应用简易泥沙取样器测定泥沙滞留时间

防灾,保护环境,重要的是掌握河床堆积物的动态。从事生态、环境保护、地球化学、地形学等学科的研究,以河床堆积物为试材的生物调查等,几乎都是采取抽样方法。而抽样方法各具特色。2011年日本学者福山泰治郎等人研制出一种能在河床表面与砾石的间隙中用静水吸引法收集细小泥沙的简易取样器。并与其它取样方法比较,细小泥沙量的比率明显增加,50%粒径与75%粒径没有明显差异。同时,测得河床细小泥沙的放射性核物质7Be、210Pb的浓度,计算出浮游沙与河床堆积物的滞留时间(从降水中的7Be、210Pb到被土壤粒子吸附,从坡面侵蚀再输移到河道,从试材取样地点到下游取样地点经过的时间)分别为143.265 d,264.391 d。     

裸坡泥沙的产生及移动机理

<正>山体滑坡后形成裸露坡面,虽然坡面产生的泥沙量较少,但如果这种裸坡面积很大,或面积虽小而相对密集,又不能被植物自然覆盖,从而产生的泥沙就会缩短下游堤坝的寿命,甚至造成灾难性后果。因而研究裸坡泥沙量的产生及移动机理有助于确定山间径流中泥沙运动以及裸露山坡重新恢复植被所需要的条件。1 试验处理试验地点设在靠近凯苏河一级支     

绵远河流域地震侵蚀与泥沙输移特征

汶川地震引发大量的崩塌滑坡、泥石流,为震区河流提供了丰富的泥沙来源。对处于地震极重灾区的绵远河流域进行了地震侵蚀与流域内的泥沙输移状况的调查统计。绵远河山区河段地震时产生了1.15×108 m3的松散堆积物,相当于正常年份土壤侵蚀量的约100倍。5a实地调查的结果显示,崩塌滑坡体绝大部分堆积在支沟中。在震后水文气候条件不变的情况下,松散堆积物中占多数的大粒径颗粒超过了河流输运能力,仅少量细颗粒物质以悬移质形式被输送到下游。研究表明,虽然绵远河上游地震侵蚀产沙总量巨大,但汶川地震后与震前进入绵远河平原河段的泥沙量变化不大,近期内对绵远河下游及沱江的泥沙输移没有明显影响。     

黄土高原多沙粗沙区泥沙集中度变化特征及驱动因素

[目的]揭示黄土高原多沙粗沙区的泥沙和泥沙集中度的变化规律,阐明泥沙集中度的影响因素,进而为流域水土流失治理和生态保护提供一定的科学依据。[方法]基于1956—2010年皇甫川、孤山川、秃尾河、窟野河和无定河流域的输沙量数据,利用Mann-Kendall趋势检验法、Pettitt突变点检验法、Morlet小波分析方法分析了黄土高原多沙粗沙区泥沙集中度的时空变化特征,通过Pearson相关系数探究了泥沙集中度与生态建设措施的相关性。[结果](1) 1956—2010年,黄土高原多沙粗沙区的输沙量呈现显著减少的趋势,但是皇甫川、孤山川、无定河流域的泥沙集中度呈现显著增加的趋势。(2)孤山川与无定河流域的泥沙集中度具有显著的(p<0.05)突变点,分别为1990年与1986年。(3)研究区泥沙集中度主周期介于15～55 a。(4)径流集中度对于研究区泥沙集中度有显著的影响。除此之外,生态建设措施面积与泥沙集中度有显著的正相关关系,其中梯田、造林和种草对于研究区的泥沙集中度的影响程度最大。[结论]黄土高原多沙粗沙区的输沙量逐渐减少且越来越集中,泥沙集中度受到降雨径流和生态建设措施等因素影...     

基于Logistic回归和MCMC方法评价地震滑坡敏感性

Logistic回归模型(Logistic Regression,LR)在滑坡敏感性评价上应用广泛,但目前对于模型参数不确定性的研究较为缺乏。马尔可夫链蒙特卡罗(Markov Chain Monte Carlo,MCMC)方法能够结合参数的先验信息得到其后验分布,从而对估计参数的不确定性进行分析。为探索MCMC方法在Logistic滑坡敏感性模型构建中的有效性; 量化模型参数估计值的不确定性,以西南地区2013年4·20芦山地震,2017年8·8九寨沟地震和2014年8·3鲁甸地震为例,基于MCMC方法对Logistic回归模型的回归系数进行估计。构建了区域的地震滑坡敏感性模型,对模型参数的估计值进行了不确定性分析,并绘制了区域的滑坡敏感性图。结果表明:在芦山地震案例中,模型参数估计值的不确定性都比较低; 在九寨沟案例中,岩性因子的参数估计值不确定性较高; 在鲁甸地震中,岩性、剖面曲率和平面曲率的参数不确定性较高。总的来说,模型中的大多数参数估计值不确定性都较低。所构建的Logistic回归模型在三次地震滑坡事件中的预测精度都较高,AUC(Area Under ROC Curve)值均在0.9以上,这证明了MCMC方法对Logistic模型参数估计的准确性。在三次地震滑坡事件中,因子相对重要性最大的为高程,其次为距离断层的距离以及修正麦卡利烈度。研究为利用LR模型进行滑坡敏感性评价提供了一种新的思路和方法。     

红壤区稀土矿开发导致河流泥沙淤积量的估算--以江西省信丰县崇墩沟小流域为例

不合理的人为活动是侵蚀产沙的主要原因之一。在江西省信丰县崇墩沟小流域内由于稀土矿产的无序开发,导致河流泥沙严重淤积。通过实测河流淤积泥沙断面,计算出在7 500 m长的河道共淤积泥沙30 193 t,考虑到输移比,整个流域内土壤流失量可达3 500 t/km2,平均侵蚀模数也高达1 150 t/(km2.a)以上,属于中等强度的土壤侵蚀。调查结果发现,河流中淤积的泥沙主要来源于稀土矿开发的尾矿流失;土壤流失量高到99 730 t/km2,年平均侵蚀模数为34 000 t/(km2.a)以上,属于极强度的水土流失。治理水土流失,须加强对稀土矿开发的管理,防止形成新的水土流失;将已废弃的稀土尾矿作为治理的重中之重,可有效地降低流域内土壤侵蚀的强度。     

黄河中游粗泥沙集中来源区重点支流的遴选

通过来沙粒径、输沙模数、水土流失面积占流域面积的比例等指标遴选出黄河粗泥沙集中来源区重点治理的支流。按水文站实测悬移质粒径粗细分析的重点支流的排序为:皇甫川、窟野河、秃尾河、佳芦河、孤山川、无定河、延河和清涧河;根据各支流坝地淤积物钻孔取样分析的d≥0.10 mm泥沙所占百分数由大到小排序是:窟野河、皇甫川、清水川、孤山川、石马川、秃尾河、无定河、佳芦河、乌龙河、延河和北洛河;在此基础上,再按粗泥沙输沙模数大小最后遴选的重点治理支流的顺序是:窟野河、皇甫川、清水川、秃尾河、孤山川、石马川、佳芦河、乌龙河、无定河。     

水库拦蓄作用的数值模拟技术

有关水库拦蓄作用,不同学者有着不同的见解。或赞许或批评……2009年日本学者山崎祐介等人针对水库因山体滑坡导致库容大幅度丧失进行了水库拦蓄作用的数值模拟。用一维河床变动计算,推测水库堆积的泥沙量为2.38×107m3。假定泥沙全部下泄,在河道均匀堆积,会导致河床最大上升10m。用二维泛滥计算法评价水库发挥拦蓄泥沙防灾效果的结论是:年最大日平均流量为3.937×108m3,最大流量为6.870×108m3,将在两岸发生洪泛灾害。洪泛最大面积为68.7km2。模拟计算的结果表明,因水库的存在,阻止了大规模泥沙流出,限制了河床上升,控制了洪泛之灾。说明水库在防止泥沙灾害的作用功不可没。     

南苏拉威西岛泥沙灾害预警

世界各地自然地质灾害频繁发生,许多国家科研人员都在进行降雨特性与山体滑坡之间相关性研究,以便在灾害来临之前能及时向群众发出预警,最大程度减少灾害带来的损失。日本九州大学水土保持实验室HASNAWIR等对印度尼西亚南苏拉威西岛1997～2007年发生滑坡的21次降雨事件的参数进行了研究,研究表明,在某一泥沙灾害高发区,可根据该区的降雨历史资料,确定泥沙灾害预警线、临界的降雨总量和降雨强度,当持续的降雨量和降雨强度超过临界值时,政府就可以通知区域内的群众从这里及时撤离,以减少不必要的损失和伤害。该方法为其他地区泥沙灾害的预警分析提供了可借鉴的研究手段。     

川中丘陵区小流域自然侵蚀速率的初步研究

长江三峡中更新世的贯通,导致川中丘陵区河流的急剧下切,两岸广袤的平原被沟谷肢解为起伏的丘陵,现今孤立的丘顶是河流下切前的平原面,沟谷的盆腔体积表征了急剧下切以来的侵蚀量。我们选择内江附近的小河沟流域为研究小流域,采用DEM法测算了沟谷的盆腔体积,并根据阶地绝对年龄,计算了流域的自然侵蚀速率;还估算了流域内的松散堆积物体积,计算了流域的自然泥沙输移比。小河沟流域集水面积10.88 km2,侵蚀沟谷盆腔体积6.57亿m3。IV级高平原阶地和Ⅲ级阶地砂砾层的绝对年龄分别以0.7M a和0.4M a计,相应的自然侵蚀模数分别为216 t/(km2.a)和378/(km2.a),和沱江川中丘陵区区间的现代输沙模数397 t/(km2.a)非常接近。流域内松散堆积物总体积不超过200万m3,流域的自然泥沙输移比为0.997,接近于1。     

GIS支持下川滇黔接壤区滑坡危险性评价

川滇黔接壤地区是中国滑坡灾害的多发区,区内共有崩塌、滑坡等地质灾害隐患点1.2万余处,对100余万人的生命与财产安全构成威胁,严重影响当地人民生产、生活安全与可持续发展。选择坡度、相对高差、到活动断裂带距离、年均降雨量和年均大雨日数5个因子作为滑坡危险性的评价因子,在GIS支持下获取各因子的贡献权重,根据贡献率模型在空间叠加下生成研究区滑坡危险性评价图。结果表明:(1)研究区1.92×105 km2面积中,极高危险区3.92×104 km2,高危险区4.34×104 km2,中危险区4.58×104 km2,低危险区3.92×104 km2,稳定区2.42×104 km2,中度以上危险区面积占研究区总面积的67.00%;(2)极高危险区主要分布在小江—安宁河深大断裂两侧以及金沙江、雅砻江等深切河谷中,显示出活动断裂带和地貌对滑坡危险性的宏观控制作用;(3)中度以上危险区内人口总量约1 152.31万人,占总人口的32.17%;GDP约419.88亿元,占研究区总量的28.75%,因此加强川滇黔接壤地区地质灾害防灾减灾能力建设已刻不容缓。     

极端降雨对晋西黄土区农地流域泥沙连通性的影响

[目的]研究极端降雨事件对小流域坡沟系统泥沙连通性的影响,进而为流域综合治理与灾后重建提供理论依据。[方法]以地处黄土残塬区的晋西吉县蔡家川农地小流域为研究区,采用无人机与遥感影像对2021年10月山西极端降雨事件前后坡沟系统进行航测与实地调查,分析极端降雨前后的景观格局变化,量化坡沟系统泥沙连通性,识别滑坡点位空间分布与地形特征,评价流域内典型工程措施对极端降雨的响应。[结果]农地流域此次降雨历时84 h,累计降雨量160.4 mm,降雨强度1.9 mm/h,降雨频率0.16%,为百年一遇的极端暴雨。暴雨后流域斑块数量增加,景观形状指数增大,蔓延度指数减小,香农多样性指数减小。暴雨前流域内泥沙连通性分布不均,暴雨后泥沙连通性增大。暴雨后滑坡位点泥沙连通性减小,滑坡多发生在0°～10°和40°～50°的条件下,所占比例分别为29.11%和17.74%。[结论]极端暴雨事件诱发的滑坡影响了泥沙连通性,根据泥沙连通性空间变化可识别水土流失位点,能够用于评估典型水土保持工程措施对极端降雨的响应,研究结果可为流域综合治理及极端降雨事件发生后开展生态恢复提供支撑。     

降雨对工程弃渣坡面径流泥沙含量变化的影响

对工程弃渣坡面径流泥沙含量进行观测分析结果表明：降雨量与研究点径流泥沙含量之间的相关性较差只有降雨量与原始弃渣坡面径流泥沙含量间呈显著的相关关系,相关系数为0.792.通过T检验,发现降雨量与原始弃渣坡面径流泥沙含量、客土覆盖坡面径流泥沙含量之间均有显著的差异,非标准化回归模型为：Y=10.093＋13.134X1-0.386X2,标准化回归模型为：Y=0.803X1-0.052X2.     

依据库区泥沙淤积资料预测土壤侵蚀模数

预测土壤侵蚀模数,是水土保持工作的基本课题。国内外目前采用的土壤侵蚀预测模型,大多都是经验公式。由于统计经验公式受到自身适宜范围的限制,预测精度不高。2004年日本学者水谷武司利用库区泥沙淤积资料,求得土壤侵蚀预测方程。并对其预测方程进行了检验,证明预测精度较高。此方法以水土保持骨干工程或水库的年泥沙淤积量、数学地图为基础资料,以降雨强度、坡面坡度等地形变量以及抵抗侵蚀力的地质、地被条件等为变量,通过多重回归分析,导出山地流域土壤侵蚀预测公式。分析结果表明:土壤侵蚀模数90%取决于上述因子。     

黄河中游粗泥沙集中来源区的确定

利用d≥0.10 mm的粗泥沙输沙模数≥1 400 t/(km2.a)的指标在黄河中游多沙粗沙区中界定出粗泥沙集中来源区面积为1.88万km2,该面积占黄河中游多沙粗沙区面积的23.9%,年产沙量为4.08亿t,占多沙粗沙区年产沙总量的34.5%,产生d≥0.05 mm和d≥0.10 mm的粗泥沙量分别为1.52亿和0.61亿t,占多沙粗沙区相应输沙量的47.6%和68.5%,该区是名符其实的产粗泥沙“大户”。     

利用非接触传感器连续监测泥沙动态

利用监控录像和泥沙移动探测传感器等非接触监测手段,多应用于泥石流等的监测,对于洪水观测还没有得到充分利用。2009年日本株式会社综合防灾系统研究所小川达则等人就非接触传感器从正常洪水到发生灾害时对泥沙移动动态观测进行了相关研究。利用非接触传感器的观测方法能掌握平常洪水到灾害时的泥沙移动动态。通过复合设置各种非接触传感器,补充各自的缺点,利用各传感器信息的相互关系,能连续高精度地探测泥沙移动的发生、流出规模、流出情况等泥沙动态。在所利用的各传感器上增添新技术,探测出新的情报,通过引进新技术开发的各种传感器强化防沙观测局的情报,达到有效利用。     

森林过滤带减沙作用研究

植被过滤带通常能够阻止80%以上的泥沙进入径流。美国佐治亚大学的研究生W.J.W h ite等在格鲁吉亚皮埃蒙特原状森林过滤带和搅动森林过滤带上对径流进行模拟试验。森林过滤带分为五个坡度级别,模拟径流中土壤颗粒包括黏粒、沙粒和团聚体。总泥沙拦截率为53%~96%,平均为72%。直径大于20μm的沙粒大部分被2m长的过滤带所截获,直径小于2μm的沙粒质量浓度未受到过滤带的影响,但是渗透过程中部分被拦截。过滤带中2~20μm粒径的拦截量与水流距离呈相关性。原状森林覆被地区,森林覆被深度和泥沙拦截量呈现相关性。去除森林覆被会降低泥沙的拦截量,但在去除森林覆被的地区试验中所添加的泥沙大部分被拦截。试验研究表明:窄的过滤带能有效地转移直径大于20μm的粗质泥沙,16 m长的过滤带能转移径流中大部分直径为2~20μm的泥沙。     

黄河流域矿区充填复垦泥沙供需状况及输沙路径分析

引黄河泥沙充填复垦采煤沉陷地是减轻黄河淤积和提升矿区复垦率的有效途径,有助于改善区域生态环境。该文以黄河主要淤积河段及沿岸150km范围内的23个国家规划矿区为研究区,分别采用沙量平衡法和开采沉陷预计法估算了黄河流域矿区充填复垦泥沙的供给量和需求量,初步分析了适宜引黄充填复垦矿区并设计了概略输沙路径。研究结果表明:1950—2013年,黄河主要淤积河段的总泥沙淤积量约为144.31亿t;截至2013年,各规划矿区充填复垦总需沙量约为225.12亿t;综合考虑泥沙供需状况和输沙距离2个因素,包头、义马、焦作、郑州、肥城、黄河北、淄博7个近距离矿区和乌海、平顶山、晋城、鹤壁、新汶5个中距离矿区适宜黄河泥沙充填复垦,需沙量和需调用水量分别为90.19和148.81亿t;各适宜充填复垦矿区的概略输沙路径长度处于21.98～109.02km,总长度约为643km。研究成果可为黄河泥沙充填复垦技术推广提供前期专题性基础数据,为后续可行性研究、规划设计及充填复垦等相关政策制定提供参考。     

基于RUSLE的松花江流域不同侵蚀类型区泥沙输移比估算

为摸清东北黑土区土壤侵蚀与泥沙输移特征,以松花江流域为研究对象,选取不同侵蚀类型区8个水文站控制区,利用RUSLE模型,结合水文站实测输沙数据,分析了不同侵蚀类型区泥沙输移比的时空变化特征。结果表明:（1）松花江流域各侵蚀类型区均以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,而草地、旱地和裸地侵蚀模数均呈现依次增大趋势,且大于该区容许土壤流失量,特别是松岭站、碾子山站、大石寨站和大山咀子站水文站控制区裸地土壤侵蚀模数均大于20 000 t/（km²·a）,达到剧烈侵蚀程度。不同侵蚀类型区之间侵蚀模数表现为丘陵沟壑区Ⅰ > 丘陵沟壑区Ⅱ > 天然林区 > 漫川漫岗区。（2）松花江流域不同侵蚀类型区泥沙输移比总体上表现为漫川漫岗区 > 丘陵沟壑区Ⅱ > 丘陵沟壑区Ⅰ > 天然林区。（3）同一侵蚀类型区不同年际间泥沙输移比波动起伏,而从20世纪60年代到80年代,人类活动影响较小的天然林区和丘陵沟壑区Ⅱ不同时期平均泥沙输移比相差不大,人类活动剧烈的漫川漫岗区和丘陵沟壑区Ⅰ平均泥沙输移比则表现为波动式递增。研究结果对于了解东北黑土区土壤侵蚀和泥沙输移规律,明确该区域土壤侵蚀机理和治理目标具有指导意义。     

紫色土泥沙沉积物对磷的吸附-解吸动力学特征

在紫色土集中分布的四川盆地丘陵区,选择不同土地利用方式（林地、水田、旱坡地、村镇）产生的沟渠泥沙为实验材料,采用平衡法研究了紫色土泥沙沉积物对磷的吸附-解吸动力学特征。结果表明,泥沙对磷的吸附和解吸过程按速率均分为快、慢、动态平衡3个阶段,0～0.75h内泥沙对磷的吸附速率与活性铁铝氧化物含量和粘粒含量之间呈显著正相关,较高的OlsenP水平和砂粒含量是泥沙磷解吸速率高的重要因素。泥沙磷的吸附量和解吸量与反应时间之间均呈幂函数关系（Qt=k·ta,0〈a〈1）。磷吸附量与泥沙中活性铁铝氧化物含量呈极显著正相关。磷解吸量与泥沙中砂粒含量显著正相关,与细颗粒物质（粘粒和粉粒）含量呈显著负相关。村镇沟渠泥沙磷的解吸量显著高于其他沟渠泥沙,其释放风险值得重视。本研究结果为川中丘陵区紫色土泥沙磷的释放风险评价提供了科学依据。