工程堆积体入渗特性及持水能力对降雨条件的响应

为探讨降雨对工程堆积体入渗特性及持水能力的影响,采用室内土壤基本物理性质分析及野外双环入渗方法,对不同降雨条件下工程堆积体入渗特性及持水能力的变化及影响因素进行研究。结果表明:工程堆积体土壤基本物理性质在不同降雨条件和坡位有较大差异,不同降雨条件下工程堆积体坡下的土壤容重大小表现为干旱(Ⅰ)小雨(Ⅱ)中雨(Ⅲ)大雨(Ⅳ);不同坡位工程堆积体的总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度大小表现为坡下坡中坡上。不同降雨条件下,初始入渗速率大小表现为干旱(Ⅰ)小雨(Ⅱ)大雨(Ⅳ)中雨(Ⅲ),其大小依次为8.91,5.52,3.96,3.25mm/min;稳定入渗率大小表现为干旱(Ⅰ)中雨(Ⅲ)小雨(Ⅱ)大雨(Ⅳ),其大小依次为4.40,1.45,1.32,0.53mm/min。不同降雨条件下工程堆积体坡下的最大有效库容大小表现为大雨(Ⅳ)小雨(Ⅱ)干旱(Ⅰ)中雨(Ⅲ),其大小依次为469.03,402.48,378.11,321.88t/hm2,中雨(Ⅲ)条件下工程堆积体在各坡位的田间持水量最大。工程堆积体的持水能力与总孔隙度、毛管孔隙度、入渗性能呈显著正相关关系,而与容重呈显著负相关关系。研究结果可为工程堆积体边坡水土流失防治提供重要科学依据。     

重庆市典型工程堆积体边坡物理力学变化及稳定性特征

以重庆市城镇建设活动形成的典型工程堆积体为研究对象,对工程堆积体边坡物理力学特性和入渗特征进行了研究,同时确定了工程堆积体边坡的危险滑动面及安全系数。在工程堆积体边坡上、中、下设置采样点,采集土壤样品进行土壤物理力学性质分析,采用野外双环入渗法进行入渗过程研究,运用GEO-SLOPE软件分析工程堆积体边坡稳定性。结果表明:(1)工程堆积体粒度分布不均匀,且2mm粒径的含量随着堆放时间的增加而增大;各工程堆积体分形维数在2.04~2.47之间变化,且表现为上坡位中坡位下坡位。(2)工程堆积体饱和含水量随坡位下降呈逐渐增加趋势;入渗率随时间变化呈快速减小、缓慢减小、稳定入渗3个阶段,2m、2a和4a堆积体稳定入渗率分别为4.53,3.17,7.02mm/min。(3)不同堆放时间的工程堆积体剪切力和剪切位移的关系呈硬化型曲线;粘聚力和内摩擦角分别在16.43~31.88kPa和2.23°~41.69°之间;不同堆放时间的工程堆积体安全系数均大于1.5,其稳定性大小依次为2a2m4a,最危险滑动面的安全系数分别为1.77,2.23,1.66。比较而言,堆放2a的工程堆积体稳定性最好,堆放2m的次之,堆放4a的工程堆积体稳定性最差。     

土地潜在适宜性评价模型设计

土地潜在适宜性评价模型设计是小流域信息管理系统设计的有机组成部分。土地适宜性评价数据模型设计中建立的土地基本信息表可以作为潜在适宜性评价的基础数据来源，不必进行单独的数据模型设计。土地潜在适宜性评价指标体系的数据模型，要在深入理解小流域规划过程中潜在适宜性评价基本要求的基础上，才能确立指标评价体系在系统数据库中的准确表达形式。在数据记录筛选后，读取评价记录中的田面宽度、地面坡度、土层厚度等信息，与评价指标体系中的数据进行逻辑对比，得出土地潜在适宜性评价结论。     

某水电站左岸近坝堆积体发育特征及稳定性评价

库岸边坡的稳定性对电站的施工和运营均有重大影响。研究的堆积体位于怒江下游某水电站近坝库段,其稳定性如何直接关系到坝址的选择和设计,因此有必要对其进行分析研究。在对堆积体发育特征及成因机制的研究基础之上,对其稳定性作了定性和定量的评价,为坝址选择、设计与施工提供了可靠依据。     

降雨在裂隙型冰水堆积体中的入渗过程

[目的]探究降雨在裂隙型堆积体中的入渗过程,研究降雨条件下土坡内体积含水率、基质吸力、孔压等的变化情况及湿润锋迁移规律,为降雨诱发覆盖层斜坡失稳机理提供理论支持。[方法]针对两类不同结构堆积体土样进行室内模型试验。[结果]均质模型中湿润峰均匀下渗,锋面达测点后引发孔压及体积含水率减小和基质吸力增加;坡顶受降雨影响变化明显,而坡底变化具有累积效应;裂隙构成雨水入渗的优势通道,其底部会形成暂态饱和区,湿润锋面在该区域产生强烈下凹形成渗透"漏斗",促使湿润锋在该区域先期触底;[结论]降雨入渗过程为:(1)均质型:完全入渗→入渗放缓→稳定入渗→饱和入渗;(2)裂隙发育型:完全入渗→局部强烈下渗→补偿加速下渗→水平侧渗。     

喀斯特浅层裂隙土壤入渗特征及其影响因素

为探索喀斯特地下浅层裂隙土壤水分运移规律,通过野外调查、单环入渗试验探索裂隙土壤的入渗特性及入渗模型的适应性.结果表明:(1)裂隙土壤初始入渗率为21.06～57.90 mm/min,入渗时间20～60 min后达到稳定入渗(4.21～13.69 mm/min),且入渗初期到最后的稳渗阶段存在着较大降幅(40.89％～...     

不同恢复年限弃渣场入渗特征研究与评价

为分析弃渣场入渗性能及其植被恢复效应,采用野外双环入渗和主成分分析方法,分析和评价不同恢复年限弃渣场入渗特征。结果表明:(1)弃渣场恢复年限2个月(P1),2a(P2),4a(P3)和桑树林地(P4)的初始入渗率依次为11.32,9.34,15.84,19.38mm/min,稳定入渗率为4.64,3.62,6.71,7.81mm/min;桑树林地的稳定入渗率为3个弃渣场的1.68,2.16,1.16倍;(2)Kastiakov模型的拟合效果优于通用经验模型、Philip模型和Horton模型,其决定系数为0.905~0.956;(3)入渗特征值与土壤容重,20~5mm,5~2mm颗粒含量呈显著负相关(p0.05),与非毛管孔隙度、有机质含量和2~0.075 mm颗粒含量呈显著(p0.05)或极显著(p0.01)正相关;(4)主成分分析评价的土壤入渗能力排序依次为P4(2.398)P3(0.792)P1(-1.104)P2(-2.089);随着恢复年限的增加,弃渣场入渗性能得到较好的改善且接近桑树林地。     

Green-Ampt模型与Philip入渗模型的对比分析

土壤入渗是田间水循环的重要组成部分,国内外学者提出了具有不同特点和用途的入渗模型。该文通过对比分析了具有明确物理意义的Philip入渗模型和Green-Ampt入渗模型,建立了两模型参数间的内在关系,并利用一维垂直入渗实验资料对理论关系进行了比较。发现Philip入渗模型对参数精度要求较高,而Green-Ampt入渗模型对参数要求较低     

两种工程堆积体边坡模拟径流侵蚀对比研究

基于对重庆市城镇建设中工程堆积体野外调查结果,选择广泛存在的紫色土和黄沙壤工程堆积体为研究对象,采用野外实地放水冲刷试验,对比分析了不同土石比及坡度的工程堆积体边坡径流侵蚀过程。结果表明:(1)工程堆积体土壤入渗率随冲刷过程呈先快速减小、后逐渐稳定的变化趋势,且波动幅度大小随冲刷流量的不同出现差异,下垫面稳定入渗率均在0.4~1.7 mm min~(-1)之间。(2)不同下垫面堆积体产流率随冲刷时间均呈先增加后稳定的谷峰交织变化趋势且随放水流量增大而显著增强;在相同放水流量时,黄沙壤堆积体平均产流率最大可为紫色土堆积体的1.89倍。(3)不同下垫面堆积体径流含沙量随冲刷时间呈先增加后稳定的波动趋势;径流含沙量在不同流量条件下介于0.21~1278.49 g L~(-1);冲刷过程中坡面面蚀向沟蚀的转化对径流含沙量有显著影响,最大可增加13.73倍;堆积体坡面侵蚀过程存在突变期、活跃期和稳定期3个阶段,细沟发生的偶然性和随机性对产沙量波动贡献率最大。(4)工程堆积体在不同放水流量条件下侵蚀泥沙颗粒粒径分布差异性明显,紫色土堆积体最大侵蚀泥沙颗粒均大于黄沙壤堆积体。研究结果可为重庆市城镇建设工程堆积体新增水土流失量预测和植被生态恢复提供重要科学依据。     

含砾石锥状工程堆积体坡面径流侵蚀特征

以关中地区的重质土壤为试验材料,利用自制的堆积平台模拟散乱锥状工程堆积体的堆积过程及形态建造实体模型,在人工模拟降雨的条件下,研究了4个降雨强度下(1.0,1.5,2.0,2.5mm/min)不同砾石质量分数(0,10%,20%,30%,40%)锥状工程堆积体坡面的径流产沙特征。结果表明:(1)径流率和流速随时间呈现出先快速增加后缓慢增长至稳定的变化趋势,雨强和砾石含量对径流率和流速均有显著性影响,其中雨强对两者的贡献率较大,起决定性作用;(2)平均径流率和平均流速随雨强的增大而增加,与雨强呈极显著的正相关关系,随砾石含量的增加而减小,与砾石含量呈极显著的负相关关系;(3)雨强为1.0mm/min时,侵蚀速率先快速增加后逐渐趋于稳定;雨强≥1.5mm/min时,侵蚀速率呈持续增长的变化趋势,雨强为2.0,2.5mm/min时,在降雨中后期侵蚀速率突变式增加;(4)侵蚀总量随雨强的增大呈指数型增加的趋势,随砾石含量的增加呈负对数型减小的趋势。     

系统工程原理在神府东胜矿区土地适宜性评价中的应用

<正> 土地是一个多层次、多维因子构成的非常复杂的物质系统,其内部分异具有明显的过渡性和不确定性。因此,土地适宜性评价的结果(如适宜与不适宜、一等宜农地与二等宜农地)也具有相对性、模糊性,目前还没有绝对统一的定量评价指标,且当土地系统的复杂性增大时,土地评价的精确性就相对减小。神府东胜矿区位于陕北黄土高原和鄂尔多斯高原毛乌素沙地的综合过渡地带,矿区内黄土丘陵地貌和风沙地貌交错分布,风蚀、水蚀交替进行,土壤、植被区系成分复杂,这就决定了矿区土地系统的复杂性。因此,矿区的土地适宜性评价只有运用系统工程原理及模糊多层次综合评判法,才能科学准确地判定各地类的质量特征,评价其适宜性和适宜等级。     

土石混合堆积体坡面土壤侵蚀研究进展

土石混合堆积体是一种堆弃物,因其特殊的物质组成与结构,受到雨水冲刷极易发生次生灾害,近年来越来越多的学者关注其坡面土壤侵蚀问题,但研究尚无完整的理论与方法,整体处于初步探索阶段;综述了土石混合堆积体坡面特性、入渗过程、水流水动力学特征及产流产沙特征等研究现状;提出在未来的研究中,可借鉴元素示踪等研究方法深入探讨土石混合堆积体内部水分运移规律,从物质来源、类型及研究方法等方面完善研究其坡面水流水动力学特性,注重探讨堆置形态、原地貌形态以及砾石的分布状况等对其坡面及地下土壤侵蚀的影响,着重研究降雨及径流共同作用下的坡面及地下侵蚀规律,进一步探究其不同治理措施的减水减沙效益,构建适宜各类型土石混合堆积体土壤侵蚀预报模型,为生态防护体系的构建及区域经济可持续发展奠定基础。     

工程堆积体陡坡坡面径流水动力学特性

通过野外放水试验,对高速公路沿线典型堆积体陡坡(36°)在模拟径流冲刷条件下的坡面径流水动力学特性进行了研究,结果表明,平均流速与径流深均随流量的增加呈幂函数增加,不同坡面径流状态下(薄层水流和细沟流)流量的指数不同,且各自与室内研究结果有所差异;不同坡段的平均流速随坡长增加呈“S”形曲线变化.堆积体陡坡坡面径流属急流范畴,由过渡流向紊流转变的临界放水流量在20～25 L/min之间.Darcy-Weisbach阻力系数(f)与径流雷诺数(Re)之间存在幂函数正相关关系,与弗罗德数(Fr)之间存在幂函数负相关关系,不同坡段的平均阻力系数与坡长呈双曲线函数关系.     

基于GIS技术的典型省际交界区域土地开发适宜评价

以承接产业转移,促进产业及其用地优化配置为研究背景,选取典型省际交界区域的皖东滁州市,从资源约束、发展引导两大视角,构建土地开发适宜度评价指标体系,运用GIS空间数据挖掘、分析及输出显示等功能,形成90×17面板数据,采用多因子综合评价法与逻辑象限模型,完成滁州市域土地开发适宜度评价,并提出差别化土地利用分区对策。结果表明:重点开发区域范围涉及市县辖区及周边紧邻镇域,集中于区域社会经济发展较好的地区;后备开发区域集中于天长市大部、明光市北部、全椒南部等地区,其他地区也有零星分布;限制开发区域主要分布于定远县及凤阳县的平原地区,以及明光市与来安县交界山地丘陵区域;协调开发区域仅是南谯区及周边乡镇,以及定城镇、炉桥镇与六镇镇等区域。     

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。