减少率的研究

<正>1 试材本试验用的砂石为平均粒径4.98mm,最大粒径9.56mm(95%粒径为8.80mm)的混合砂石,且容重为2.61g/cm~3,内摩擦角为42°。分别准备了由纵梁净距L~v与横梁净距Lh组成的23.5mm×23.5mm,23.5mm×17.0mm,17.0mm×23.5mm,17.0mm×17.Omm,23.5mm×12.7mm,12.7mm×23.7mm6种坝模型。以下所示的试验结果图均用与d_95之比表示。用于试验的水槽宽15.3cm,长4m,侧壁为丙烯基制品,水槽底为木制品。水槽坡度分10°,15°,20°三种,且对应的供水量分别为土1.0l/s,1.5l/s,2.0l/s。     

梳子坝切口深度对淤砂形态影响的试验研究

通过室内水槽试验，探讨梳子坝切口深度对淤砂形态的影响等，初步分析得到以下几点结论：（1）在全闭塞状态下，坝址附近淤砂高度大致等于坝高，并不受切口深度的影响；在部分闭塞状态下，坝址附近淤砂高度受切口深度的影响非常明显，并有随切口深度的增大而降低的趋势；在不闭塞状态下，坝址附近淤砂高度等于切口深度，是坝前泥砂淤砂的基准点。（2）切口深度影响淤砂长度，随着切口深度的降低，淤砂长度有逐渐减小的趋势。（3）在淤砂形态上，三种切口闭塞状态下都有一个共同的特征：在淤砂区的尾部，有一个陡坡，但陡坡的起点有随切口深度的减小而逐渐后退的趋势。（4）在淤砂形态上，部分闭塞和不闭塞两种状态下还有一个共同的特征：在淤砂区的前端，都有一个缓坡。但部分闭塞时缓坡坡顶（淤砂肩）位置大致相近；但不闭塞时缓坡坡顶（淤砂肩）的位置有随切口深度的减小而变得距离坝址更近的趋势。     

沙棘柔性坝对土壤有机质改善作用的试验研究

于2005年在内蒙古准格尔旗西召沟小流域进行了野外调查、采样及室内土壤有机质含量测定试验。结果表明，种植沙棘柔性坝的沟道土壤有机质含量远远大于未治理的对比沟，从而证实了沙棘柔性坝具有显著地提高沟道的土壤有机质含量，改善沟道土壤肥力生态效应。土壤有机质含量具有一定的垂向变化，大多数情况下表层土壤的有机质含量高于中、下层土壤；沟道及沙棘柔性坝的土壤有机质含量在纵向大致呈现由上游到下游缓慢递增的过程。沟道土壤有机质的这种纵向变化规律与沙棘植物柔性坝拦沙淤积厚度纵向变化规律相同。     

沙棘“柔性坝”对土壤水分调控作用的试验研究

沙棘植物“柔性坝”拦沙淤积效果明显，为了探求沙棘“柔性坝”对土壤水分的调控作用，在内蒙古准格尔旗西召沟东一支沟小流域内对5座沙棘“柔性坝”开展了野外试验研究，同时在东一支沟左岸一未种植沙棘“柔性坝”的小支沟进行了对比试验。沿沟道及“柔性坝”坝体纵向设置若干断面，每个断面设2～3个采样点，每个采样点在1 m深度范围内分9层采集土样测定土壤含水率。试验结果表明：降雨后，沙棘“柔性坝”坝体土壤水分的垂向分布呈现降低型(土壤含水率随土层深度的增加而降低)；而对比沟各断面的土壤含水率的垂向分布则为增长型或波动型。这表明沙棘“柔性坝”有利于雨水下渗和增加土壤含水率，进而起到保水固土和促进植被生长的作用。从“柔性坝”坝体中部至上游淤积体，平均土壤含水率呈现纵向递增趋势；并基于达西定律探讨了断面平均土壤含水率与纵向距离之间的关系。     

沙棘"柔性坝"对沟道土壤粒径分布影响的试验研究

沙棘“柔性坝”取得了良好的拦沙效果,为了进一步了解其对沟道土壤粒径分布的影响,试验测定了种植沙棘“柔性坝”的沟道内不同位置、不同深度的土壤颗粒级配,同时与一条未种植沙棘的小支沟进行了对比分析。结果表明：同未种植沙棘的沟道相比,由于沙棘的生长及其对坝内生态环境的逐渐改善,坝内淤积的泥沙整体上呈细化趋势,上游断面处此变化最为明显;受局部地形的影响,单个坝体内泥沙淤积无明驻规律;由于沙棘“柔性坝”的存在,沟道内泥沙粒径从上游到下游呈递减趋势,且沙棘对粒径大于0．25mm的粗颗粒泥沙具有较好的分选效果。     

微生物固化风沙土的保水性能试验研究

[目的]研究微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)固化风沙土的性能,为MICP技术在固化风沙土以及恢复生态等方面提供理论依据。[方法]采用MICP技术对风沙土进行不同次数的固化处理,通过扫描电镜和光学显微镜对固化风沙土的微观结构进行分析,并测试分析固化试样的基本物理性质和保水性。[结果]通过MICP处理的风沙土,在风沙土颗粒之间有碳酸钙晶体生成,将沙土颗粒胶结在一起,使松散的风积沙固化成具有一定强度的整体;随着固化次数的增加,固化风沙土的厚度、干密度、碳酸钙含量逐渐增大,渗透系数逐渐减小,固化厚度由3.38 mm增加至11.28 mm,干密度由原沙的1.61 g/cm³增加至2.05 g/cm³,碳酸钙含量由8.99%增加至13.08%,渗透系数由原沙的1.06×10^-3 cm/s减少至2.35×10^-4 cm/s;当固化处理次数不大于5次时,保水率随固化处理次数的增加而增大,固化试样的保水性能有所改善,固化处理超过5次后,保水性能则有所下降。[结论]采用MICP技术固化的风沙土,可明显改善风沙土的干密度...     

面向农业机械的惯性摆式俘能器特性研究与试验验证

俘能器可以俘获农业机械振动产生的能量并供电传感器。该研究设计并制作了一种惯性摆式振动俘能器，以配重块质量、惯性摆半径、不同激励振幅为控制变量，以俘能器输出峰值电压为优化目标，研究了俘能器的能量俘获特性。试验结果表明：俘能器能量收集能力与正弦激励幅值和惯性摆半径正相关；当俘能器惯性摆半径R较小的情况下（R=30 mm），俘能器能量俘获能力与其配重块质量正相关；当俘能器惯性摆半径R较大的情况下（R=60 mm），俘能器能量俘获能力与其配重块质量无明显相关关系。惯性摆半径为30 mm，且安装配重块（40 g）的俘能器在实测农业机械振动谱激励下可产生4.2 V的峰值电压输出，验证了其能够为储能设备供电（>1 V）的可行性。整流后的俘能器能够带动传感器负载（驱动电压为1.5 V的温湿度计）正常工作，显示了其实用性。俘能器在牧草收割机不同安装位置下的性能试验表明其安装环境适应性好，可以安装在农业机械典型振动部位，如工作部件、底盘、悬架、驾驶室和储货仓。为了得到更优的能量俘获性能，应优先考虑安装在振动较强的部位。该研究可促进农业机械传感器和执行器的无源化进程，符合未来智能农机的发展需求。