大田土壤冻融条件下入渗特性的试验研究

以冬小麦田冬季跟踪入渗试验为依据，揭示了冻融土壤水分入渗的基本特性，分析讨论了土壤累积入渗量，稳定入渗率在土壤冻结的解冻过程中的变化规律，并将薄层霜状冻层对土壤入渗特性的影响进行了讨论，其研究结果对于土壤水分入渗的研究和冬春灌溉水效果的研究具有理论意义，对冬春灌溉的用水管理具有实际意义。     

金矿区矿渣型泥石流物源渗透特征研究

以黄河中游某金矿区为研究区,利用常水头渗透试验测定研究区矿渣型泥石流物源的渗透系数,结合颗粒筛分试验数据,与自然泥石流物源的渗透系数、颗粒级配进行对比,得出泥石流物源土体颗粒级配对渗透性能的影响,结论认为矿渣型泥石流物源的渗透性能与其他类型泥石流物源渗透性能的显著差异是控制研究区泥石流形成的重要因素。     

汶川震区震后土体入渗特征试验研究

汶川地震对土体产生强烈扰动,改变了流域下垫面特征,影响到流域产流过程,其中土体入渗特征是导致产流变化的基本因素。选择强震区都江堰龙溪河流域为典型研究区,采用双环法进行野外原位土体入渗试验,得出了泥石流流域不同类型土体的入渗特征。试验结果表明:(1)不同类型土体的最终稳定入渗率大小顺序依次为:林地(0.32mm/min)>草地(0.30mm/min)>耕地(0.28mm/min)>泥石流堆积体(0.19mm/min)>滑坡体(0.17mm/min)>裸地(滑坡后壁)(0.07mm/min);(2)研究区土体的稳定入渗率与孔隙度呈幂指数的正相关关系(R=0.95);前期含水率和细颗粒含量对林地、草地、耕地等土体入渗率的影响不明显,但滑坡体、泥石流堆积体、裸地等土体的稳定入渗率与细颗粒含量之间呈较强的负相关关系。细颗粒含量对土体入渗的影响远小于由根系及其腐烂空洞的影响,从而导致根系发育土体内的细颗粒含量对土体入渗影响不大。此外,土体表面结皮能显著降低研究区土体的入渗性能。     

朱庄子矿渣型泥石流成因及运动特征研究

朱庄子泥石流为典型矿渣型泥石流,其矿渣特征直接影响泥石流的发生,而泥石流运动特征则是防护设计的基础。通过走访调查、工程地质测绘及室内试验对泥石流成因进行了研究,结果表明:渣堆坡脚受流水冲刷,细颗粒矿渣被冲走,原有大颗粒块石重新排列,进而造成坡面滑塌,增加了物源,在汛期易形成水石流。采取现场配浆法、洪痕法确定了泥石流流体容重、流速、流量及危险区范围,为泥石流防治设计提供了依据。     

银厂沟矿渣型泥石流特征及危险度评价

泸定县银厂沟属于典型的矿渣型泥石流沟,沟域内分布大小矿场数处。尽管对大部分矿渣体做了固坡处理,但因固坡设施结构单薄,易失效,曾先后于1975、1992和2011年暴发中等规模泥石流,冲毁路基、阻塞主河道。根据银厂沟泥石流启动物源以矿石弃渣为主这一特点,选取渣堆稳定性、弃渣堆规模、汇水面积、沟道长度、沟道纵坡降、沟道弯曲度、日最大降雨量、泥石流发生频率和历史最大冲出量等9个因子,结合层次分析法对银厂沟泥石流进行危险度评价,结果表明银厂沟仍蕴藏暴发中等以上规模泥石流的风险,应尽快治理。     

贺兰山西麓绿洲土壤水分的入渗特性

[目的]研究贺兰山西麓腰坝绿洲土壤水分入渗特性,为当地合理利用水资源和农田灌溉提供理论依据。[方法]在当地选取21个试验点进行野外双环入渗试验,利用不同入渗公式对实测结果进行拟合,并通过多元分析及地统计学方法分析土壤水分入渗特性。[结果]Horton公式的拟合结果相关系数高达0.963,相对误差与均方根误差分别仅为4.09%与0.046 mm/min,拟合精度要优于Philip公式与Kostiakov公式,且模型参数具有较好的物理意义。土壤质地对入渗过程有显著性影响,土壤中含砂量越高,入渗速率越大,达到稳定所需时间越短,而土壤容重与初始含水率则分别对累积入渗量及初始入渗率有一定影响。稳定入渗率最大值约为最小值的12倍,变异系数高达0.677,且由东北向西南呈现递减的趋势。[结论]Horton公式适用于描述腰坝绿洲土壤水分入渗过程,土壤性质差异对入渗过程有较大影响,同时在空间上入渗率也存在较强变异性。     

双环直径对土壤入渗速率的影响

双环法是测定土壤入渗速率最为广泛最为经典的方法,但双环直径可能影响土壤入渗速率测定结果,因其为地表积水有压入渗,在坡地上测定时,因整平地表时会产生很大扰动,从而产生测定误差。研究设计5组不同直径的双环入渗试验,分析双环直径对土壤初始入渗速率、稳定入渗速率、累计入渗量的影响。结果表明:当双环内环直径分别为15,20,25,30cm时,初始入渗速率分别是常规内环直径为35cm双环的88.3%,110.8%,119.9%,100.7%,稳定入渗率分别是54%,73%,85%,89%。对不同时刻入渗速率进行T值检验发现,用内环直径为20,25,30cm双环测定的入渗过程与常用内径为35cm的双环测定土壤入渗过程无显著差异。考虑地表扰动因素、试验需水量等多因素的影响,可用内环直径20cm、外环直径为35cm的双环替代目前常规内环直径为35cm,外环直径为50cm的双环,用于坡地土壤入渗速率测定,可以减少地表扰动,从而准确测定土壤入渗率,又能节约用水量。     

祁连山区不同尺寸双环入渗仪对比试验

设计7组不同内外径的双环入渗仪,在位于祁连山区的黑河上游平坦草地开展多次野外土壤入渗试验,对比分析双环入渗仪内外环尺寸对土壤入渗率和饱和导水率的影响。结果表明,双环入渗仪内径相同时,外径越大则稳定入渗率和饱和导水率越小;外径相同时,内径越小则稳定入渗率和饱和导水率越小。初始入渗率与双环入渗仪尺寸关系不显著,但稳定入渗率和饱和导水率与入渗仪缓冲指数呈显著负相关。综合考虑安装简便,用水条件,试验可靠等多方面因素,推荐山区使用内径20cm,外径40cm的双环入渗仪。     

宽级配弱固结土入渗及抗冲性对泥石流起动的影响

震后诱发的大量崩塌滑坡松散物质,为泥石流的形成提供了极为丰富的固体物源,使得震后灾区泥石流一直处于群发、频发状态。这些松散土体由于扰动强度大,属于宽级配弱固结土体。在降雨作用下产生的水土耦合作用促使土体结构破坏,从而起动形成泥石流。通过对该种土体进行的入渗和抗冲试验的结果表明:(1)震后的宽级配弱固结土体的入渗强度是蒋家沟流域类似土体的1.5～6.0倍,直接导致了在降雨入渗作用下土体内部细颗粒被侵蚀搬运,并伴随着土体结构的破坏。(2)抗冲性显示了由于其弱固结特性,土体的抗冲性系数很小,在表面径流作用下,土体易崩解而被径流冲刷流失,增强了径流侵蚀能力。(3)震后降雨与特殊土体的耦合作用促使了灾区泥石流一直处于群发、频发状态,并将持续到土体恢复至震前状态,在此期间灾区的泥石流激发雨量也会随之变化。     

四川峨边县蒋沟矿渣侵蚀泥石流成因与特征

四川峨边县蒋沟是一条典型的矿渣型泥石流沟,在侵蚀作用下时常发生泥石流并造成严重危害。该文采用调查、测绘和综合研究相结合的方法,论述了蒋沟矿渣侵蚀泥石流的成因和特征。形成条件方面,矿渣侵蚀类泥石流具有物源集中和机械组成固定性特征;发生过程呈现出降雨-侵蚀-崩滑-搬运复合型和循环性,侵蚀成为泥石流形成和发生的关键环节;泥石流特征则主要表现为堆积物成分单一,堆积比降小,暴发频率高和地貌塑造作用强等方面。最后,针对成因和特征,提出了以水土分离、固床和护坡等工程措施为主,以矿山植被恢复措施为辅的防治建议。     

泥石流源地降雨渗透深度检测仪的研制及应用

目前的泥石流预报模型主要是利用单一降雨信息为基础的统计模型,预报模糊区间较大,而泥石流形成的本质是泥石流源地土体在饱水侵润以及地表径流作用下失稳移动,因而可通过增加泥石流源地降雨后的土壤饱和渗透深度等下界面信息,为泥石流预报增加物理要素。在介绍土体渗透深度检测仪结构及工作原理基础上,探讨了将泥石流源地土体渗透深度信息与实时降雨信息相结合预报泥石流发生的应用技术,并进行了实测试验。实测结果表明,通过监测源地土体降雨渗透深度,可以提高预报泥石流的发生的准确性,具有良好的应用前景。     

黄土高原典型退耕草地植被特征对土壤入渗过程的影响

植被恢复过程可显著影响土壤入渗性能。通过选取黄土高原典型草地白羊草和铁杆蒿草地,设置不同种植密度（5,10,15,20,25,30株/m²）和采用人工模拟降雨试验（60 mm/h,60 min）,系统研究了草地植被特征对土壤入渗过程的影响。结果表明：（1）种植密度增加可显著延缓产流,不同种植密度下白羊草草地和铁杆蒿草地初始产流时间分别为0.76~5.74,0.87~2.08 s,且随盖度、根系生物量和有机质的增加呈幂函数增加（R²≥0.18,p<0.05）。（2）不同种植密度下白羊草草地的平均入渗速率、稳定入渗速率、入渗总量分别为0.47~0.82,0.46~0.82 mm/min和7.12~11.84 mm,铁杆蒿草地分别为0.38~0.67,0.35~0.60 mm/min和5.70~10.07 mm。当种植密度为20株/m²时,土壤入渗各参数均最大;平均入渗速率、稳定入渗速率、入渗量总量、入渗系数（K）随土壤有机质的提高呈幂函数增大（R²≥0.26,p<0.01）,衰减系数（α）随生物结皮盖度呈降低趋势（p>0.05）。（3）白羊草草地具有较高的根系生物量、生物结皮盖度和有机质含量,其初始产流时间、平均入渗速率、稳定入渗速率、入渗量总量及入渗系数（K）均不同程度高于铁杆蒿草地,衰减系数（α）低于铁杆蒿草地,土壤入渗性能较强。总体而言,对于典型退耕草地,土壤入渗总量（A）可表征为根系生物量密度（RMD）和土壤有机质（SOC）的拟合函数（A=2.77×RMD^0.149 SOC^0.614,R²=0.663,NSE=0.653）。研究结果可为黄土高原退耕草地生态水文过程和植被建设提供数据来源和理论依据。     

黄土丘陵区小流域土壤水分入渗特征研究

 为给森林对流域减流减沙效益的预测和评价提供科学依据,采用“环刀法”,在流域的横断面上设点,对黄土丘陵区森林小流域和荒坡草灌小流域土壤水分入渗特征进行了研究。结果表明:森林小流域林地土壤入渗速率显著高于荒坡草灌小流域。在2种小流域类型中,阴坡的土壤入渗速率一般高于阳坡,其中森林小流域阴、阳坡的差异较小,仅在坡上部表现明显,稳定入渗速率分别为7.8mm/min和7.0mm/min;荒坡草灌小流域阴坡的土壤入渗速率高于阳坡,这与阴坡植被发育较好有关。在坡位上,表现出从坡上部到坡下部,土壤入渗速率随坡位下移呈逐渐降低的趋势,即其空间特征为坡上部>坡中部>坡下部。据分析,这是上部产生的径流挟沙而下,在下部沉积,堵塞土壤孔隙,并在表层形成一个致密层的结果。根据黄土丘陵区的土壤特性,其土壤入渗过程以方正三方程拟合精度最高,如将其与A.Kostiakov方程结合使用 ,则可更好地说明土壤的初始入渗速率和稳定入渗速率。     

土壤大孔隙发育特征对水和溶质输移的影响

在原状土条件下采用单离子示踪和多离子示踪技术各开展了两个入渗试验,通过对比分析试验观测结果研究了各试验区域土壤中大孔隙的存在状况、发育特征及其对入渗示踪剂溶液输移的影响。研究结果表明,试验1(单离子示踪)所在区域土壤中存在贯穿型土壤大孔隙(大孔隙贯穿整个入渗深度范围土层),试验3(多离子示踪)所在区域土壤中存在非贯穿型土壤大孔隙(大孔隙仅发生在上层部分土壤中),而试验2(单离子示踪)和试验4(多离子示踪)所在区域土壤中不存在土壤大孔隙。示踪剂溶液在含有贯穿型土壤大孔隙的试验1中运移速度更快、入渗深度更大、输移到深层土壤时的浓度更高;贯穿型土壤大孔隙对不同阶段注入的示踪剂溶液的输移能力无显著差异。与贯穿型土壤大孔隙不同,试验3中出现的非贯穿型土壤大孔隙对中间阶段(第二阶段)注入的示踪剂溶液的输移能力最大,而对第一、三阶段注入的示踪剂溶液的输移能力相对较小。     

通南巴区块泥石流发育基本特征及防治对策

通南巴区块为中石化川北矿区一大主力区块,日产天然气约30万m³,后期开采空间巨大。通过前期研究表明,受地形条件限制,目前区块内钻井及采气场地多处于盆谷地带,井场在钻井及后期采气过程中经常遭遇山洪泥石流等地质灾害,严重威胁井场的安全运营,为彻底查清山洪泥石流对井场的危害程度及其发育特征,本次研究选取2010—2012年区块内6口井井场作为研究对象,通过查明井场所处沟谷基本特征,统计泥石流受灾情况,在总结各沟谷基本特征参数的前提下,总结了区内泥石流的成因机制,后期爆发频率及规模;同时从定量角度计算了区块内泥石流的动力学参数,尤其是泥石流峰值流量等参数值,为后期井场选址建设及防治泥石流提供了参考依据。     

神府-东胜矿区人为泥石流沟道流域地形条件分析

在对神府一东胜矿区人为泥石流沟道广泛野外调查的基础上,选取了４３条典型泥石流样沟。在１：１００００地形图及卫片上进行了形态要素量测,应用流域地貌分析原理,对所有样沟各形态要素进行了详细分析,结果认为,人为泥石流沟道地势比沿程变化特征为,以形成区比降最大,区别于自然泥石流沟道;沟道分区面积比以汇水区面积最大,明显区别于湿润地区;流域形状以扇形为主,沟道给养面积较大,崎岖系数不太大是半干旱地区人为泥石     

黄浦江源头区主要植被类型土壤入渗特征及模拟分析

采用"双环法"测定了黄浦江源头区不同植被类型土壤渗透过程,并应用考斯恰可夫公式、霍顿公式、菲利浦公式和通用经验公式4种常用入渗模型进行了拟合分析。结果表明:(1)落阔林土壤平均渗透率最高,达828.93mm/h,分别是松林、草地、茶园、灌木林、毛竹林、常阔林、裸露地的1.27,1.38,1.48,1.48,1.88,2.04,3.76倍;松林、草地、茶园、灌木林之间,灌木林、毛竹林、常阔林之间渗透性差异不显著;裸露地平均渗透率最低,在5%水平下裸露地平均渗透速率显著低于落叶阔叶林、松林等林(草)地平均渗透速率。各林地土壤的渗透能力之间有差异,但都要强于裸露地,表明森林植被能有效改善土壤的渗透能力。(2)对8种不同样地土壤的典型入渗过程进行拟合的结果表明,考斯恰可夫公式和菲利浦公式拟合理想,以考斯恰可夫公式拟合最佳,而霍顿公式、通用经验公式与实测点拟合较差。     

西藏古乡沟堆积扇泥石流输沙特征

通过室内模型试验研究 ,对不同规模的水石流、稀性泥石流、黏性泥石流在堆积扇上输沙特征进行了研究。试验结果表明 ,不同类型泥石流在堆积扇上表现出不同输移、冲淤、含沙量演变特征 ,在堆积扇不同部位泥石流输沙特征也有差异。