黄土丘陵区边坡开挖对土壤抗蚀性影响

针对黄土高原高质量发展过程中为扩展农业等经济用地,大量边坡开挖工程对坡面土壤抗蚀能力影响等问题,以延安市羊圈沟流域内开挖坡面为对象,未开挖坡面为对照,通过野外采样与室内分析,研究了开挖坡面土壤抗蚀能力时空变化特征。结果表明:(1)在开挖率为7%的坡面,土壤团聚体平均重量直径(MWD)和有机碳含量随坡位的降低,开挖坡面呈先增大后减小趋势,对照坡面为逐渐增大趋势; 其中开挖坡面MWD在坡下区、开挖区相较于坡中区分别降低6%～8%和58%～73%; 土壤有机碳含量在坡下区0—80 cm土层内显著降低8%～41%,开挖区0—40 cm内显著降低10%～39%;(2)土壤可蚀性K_S值随坡位的降低,开挖坡面呈先减小后增大趋势,对照坡面为逐渐减小趋势,坡下区和开挖区相较于坡中区分别增大4.8%～5.0%,65.0%～109.7%;(3)坡面土壤可蚀性K_S值随开挖率的增大而增大,与有机碳含量相关性随开挖率增加而降低,开挖率为7%的坡面,坡下区土壤抗蚀能力年变化呈显著降低趋势。因此开挖坡面在后期边坡防护过程中不仅应加强开挖区稳定性的防护,还应注重坡面开挖区上部各坡位土壤侵蚀风险的降低。研究结果为边坡开挖工程设计及安全防护提供了科学指导和理论支撑。     

坡面侵蚀产沙与水力学特征参数关系模拟

坡面侵蚀产沙主要受坡面径流动态过程的影响,表征坡面径流过程特征是水力学特征参数。为了研究坡面侵蚀产沙与主要水力学特征参数的关系,揭示坡面侵蚀产沙的水动力学机理。采用人工模拟降雨的方式,通过不同坡长和雨强的组合试验,基于跨雨强和跨坡长的综合性分析的思路,应用经典水力学计算和统计拟合相结合的方法,对特定坡度(20°)下,5个坡长(1,2,3,4,5m)13个降雨强度的试验监测数据进行了分析。结果表明:(1)在设计雨强(0.65~2.0mm/min)和坡度范围内,坡面径流都属于缓流,雨强0.7mm/min都为层流,呈现紊流的最小雨强为1.01mm/min;(2)坡长对弗汝德数和阻力系数的影响较大,对剪切力、径流深和雷诺数的影响很小,3m坡长是坡面径流过程的波动步长,是模拟试验研究坡面径流水动力学参数的最小设计坡长;(3)流速是坡面侵蚀产沙的主要影响参数,剪切力是判断坡面侵蚀产沙强度的综合性指标之一。这些研究结论为实地大范围通过径流量和流速来预测侵蚀产沙的强度提供了简便快速的判断方法。     

某堆积体开挖后的稳定性三维数值模拟研究

野外现场工作发现，坝前堆积体边坡为深切冲沟型崩塌式堆积体，由下伏基岩和松散的堆积物组成；在1360～1450m高程之间，堆积体有一个较为明显的收口转向特征，这有利于增加其稳定性；在野外工作的基础上，通过采用目前较为通用的三维有限元软件（3D-Flac），分别对其稳定性采用基座有位移和基座无位移等两种不同的方法进行数值模拟研究，结果表明：（1）堆积体的主应力分布主要受岩性控制，其前缘的收口效应改善了主应力状态，增加了它的稳定性；（2）堆积体的潜在滑动面为堆积体与其下伏基岩接触部位的一定范围内；（2）堆积体的位移表现为向坡外（临空面方向）滑移，且中前缘的位移量相对较大；（4）堆积体的整体稳定性较好，在1387～1610m高程之间的堆积体有可能发生局部的中浅层破坏；（5）两种模拟分析方法有较强的对比性和吻合性。因基座无位移法比较直观，所以建议对分析堆积体的变形与破坏情况时，采用后者。     

黄石市岩质边坡生态修复植物筛选应用研究

以黄石市黄荆山北麓5号采石场岩质边坡为研究对象,在坡面上浇筑飘板种植槽,创造植物生长所需的土壤、水分、肥料等基本生长条件,种植并筛选适宜的边坡绿化植物,观察其成活率、高生长量、地径生长量、冠幅生长量、覆盖度等。综合比较结果表明,适宜黄石市岩质边坡生态修复的植物为：①乔木种类：银合欢（Leucaena leucoceph...     

辽南土石质山区坡耕地水土流失试验研究

应用人工模拟降雨方法对辽南土石质山区坡耕地水土流失进行试验研究 ,试验按四因子二水平一次回归正交设计 ,试验因子选择降雨侵蚀力 (R)、地面坡度 (S)、雨前土壤含水量 (W)和作物盖度 (C)。研究结果表明 ,四因子对坡耕地径流量影响大小依次是R、W、S、C ,对土壤冲刷量影响大小依次是R、W、C、S。依据试验结果建立了坡耕地水土流失数学模型 ,此模型可在坡耕地水土流失定量评价及预测中应用。     

地形起伏对气流速度影响的风洞实验研究

地形起伏主要通过对气流的扰动极大地影响着土壤风蚀特征。通过对4 种坡度下气流变化的风洞实验,发现坡面对气流的影响表现在两个方面,一是气流在爬坡过程中的速度除在坡角点略有下降外,整体上呈逐渐加强趋势,速度增加率与坡长呈良好的线性关系;二是在垂直方向上速度的增加率符合对数规律。前者使风蚀程度加强,后者使风蚀程度减弱,二者共同制约着坡面上土壤的风蚀特征。     

煤矸石松散堆置体坡面侵蚀规律研究

采用室内模拟径流冲刷试验,对煤矸石堆置体水土流失规律进行了研究。结果表明:(1)在20,°25,°30,°35°4个坡度、放水流量为2 L/min,2.5 L/min,3 L/min,3.5 L/min的情况下,煤矸石堆置体的侵蚀产沙过程存在明显的差异:在较小坡度和流量下,侵蚀的脉动性、随机性、间歇性明显,径流体积含沙量变化幅度很大;在较大坡度和流量下,侵蚀呈现明显的突发性,泥沙移动具有类似泥石流移动的特征,在冲刷初期含沙量便达到最大值,随着时间的延续,含沙量逐渐降低,最后趋于稳定。(2)集中径流对煤矸石堆置体具有很强的冲刷作用,会造成严重的侵蚀,总侵蚀量的大小与设计流量呈线性关系,与坡面坡度呈幂函数关系。     

红壤坡地不同植物措施消减径流峰值研究

采用野外径流小区实验,以自然裸露坡地为对照,利用2013年赣北第四纪红壤坡地的降雨和产流过程数据,在分析日降雨特征的基础上,研究了不同植物措施对次降雨条件下的坡面产流峰值及年产流量的消减效果。结果表明:(1)全年侵蚀性降雨季节分布不均,主要集中在3—6月份,降雨量占全年的80.3%,且暴雨及大暴雨多发;(2)降雨量及最大时段侵蚀性雨强I60对坡面产流量有显著的影响,坡面产流量与PI60呈极显著的线性相关关系;(3)不同植物措施对坡面最大时段径流峰值及年总径流深的消减效果,以柑橘+百喜草全园覆盖措施为最好,其次为柑橘+百喜草带措施,柑橘纯林则最差。     

坡耕地施加PAM对土壤抗冲抗蚀能力影响试验研究

提出了采用人工模拟降雨试验数据直接计算临界抗剪切应力的方法。该方法以水流动力学原理为基础,通过观测到的初始坡面侵蚀发生位置、雨强、土壤入渗率及测定坡面的平均流速来计算土壤的临界抗剪切应力。通过不同试验条件,分析了坡度、地表PAM处理对土壤临界抗剪切应力的影响。试验条件为:雨强100mm/h,3种坡度:10°、20°、25°(17.63%、36.4%、46.63%),4种PAM覆盖度:40%、60%、80%、裸地。结果表明,随着坡度的增加,临界抗剪切应力减小;随着PAM覆盖度的增加,临界抗剪切应力相应增加     

近40年乔戈里峰北坡冰川与气候变化关系研究

以乔戈里峰北坡冰川为研究对象,选取1978年、1991年、2001年、2014年4个时期的Landsat MSS/TM/ETM+/OLI影像,通过遥感图像计算机辅助分类和目视解译等方法提取了不同时期乔戈里峰北坡的冰川边界,并分析了乔戈里峰北坡冰川1978—2014年的进退变化。结果表明:1978—2014年乔戈里峰北坡冰川面积减小了53.37 km²,占1978年冰川总面积的6.81%,冰川近40 a在气候变暖的背景下反而呈现退缩速率由快变慢的趋势,且近10 a冰川退缩尤为缓慢,年均退缩率仅为0.12%。研究区东向冰川退缩率明显高于西向冰川,冰川退缩率随冰川规模的增大而减小,同时也随海拔高度的上升而减小。冰川变化的原因分析显示:气温升高导致研究区冰川退缩,而降水量的持续增加在一定程度上抑制了冰川的退缩;研究区内12条典型前进冰川对冰川积累区面积贡献较大,使得研究区整体冰川退缩率由快变慢的趋势更为显著。