高速公路弃土场边坡沟蚀规律研究——以湖北沪蓉西高速公路为例

为探讨公路弃土场边坡沟蚀发生发展规律,以湖北沪蓉西高速公路(宜长段)为例,从弃土场沟蚀发育特征、发生发展规律和与沟间侵蚀的关系3方面对弃土场沟蚀规律进行探讨.结果表明,弃土场边坡沟蚀与降雨有密切的关系,沟蚀在坡面土壤侵蚀量占的比重越来越大;弃土场坡面沟蚀发展呈加剧发展趋势,随着观测时间的变化,细沟侵蚀在整个坡面土壤侵蚀量中占的比重越来越小,而相对浅沟侵蚀和切沟侵蚀所占的比重越来越大.     

鄂西南路基边坡影响土壤侵蚀量因素分析

为深入了解路基边坡土壤侵蚀过程及其影响因素,以位于鄂西南的湖北沪蓉西高速公路恩施至利川段公路路基边坡作为研究对象,在天然降雨条件下进行土壤侵蚀观测,对路基边坡土壤侵蚀的主导因子进行分析判断.结果表明,影响土壤侵蚀量的最主要因素是降雨过程,总体上降雨量、降雨历时和降雨强度对土壤侵蚀量产生的影响较为接近;在坡度较缓的坡面,降雨量的影响大于降雨强度,而在坡度较陡的坡面,降雨强度的影响大于降雨量;在以时间为变化序列的因素中,对土壤侵蚀的影响大小顺序依次为:降雨>土壤含水量>植被覆盖度;土壤侵蚀量与坡长、坡度均不存在显著相关关系,与坡长相比,土壤侵蚀量对坡度的变化更为敏感.     

秦沈客运专线路堤边坡土壤侵蚀预报研究

为探讨施工期铁路路堤边坡水土流失规律 ,对秦沈客运铁路专线一段路堤边坡进行了人工降雨试验与天然降雨实测 ,结果表明 ,路堤边坡的主要侵蚀形式是沟蚀 ,沟蚀量较面蚀量大得多 ,主要侵蚀因子是次降雨量及路堤顶面宽度。最后提出了预测秦沈客运专线路堤边坡土壤侵蚀量的经验公式     

高速公路植物措施保土效益初探——以云南省安宁至楚雄段为例

以云南省安宁至楚雄段高速公路为对象,初步研究该段公路边坡和弃土场的水土流失现状和植物防治措施种类及其布局.结果表明在公路边坡宜采用草灌混播方式,弃土场则在削坡开级和修建挡渣墙的前提下,种植坡柳或迎春花.通过在典型地段采用综合调查获取的数据分析研究,植物盖度在70%以上的公路边坡,基本上无鳞片状面蚀发生.在弃土场,由于坡面与堆渣体植被退化严重,发生不同程度的面蚀与沟蚀.经现场量测,其土壤侵蚀量为8090.4 t/km2(3 a时间),土壤侵蚀模数为2 696.8 t/(km2·a).高速公路两侧采取植物措施后既可防治水土流失,又可美化道路环境,保障行车安全.     

高速公路生态护坡技术的水土保持效应研究

对高速公路生态护坡工程开展试验观测。研究探讨生态护坡技术的水土保持效应。结果表明，在高速公路高陡边坡上采用生态护坡技术建植草本植被。在短期内可完全覆盖坡面，水土保持效果显著，可抑制边坡侵蚀的发育，有效控制坡面沟蚀的发生，在中雨到暴雨的情况下，边坡径流系数在15．97％以下，土壤流失量极小。生态护坡技术的水土保持机理主要与草本植被对降雨的截留、雨滴能量的削减、坡面径流的抑制、根系的锚固与加筋作用，以及生态护坡技术本身的工艺特性有关。     

鲁中山区小流域坡面土壤侵蚀的磁性示踪法研究

在木质径流小区布设人工磁性示踪剂,利用模拟降雨和自然降雨研究了连续降雨条件下的鲁中山区小流域坡面侵蚀形态的演变以及径流小区侵蚀泥沙量与坡面磁化率变化值的相关性。结果表明,坡面侵蚀方式以溅蚀、面蚀和细沟侵蚀为主。坡面顶部以溅蚀为主,为净侵蚀区;细沟侵蚀在坡面中下部最先发育,试验结束时细沟侵蚀部位已上溯至坡面中上部;坡脚处为侵蚀、沉积的交汇处。坡面的侵蚀程度以细沟发生部位最严重,坡面顶部其次,坡脚处最轻。在模拟降雨和自然降雨条件下,侵蚀泥沙量与坡面磁化率降幅完全吻合,呈极显著性相关,R2分别为0.851 4和0.832 0。因此,磁性示踪法可以准确的监测坡面的侵蚀沉积状况。     

稀土元素示踪坡面次降雨条件下的侵蚀过程

为定量研究次降雨条件下坡面侵蚀形态的演变过程,该文利用REE-INAA（稀土元素-中子活化分析）方法,将REE元素沿坡面垂直分层布设并结合室内模拟降雨试验,研究了次降雨条件下面蚀和细沟侵蚀的转变和动态发育过程。结果表明：降雨初期坡面主要发生面蚀,细沟出现后,坡面侵蚀将加快加剧,细沟侵蚀深度随之迅速增加。坡面侵蚀中面蚀量约占总侵蚀量的30%左右,细沟侵蚀量占70%左右。单位深度范围内最上层土壤侵蚀量最大,向下依次递减。可以将坡面侵蚀形态演变过程划分为面蚀、细沟发育和细沟稳定3个阶段,各阶段转化都有明显的拐点出现。因此,利用REE-INAA方法可以对土壤侵蚀演变过程进行较准确地定量研究。     

新型亲水性聚氨酯对砒砂岩边坡抗降雨侵蚀的影响

通过人工模拟降雨试验,研究新型亲水性聚氨酯材料(W-OH)对不同坡度和降雨强度条件下砒砂岩边坡抗降雨侵蚀的影响。结果表明:(1)坡度和降雨强度两个因素均对砒砂岩边坡受降雨侵蚀影响明显,随着坡度和降雨强度的增加,侵蚀产沙量不断增加,其中降雨强度的影响较坡度更为显著;(2)W-OH处理以后,坡面侵蚀产沙主要由雨滴击溅造成,在所选用的坡度范围内,坡度对坡面侵蚀的影响基本可以忽略;(3)W-OH对砒砂岩边坡抗降雨侵蚀方面减蚀效果非常明显,不同条件下减沙比均超过了98%;(4)W-OH处理以后,在砒砂岩表面形成了一层稳定的保护层,不仅起到了隔离水与砒砂岩的效果,同时又增加了坡面的光滑度使得径流可以快速疏导。     

极端降雨作用下陕北梯田边坡稳定性分析

为了研究在极端降雨作用下梯田边坡稳定性,同时探究土体内部重要参数随降雨入渗变化规律,进行了人工降雨作用下的梯田边坡的室内模型试验研究以及梯田边坡数值模拟分析。研究结果表明:在实施降雨的前2h,平均入渗百分率为65%,之后,入渗率由于地表径流的增加而随时间逐渐减少,一段时间(8h)之后,入渗率降到一个相对稳定值(25%);降雨入渗造成土体中含水率增加,致使梯田边坡的抗剪强度由于有效应力的减少及土体吸水软化而降低;降雨入渗影响下梯田边坡的滑动变形区为坡面以下0~1.0 m,变形量以坡面最大,从坡面到坡体深部逐渐减小,梯田边坡崩塌类型为冲蚀引起的局部浅层崩塌破坏;随着降雨的持续,梯田边坡安全系数不断减小,在降雨5h后安全系数ks1,梯田边坡发生垮塌。     

降雨特性和土壤结构对溅蚀的影响

选用黄土高原地区的安塞黄绵土、绥德黄绵土、杨陵粘黄土、杨陵农地耕层土进行人工降雨溅蚀试验 ,研究了降雨特性和土壤结构对雨滴溅蚀的影响。结果表明 :土壤溅蚀量与降雨强度相关关系的最佳函数为指数函数 ;将降雨动能与雨滴中数直径的乘积 ( Ed50 )定义为降雨溅蚀力 ,降雨溅蚀力与溅蚀量呈线性相关关系。降雨溅蚀力是降雨潜在溅蚀能力的反映 ,对溅蚀降雨侵蚀力因子的研究有一定参考价值 ;溅蚀总量随降雨历时的增加而增加 ,而溅蚀率则随降雨历时的增加而减小 ,其变化过程可用幂函数描述 ;原状土的溅蚀量仅为其扰动土溅蚀量的2 2 %～ 3 0 % ,随降雨强度增大 ,雨滴打击力对土壤结构的破坏作用增强 ,使原状土与扰动土溅蚀量间的差异缩小。     

初始含水率和降雨能量对黑土团聚体溅蚀特征的影响

[目的] 为明晰降雨能量和初始含水率对土壤团聚体溅蚀过程机制的影响。[方法] 选取东北典型耕层黑土为研究对象,通过人工模拟降雨试验,探讨不同初始含水率、降雨能量和团聚体初始粒径的团粒溅蚀特征。[结果] (1)4种初始粒径黑土团聚体的溅蚀量均在初始含水率4%时最大,其中初始粒径＜0.25 mm团聚体溅蚀量是相同降雨能量下各粒径团聚体溅蚀量的1.21~5.50倍。随初始含水率的增加各初始粒级团聚体溅蚀量呈减小趋势,而初始含水率＞25%后则呈增大现象。(2)4种初始粒径黑土团聚体的溅蚀量均随降雨能量的增加而增大。相较于降雨能量305 J/(m²·h)(1 m)条件,当降雨能量增加至909 J/(m²·h)(5 m)时,不同初始粒径团聚体溅蚀量分别增加15.37~20.70(＜0.25 mm),52.30~417.60(0.25~1 mm),51.58~359.36(1~3 mm),68.73~777.99倍(3~5 mm)。不同初始粒径黑土团聚体溅蚀量存在明显的阈值,当降雨能量达到529 J/(m²·h)(2 m)以上时,不同降雨能量梯度下的溅蚀量存在显著差异。(3)降雨能量是影响溅蚀量的关键因素。降雨能量对溅蚀量的直接效应为0.811,存在显著正向影响,且相关程度最高;初始含水率和团聚体初始粒径的直接效应分别为0.193和0.352,存在显著负向影响。[结论] 研究结果可为东北黑土区坡面土壤侵蚀过程机制研究和土壤侵蚀机理模型构建提供科学依据。     

降雨和植被覆盖对铁路路基边坡土壤侵蚀的影响

[目的] 探究不同植被覆盖对边坡径流泥沙的削减作用,为改善道路路基边坡的植被配置,减少公路边坡的水土流失量提供科学参考。[方法] 选取江苏省南通市境内在建的南京市—启东市铁路路基为研究对象。利用坡面观测小区,选取观测期内不同降雨强度（15,28,40,63,82 mm/h）的自然降雨条件,对3种植被覆盖（灌草坡面、植草坡面和裸坡坡面）的坡面产流与产沙进行分析,揭示植被覆盖对径流和泥沙的拦蓄作用。[结果] 降雨强度对初始产流时间影响显著（p<0.05）,3种植被覆盖的初始产流时间随降雨强度的增加逐渐减少,植草坡面和草灌结合坡面相比裸坡坡面对初始产流时间的延缓作用显著。随着降雨强度的增加,3种下垫面坡面径流量均呈增大的趋势,植草和草灌结合坡面相比裸坡坡面有较好的削减坡面径流作用。试验条件下,草灌结合坡面削减率在54.20%～63.68%,植草坡面削减率在38.59%～55.37%。随着降雨强度的增加,裸露坡面所产生的泥沙量呈指数型递增,在降雨强度大于63 mm后尤为明显,由662.66 g （15 mm/h）陡增至2 002.95（82 mm/h）。植草和草灌结合坡面随降雨强度的增大产沙量增加不明显,泥沙产生量在0.9～4.9 g。[结论] 路基边坡产流产沙随着降雨强度的增大而增加,降雨对坡面产流产沙影响显著;植草坡面和草灌结合坡面相比裸坡坡面有非常明显的减少土壤侵蚀的效果。     

降雨强度和坡度对粘黄土坡面片蚀的影响

通过设计2种降雨强度(90,120mm/h)和4个地表坡度(10°,15°,20°,25°)的模拟降雨试验,研究了降雨强度和坡度对粘黄土坡面片蚀的影响。结果表明,试验条件下当降雨量相同时,降雨强度和坡度对径流量的影响不显著,而对坡面片蚀量的影响非常显著。当降雨强度由90mm/h增加到120mm/h时,在相同坡度条件下坡面片蚀量增加76.2%~128.0%;当坡度由10°变化到25°时,90mm/h和120mm/h两种降雨强度坡面片蚀量分别增加29.3%~72.1%和1.8%~75.4%。在降雨历时相同时,降雨强度由90mm/h增加到120mm/h可使相同坡度条件下坡面径流量和片蚀量分别增加19.5%~26.0%和103.8%~162.2%;当坡度由10°增加至25°时,坡面片蚀量在90mm/h和120mm/h两种降雨强度下分别增加25.1%~67.4%和1.8%~75.0%。降雨强度对稳定阶段坡度侵蚀速率的相对贡献大于82%,远大于坡度对稳定阶段侵蚀速率的相对贡献。     

裸地雨滴溅蚀对坡面微地形的影响与变化特征

为了探讨溅蚀作用与坡面微地形之间的相互关系,该文通过模拟降雨试验方法,研究了黄土区坡耕地无植被条件下雨滴对坡面微地形的溅蚀作用与变化特征。微地形由不同的耕作管理措施形成,包括锄耕措施、掏挖措施和等高耕作措施,以平整坡面为对照措施。降雨强度分别为60,90和120mm/h。试验小区大小为0.5m2。用溅蚀板测定坡面向下和向上2个方向的溅蚀量。利用激光扫描仪测定微地形,并结合GIS技术建立大比例DEM(分辨率2cm)。结果表明,在耕作管理条件下,坡面微地形具有降低坡面溅蚀量的作用。微地形的变化特征主要表现为微坡度的变化,而微坡向对溅蚀作用的变化不敏感。因此,微坡度可以作为研究雨滴溅蚀作用与微地形变化的一个反映指标。     

不同粒径红壤团聚体坡面溅蚀特征

为揭示不同粒径团聚体坡面溅蚀规律,以第四纪粘土发育红壤为研究对象,通过室内人工模拟降雨试验(雨强75mm/h,历时45min)研究0.25,0.25~0.5,0.5~1,1~2,2~5mm粒径团聚体溅蚀规律,系统分析了降雨条件下各粒径团聚体破碎、溅蚀率变化、溅蚀搬运量以及溅蚀搬运后的空间分布特征。结果表明:(1)降雨条件下团聚体粒径越大越容易破碎,除2~5mm团聚体破碎量高达96.06%外,2mm团聚体破碎量均小于50.00%。(2)0.25mm团聚体溅蚀率具有陡涨陡落特点,表土结皮发育迅速;0.25~0.5mm团聚体溅蚀率陡涨缓落,表土泥浆化过程明显;0.5~5mm团聚体溅蚀率则能保持较长时间增长,随后降低。(3)不同粒径团聚体溅蚀总量、上下坡溅蚀量与净搬运量变化趋势一致,一次降雨过程中,溅蚀搬运量峰值出现在粒径0.25~0.5mm范围内,而后随着粒径的增大逐渐降低。(4)团聚体粒径越小,溅蚀搬运后的平均重量距离越大,各粒径团聚体溅蚀量基本全部分布在半径60cm范围内。研究结果能为降雨侵蚀防治及侵蚀过程模型提供理论参考。     

三峡库区野外模拟降雨条件下弃渣场土壤侵蚀特性

[目的]揭示三峡库区弃渣场土壤侵蚀规律,为该地区弃渣场的土壤侵蚀治理提供依据。[方法]通过现场搭建径流小区并采用人工模拟降雨的方法进行研究。[结果]降雨量同侵蚀量存在极显著的线性关系;降雨强度同渣场产流时间呈极显著的幂函数关系,同径流含沙率呈极显著的指数函数关系;渣场表层较高的细砾石含量,一定程度上可以减少溅蚀与面蚀量,但在强降雨或持续降雨条件下会促进坡面沟蚀的发育;渣场侵蚀具有一定季节分布,非雨季时,渣场侵蚀以面蚀与轻微沟蚀为主,坡面主要发育为细沟与浅沟,侵蚀量较少;雨季时,渣场坡面浅沟迅速转化为切沟,泥沙流失严重。[结论]研究区渣场侵蚀具有一定的季节性,渣场施工时应根据气候特征适当调配,主动避开雨季,并在雨季前完成渣场的水土保护设置;采取相应防护措施抑制或减缓雨季沟蚀的发育是研究区渣场水土保持防护的重点。     

裂隙岩质边坡非饱和降雨入渗特征分析

[目的]研究降雨入渗过程中,裂隙岩质边坡渗流场和暂态饱和区的变化规律,为裂隙岩体降雨入渗规律、工程技术及水土保持方面的研究提供支持。[方法]基于非连续裂隙模型,采用Matlab编制裂隙岩体渗透张量的计算程序;基于等效连续介质渗流模型,采用FLAC3D内置的FISH语言编制程序进行非饱和渗流分析。[结果]依托实际工程分析得出了裂隙岩体的渗透张量,在降雨过程中随着降雨强度的增加或者降雨时间的延长,边坡表层区域零孔隙水压力面不断向内部发展,暂态饱和区的范围不断扩大,且暂态饱和区的出现发生在降雨强度大于边坡的入渗率的情况。[结论]采用非连续裂隙网络模型和等效连续介质渗流模型对裂隙岩质边坡降雨入渗分析能较好反映裂隙岩体各向异性和非饱和渗流的特点。     

降雨强度和坡度对东北黑土区顺坡垄体溅蚀特征的影响

坡耕地溅蚀特征研究可揭示和反映溅蚀的发生和发展机理,而以往研究大多在无垄作坡面进行,较少涉及顺坡垄体。为此,该研究基于野外人工模拟降雨试验,设计3个降雨强度（30、60和90 mm/h）和2个坡度（3°、5°）,研究降雨强度和坡度对典型黑土（Mollisol）农田顺坡垄体溅蚀量、溅蚀过程和溅蚀分选特征的影响。研究结果表明：当降雨强度由30 mm/h增加到90 mm/h时,总溅蚀量增加2.5～17.9倍。当坡度由3°增大到5°时,总溅蚀量增加30.52%～74.08%。当降雨强度为30和60 mm/h时,总溅蚀率随降雨历时呈迅速减小-缓慢减小-波动稳定的趋势。当降雨强度为90 mm/h时,总溅蚀率随降雨历时呈迅速增加-迅速减小-波动稳定的趋势。整体而言,总溅蚀量随降雨强度和坡度的增加呈幂函数关系。各试验处理下,溅蚀分选水稳性团聚体中均以<1 mm粒级的团聚体为主,平均占总量的79.01%,以0.5～1 mm粒级最多,2～5 mm粒级最少,分别占总量的32.94%和3.36%。30和60 mm/h降雨强度下,分别为<0.25和<2 mm的各粒级团聚体在降雨后期达到波动稳定,其中<0.25 mm的团聚体均呈迅速降低-缓慢降低-波动稳定的变化趋势。90 mm/h降雨强度下,1～5和<0.25 mm各粒级团聚体均呈线性平稳变化,其中<0.25 mm的团聚体呈线性减少趋势。研究可为东北黑土区水蚀防治提供科学依据。     

花岗岩矿区水力岩土侵蚀研究初探——以福建省安溪县铁峰山花岗岩矿区为例

以安溪县铁峰山花岗岩矿区为例,以集水区为单元,选取具有代表性的矿点作为研究对象,采用调查分析法、标桩法和侵蚀沟体积量算转换法进行矿区水力岩土侵蚀的研究。结果表明:1花岗岩矿区由于其自身的特点,水力岩土侵蚀以溅蚀、面蚀、沟蚀等形式体现,其土壤侵蚀强度多达到强烈甚至极强烈以上。2由于矿渣的阻滞作用,降雨后土壤多呈泥浆状溅散。雨滴的溅蚀使得土壤多呈现鳞片状侵蚀,降雨过后部分地表土层产生板结。3从研究区面蚀和沟蚀情况看,水力岩土侵蚀多达到极强烈以上侵蚀,且受坡长、坡度、堆体颗粒组成、有无植被覆盖、堆倒年限等因素的综合影响。     

路堤边坡土壤类型对水土流失影响的试验研究

以秦皇岛-沈阳客运专线和胶州-新沂铁路路堤边坡为研究对象,通过对天然降雨条件下路堤边坡土壤侵蚀的现场调查,并分析二试验区侵蚀程度出现较大差异的原因,研究二者相应边坡土壤类型对水土流失的影响。结果表明,秦沈线和胶新线路堤边坡侵蚀程度的差异是由二者路堤边坡土壤的可蚀性不同造成的;在次半宽降雨量大于临界次半宽降雨量时,秦沈线路堤边坡的侵蚀程度远大于胶新线路堤边坡的侵蚀程度,主要是由于胶新线路堤边坡土中含有直径大于20mm的碎石;路堤边坡土壤的可蚀性与降雨特性有关,提出了减少路堤边坡土壤流失量的建议。