黄土高原水蚀风蚀交错带沟岸灌木林地土壤水分变化

选择黄土高原水蚀风蚀交错带典型切沟,采用人工取样和中子仪测定研究了柠条坡地不同坡位土壤水分变化,明确了切沟对沟岸柠条林地土壤水分的影响范围,建立了土壤储水量与距沟沿不同距离之间的关系。结果表明：在黄土高原雨季(7～10月),天然降水对柠条坡地下位的补给深度达到了220 cm,对坡地上位和中位的补给深度分别为180 cm和160 cm。在土壤剖面200 cm深度范围内,坡下位土壤水分含量始终高于坡上位和坡中位,200 cm深度以下,坡地上、中、下位土壤水分趋于一致。切沟对柠条林地土壤水分影响水平宽度达到3～4 m,垂直深度达到6 m以下。沟岸柠条坡地距沟沿不同距离土壤剖面储水量与沟沿距离间的关系可以用线性函数来表达。研究沟岸地距沟沿不同距离的土壤水分变化规律对沟岸地植被的恢复具有重要的科学意义。     

淤地坝减轻坡沟系统滑坡侵蚀的数值模拟

基于边坡分析软件及有限元软件,通过建立陕北绥德县关地沟4号坝上游典型坡沟系统的概化模型,应用概率统计和数值仿真分析方法,从坡沟系统的力学稳定和受力破环的角度,得到了随淤地坝坝地的逐渐淤高坡沟系统的稳定性、滑塌概率和滑塌量分别增强、减弱和减少,其随坝地淤高的变化分别满足二项式、二项式和直线规律.应用有限元强度折减法原理,对坡沟系统的应力场和位移场进行了仿真分析,指出了稳定系数最小,滑坡概率最大时坡沟系统濒临滑坡侵蚀时的最大应力和位移分布区域:(1)X方向的最大位移是沟坡中下部位垂直向坡体内约15 m的范围;(2)y方向的最大位移是从峁顶向两侧各延伸10 m左右的扇形区域;(3)拉应力最大值区域是从峁顶经峁坡向沟坡坡缘线向坡体内延伸9m左右的带形区域.研究结果可为坡沟系统水土保持工程措施的配置及生物措施的实施提供有益的参考,并为评价坡沟系统的稳定性提供一定可靠度的依据.     

三峡水库西陵峡峡谷段岩质岸坡类型分析

在岩质岸坡稳定性分析评价中,控制岸坡稳定的主要因素有岸坡岩性组合特征、岩体结构类型和岸坡结构类型。它们的组合构成了岸坡的基本地质模式,并且组合类型通常决定了岸坡的稳定状况及主要变形破坏方式和规模。选择密度作为划分岩体结构工程分区的依据,对西陵峡峡谷段岩质岸坡岩体结构类型进行了研究,建立了一套适合于三峡库区岩质岸坡类型划分的分类方案,为三峡库区岩质岸坡破坏模式的分析奠定了基础。     

龚咀电站水库塌岸模式研究

利用已运行多年的山区型水库地质勘探、预测评价成果,在掌握库岸防护工程的勘察设计、施工及变形坡体的监测等技术资料的基础上,通过对塌岸及变形的分布、类型及形成条件等方面问题的实测调查,分析塌岸效应的形成机制及模式类型,确定各类岩土体的水下及水上稳定坡角等塌岸参数。     

城西川小流域坡面治理措施与坝系工程拦沙效果分析

在黄土丘陵沟壑区第五副区选择甘肃省环县城西川小流域,采用实地测量、全面调查和在沟道内布设拦沙输沙监测点的方法,对该流域坡面治理措施和坝系工程的拦沙效果进行了连续5年的监测。对监测成果进行了分析,结果表明坡面治理措施和坝系工程均能有效拦截小流域产沙,坝系工程的拦沙量大于坡面治理措施的拦沙量,这主要是由于坝系工程能抬高侵蚀基准面、稳定沟坡,控制沟床下切和沟岸扩张,能快速有效地拦蓄径流泥沙,控制水土流失。监测成果可为开展黄土高原小流域综合治理效益评价等提供参考。     

三峡库区某退水滞后型滑坡渗流及稳定性分析

三峡库区自2003年蓄水以来,库区水岩作用引发了水库岸坡失稳等地质灾害,其中水库岸坡破坏出现在库水位上升期的占40%~49%,出现在水位消落期的约占30%,而有些大型滑坡会发生在库水位达到最大值后的快速消落期。本研究以三峡库区某退水滞后型滑坡为例,结合2016年1—6月三峡水库水位的实际运行情况并联合降雨,利用数值模拟的方法模拟其渗流场变化并进行稳定性计算。研究结果表明:库水位下降并叠加降雨的情况下,对滑坡的稳定性不利,当库水位下降速率达到1.0 m/d且叠加降雨时,滑坡的稳定性最差,此时为最不利工况;在5种工况条件下,滑坡的稳定性有所降低,但稳定性数值均大于1.05,说明滑坡仍处于基本稳定状态。     

三峡库区忠县岸段塌岸预测研究

水库塌岸给库区带来了巨大的经济损失。自1935年前苏联科学家提出水库塌岸宽度的问题以后,塌岸预测方法成了众多学者研究的热门,提出了许多塌岸预测理论及方法。通过权衡各种方法的利弊,结合对三峡库区忠县岸段现场调查所取得的具有针对性的地质参数,选取了用卡丘金法来预测土质岸坡塌岸宽度,用经验法来预测岩质岸坡塌岸宽度,并借助于SQLite数据库引擎,使两种预测理论计算机程序化、可视化。对两种预测方法的主要参数取值进行了研究,应用于三峡库区忠县岸段的塌岸预测,取得了良好的效果。     

黄土丘陵沟壑区小流域治沟骨干工程淤积量预报模型探讨

黄土丘陵沟壑区治沟骨干工程泥沙淤积来源于坡面侵蚀，沟 道侵蚀和库区岸坡坍塌，控制面积的坡面侵蚀量可以根据同一地区的径流试验小区资料进行计算；库区岸坡坍塌量可以通过实测现库岸地形，并与建库初期库岸地形比较计算而得，通过实测已建骨干工程的淤积量，并减去相应的坡面侵蚀量和库区岸坡坍塌量，便可求得沟道侵蚀量，在先期建立坡面侵蚀量，沟道侵蚀量分别与降雨，土地利用状况和流域特征等相应预测因子相关关系的基础上，建立了治沟骨干工程淤积量的预测模型，实际检验结果表明，模型的最低精度为79％。     

长江三峡水库库岸消落带地质灾害防治研究

长江三峡水库建成后,由于水库水量调度,将会在水库岸坡上形成垂直落差为30 m左右的库岸消落带。由于水库建成后动力作用的变化,造成库岸消落带上的岩块错落、滑移或蠕动以及古滑坡体和倒石堆的再活动,库岸消落带会成为地质灾害的多发地带。在研究长江三峡水库库岸消落带的地质地貌灾害形成机理的基础上,提出了基于G IS和RS相结合的灾害监测手段和以建设排水工程、防波护岸工程、固坡抗滑工程、植树种草工程为主的灾害防治工程体系。     

三峡工程康家咀滑坡区库岸塌岸预测分析

水库塌岸（岸坡再造）是影响三峡水库移民工程安全的重大地质灾害问题。三峡库区蓄水后，库岸防护问题尤其是城镇库岸防护安全问题变得日益突出，以重庆开县为例，探讨该段岸坡变形破坏的特征及其形成原因，并进行了塌岸预测和提出了治理方法。     

新丰江水库消落带植被恢复措施研究

水库消落带治理是一个世界性难题。为给新丰江水库消落带治理提供技术依据,在深入分析新丰江水库消落带水位运行、岸坡侵蚀、土壤养分、植被等情况的基础上,提出了淹水胁迫和干旱胁迫、岸坡侵蚀、养分缺乏是新丰江水库消落带植被恢复的3个限制因子,并针对不同的限制因子,提出了相应的解决思路和措施设计。     

坡面切沟入渗——产流及形态发育动态过程研究

根据Green-Ampt方程和坡面流运动波方程,分别利用牛顿迭代和四点隐式差分方法进行求解,在坡面土槽进行恒降雨强度的3场降雨冲刷试验,对模拟计算结果进行验证.结果表明,坡面流过程的模拟计算结果与实测资料符合良好,入渗误差可控制在12％以内,流量误差在13.1％以内.同时利用三维激光扫描仪对每场降雨冲刷后的坡面形态进行了监测,定量分析坡面切沟侵蚀的发育过程.结果表明,随着降雨历时的推延,坡面产流产沙过程基本呈现先急剧变化后稳定的趋势,3场降雨中切沟内流速、径流量、平均产流率、泥沙量、切沟侵蚀强度在44～60 min时间段内达到最大,分别为24.71 cm/s,272.61L,6.99L/min,15.76 kg,13.01 kg/m2,切沟形态在3场降雨中,最大沟深达到0.301m,最长沟长达到5.437 m,最长沟平均沟宽达到0.289 m,左侧沟头最大前进速度为0.53 mm/s,右侧沟头最大前进速度为0.48 mm/s.     

小浪底库区塌岸对淤积库容的影响分析

塌岸是影响黄土地区水库库容的重要因素。分析库区塌岸及其对淤积库容的影响,可以为水库水土保持综合治理、可持续化管理提供重要支撑。以黄河干流中游末端的小浪底水库为例,在塌岸问题梳理、河段划分基础上,通过实地塌岸痕迹勘察和典型剖面淤积过程对比,初步发现:在275 m库水位时,松散土体岸坡段占库岸总长近20%,可能发生塌岸的地段库面较宽,多为沙土河岸且坡度较陡;塌岸多为局部,对库区地形地貌及淤积库容影响有限,塌方再造岸边与水流挟沙淤积相比对库容影响的比例较小。由于缺乏系统的观测资料,为了准确评价塌岸对淤积库容影响,今后应增加塌岸、滑坡等观测项目,加强库区河岸边坡稳定性监测、预测与模拟。     

陕京输气管道工程黄土高原边坡稳定性分析

在陕晋黄土高原地区,管道多沿黄土梁峁、崾岘、沟岸边缘敷设,易遭洪水、滑坡、坍塌等灾害破坏,严重影响陕京输气管道工程安全。采用简化毕肖普法和北京水利科学研究院边坡稳定计算程序(STAB-95),对不同坡高、不同坡比、不同含水率、不同填土的天然黄土边坡和人工填土边坡进行了稳定性计算,分析了边坡稳定安全系数与坡高、坡比等的关系,并提出了综合治理对策,希望能为陕京输气管道工程黄土边坡、人工填土加固边坡的稳定性评价和边坡加固设计提供参考。     

黄土坡面细沟形态变化及其与流速之间的关系

研究细沟的形态变化特征是认识细沟侵蚀的重要基础,细沟发育过程中细沟形态变化与水流动力学特性之间存在相互影响和相互作用的关系,研究细沟发育过程中细沟形态与水动力学之间的关系,有利于更好地了解细沟侵蚀过程和侵蚀机理。该研究通过室内人工模拟降雨试验,对黄土坡面细沟发育过程中的细沟形态变化及其与流速的关系进行了研究。结果表明:坡面侵蚀过程呈明显的阶段性,坡面细沟形态变化过程与坡面径流含沙量的变化情况基本一致;坡面跌坎发生的临界流速为0.19~0.21 m/s,当坡面径流流速大于这个临界值的时候,坡面会出现跌坎;细沟发育初期,细沟间的距离一定程度上影响细沟的分布,最早出现的细沟之间不会再出现新的跌坎,这一间距范围在12.5~17.5 cm之间;细沟侵蚀过程主要以下切侵蚀和溯源侵蚀为主,沟壁坍塌的侵蚀作用相对较小;细沟流速随时间的变化大致呈先增后减的趋势,细沟流速随细沟宽度的增加而显著减小,这一趋势在4 m坡段尤为明显,二者之间存在显著负相关关系(r=-0.348,P=0.04)。受试验条件所限没有研究细沟深度和流速等其他水动力学参数,以后需要不断改进试验方法来准确测量流速、水深等指标,进一步研究细沟发育过程。     

放水冲刷条件下紫色土细沟侵蚀特征

细沟侵蚀对于坡面侵蚀量的贡献很大.以长江中上游典型侵蚀性土壤紫色土为研究对象,采用变坡限定性细沟径流土槽放水冲刷试验,研究不同流量、坡度和坡长情况下,紫色土细沟侵蚀特征.结果表明:相同坡度和流量情况下,清水流速大于浑水流速,坡度和流量影响流速的变化;不同流量情况下,5 °坡面流速随坡长增大变化幅度很小,基本稳定.15°和23°坡面流速呈现随坡长增加而减小的趋势,并趋于稳定.在给定的坡度和流量条件下,产沙量随着坡长的增加而增加,但增加的幅度越来越小,且趋近一个稳定值.5 °坡面含沙量稳定所需的坡长在5、15和25 L/min情况下,分别为7、5和5m.15°和23°坡面在5和15 L/min情况下,含沙量稳定所需的坡长分别为7和6m,25 L/min情况下坡长到试验坡长10m时,含沙量还没稳定,含沙量与坡长成对数函数关系.其研究结果为紫色土坡面侵蚀物理模型的建立提供参数支持.     

克拜黑土区沟壑冻融侵蚀主要形态特征初探

目前,国内外对冻融侵蚀研究开展得很少,为此,1998年克山试验站在克拜黑土区进行该方面研究,经过大量调查,结果表明：冻融侵蚀可使耕地中的沟壑每年扩张50～100cm,加剧了侵蚀沟的发展,对农业生产的可持续发展危害极大。沟壑冻融侵蚀可分为沟岸冻裂、沟岸融滑、沟坡融泻、沟壁融塌4种主要侵蚀类型。沟壑冻融侵蚀是一个缓慢的侵蚀过程,与重力侵蚀交织在一起,是重力侵蚀发生的先决条件。     

玉米秸秆覆盖缓冲带对细沟侵蚀及其水动力学特征的影响

玉米秸秆覆盖缓冲带是一项有效的坡面水土保持措施,为探究其减少细沟侵蚀的效果及水动力学机理,在室内人工模拟连续降雨条件下,选取黄土高原高强度侵蚀性降雨标准和细沟发育活跃的典型坡度,根据细沟发育的不同阶段,研究了不同布设部位(坡面中部5 m和坡面下部7 m)的秸秆覆盖缓冲带对细沟侵蚀及其水动力学特征的影响。结果表明:与裸露处理相比,玉米秸秆覆盖缓冲带可以减少坡面侵蚀量27.2%~54.8%,减少细沟侵蚀量40.8%~59.2%,减小细沟侵蚀量对坡面总侵蚀量的贡献率。对于细沟形态,缓冲带可减少细沟割裂度23.0%~32.0%,减少细沟平均深度6.7%~10.5%。比较2种布设部位,在坡面细沟发育后期,坡面下部7 m处布设的秸秆缓冲带可以取得更好地减少侵蚀和约束细沟形态变化的效果。对于单条细沟,裸露坡面上的细沟宽度沿坡长方向呈现约1.2 m长的周期性变化规律,而秸秆缓冲带改变了细沟宽度沿坡长方向的周期性变化趋势,此外还通过拦截淤积上方来沙减小了布设位置细沟侵蚀深度,通过拦截径流保护下方有限长度内的细沟。分析其水动力学原因可知,玉米秸秆覆盖缓冲带可使细沟水流向缓层流流态方向延伸,与缓冲带上方相比,秸秆缓冲带下方的细沟水流流速显著减小19.6%~21.9%,雷诺数和佛汝德数分别减少了29.6%~37.9%和8.3%~18.5%,而通过秸秆缓冲带后,细沟水流Darcy-weisbach阻力系数增加了22.4%~43.3%,水流剪切力、单位水流功率和断面单位能量分别减小13.6%~21.5%、20.0~21.0%和9.5%~21.0%,径流能量和侵蚀能力的降低最终导致了坡面总侵蚀量的减小。因此,在坡面上每隔5~7 m布设缓冲带可以有效的削弱坡面径流侵蚀能力,减少坡面细沟侵蚀量和总侵蚀量。该研究结果可为类似地形条件下的坡面水土保持措施合理配置提供理论基础。     

四合水库除险加固及生态修复初探

针对四合水库年久失修,存在的隐患,结合水库所承担的重要防洪任务及所在地黄家沟村的现代农业示范区建设,对水库进行除险加固及生态修复,使其继续发挥防洪、灌溉、淡水养殖、旅游等功能。通过本工程的实施形成一套可供水库除险加固及水生态修复参照的技术体系,为大规模实施相关工程提供科学依据和技术支持。     

黄土丘陵库区塌岸危害及其防治途径

黄土丘陵区水库库区塌岸，不仅侵蚀了大片耕地，影响到库区居民住宅的安全和正常的生产，生活，同时，也是水库泥沙淤积的主要来源之一，本文结合我区近年来开展水库库区及其上游水土保持重点治理的实践，在调查塌岸危害，分析塌岸成因的基础上，提出了生物，工程，化学三项措施相结合，以生物措施为主，岸顶，岸坡，坡脚三级综合防治的基本模式，认为实施水土保持综合防治，节约投资、便于实施，效果明显，是目前进行库区塌岸防治最