采煤塌陷裂缝对降雨后坡面土壤水分的影响

为探究采煤塌陷裂缝对坡面储蓄降水的影响,本文对降雨后不同坡向上裂缝两侧的不同土层水分动态变化特征进行了研究。结果表明:降雨主要补充坡面地表0~20 cm土层土壤水分,且在雨后0~20 cm土层土壤水分散失也较为严重;雨后阴坡土壤含水率最高,0~10cm、10~20cm和20~40 cm土层土壤水分差异显著(p0.05)。降雨结束8 d后,裂缝附近的土壤水分变化幅度较大,尤以坡面裂缝上部边缘处最为明显,裂缝处与远离裂缝的土壤水分之间差异显著(p0.05);阳坡土壤水分损失最高,阳坡裂缝周边土壤水分平均损失量高达3.31%。可见,裂缝的出现会在一定程度上打破坡面储蓄降水的格局,加剧坡面局部土壤水分散失,这一点在植被恢复与建设过程中不容忽视。     

黄土坡面细沟形态及其量化参数特征

通过黄土坡面模型和人工模拟降雨试验,定量分析了在45,87和127mm/h降雨强度下坡面细沟形态量化参数特征。结果表明,细沟形态量化参数随雨强的增加并不是单一的增加或减少,而是随着侵蚀的发展呈波动变化。裸地1和裸地2由于土壤容重的不同表现出不同的变化趋势。细沟分形维数与长度、密度间存在良好的正相关关系,说明非线性量化参数与传统单因子量化参数之间不是孤立的。分形维数作为整体性的量化参数,在坡面侵蚀发育的一定阶段内能够较好地表征细沟长度、密度的变化趋势。     

植被覆盖下黄土凸型复合坡面水流特征

针对黄土凸型复合坡面侵蚀产沙规律研究现状的薄弱问题,该文通过对野外凸型复合坡面进行不同流量(14、18、22 L/min)、不同植被覆盖度(30%、50%、70%)和不同植被覆盖坡位(凸型复合坡面的上坡坡底和下坡坡底)的放水冲刷试验,对黄土凸型复合坡面径流侵蚀发生过程中的水流特征进行了深入研究。结果表明,当植被覆盖度为70%,且植被布设在凸型复合坡面上坡坡底时,复合坡面的水流流态属于缓流过渡流,其他情况下凸型复合坡面的水流流态属于急流过渡流。植被布设在凸型复合坡面下坡坡底时的雷诺数和佛罗德数大于植被布设在凸型复合坡面上坡坡底时相应的雷诺数和佛罗德数。用达西阻力系数和曼宁糙率系数这2个参数表达径流阻力结果一致。植被布设在凸型复合坡面上坡坡底时的达西阻力系数和曼宁糙率系数大于植被布设在凸型复合坡面下坡坡底时相应的达西阻力系数和曼宁糙率系数。研究结果可为植被覆盖下黄土凸型复合坡面侵蚀产沙过程机理的研究和植被措施在黄土凸型复合坡面中的合理配置提供科学参考。     

东北黑土区横垄坡耕地的产流产沙过程

[目的] 在漫川漫岗黑土区开展横垄坡耕地冲刷试验研究,为黑土地保护工作提供理论依据。[方法] 采用野外现场放水冲刷试验,研究了10,30,50和70 m横垄坡耕地径流小区,在不同上方来水量下的产流、产沙过程。[结果] 3种冲刷流量（0.34,0.67和1.00 L/min）条件下的径流系数和含沙量均随坡长的增加持续波动,但不同冲刷流量达到稳定的大小和时间不同;累积产流量和累积产沙量均随冲刷流量的增强而增大,但相同冲刷流量下受坡长变化影响二者最大值出现的坡长却不同;冲刷流量为0.34 L/min时,10,30,50和70 m这4种坡长的径流系数和含沙量相关性均显著;累积产沙量随累积流量的增加而增加,坡长越短,且线性关系越强。0.34 L/min冲刷流量侵蚀量大小顺序依次为：30 m>10 m>70 m>50 m;冲刷流量为0.67和1.00 L/min侵蚀量大小顺序为：30 m>50 m>70 m>10 m。1.00 L/min冲刷流量情形下30 m坡长侵蚀量是10 m坡长的4.2倍。[结论] 坡面侵蚀量随冲刷流量增大而增大,30 m坡长是横垄坡耕地侵蚀的临界坡长,细沟发育是横垄坡耕地坡面土壤侵蚀的主要来源。     

自然降雨条件下砒砂岩坡面细沟微形态及其侵蚀特征

[目的] 研究自然降雨条件下砒砂岩坡面细沟微形态及其侵蚀特征,为区域土壤侵蚀机制研究提供理论参考。[方法] 选择裸露砒砂岩坡面为研究对象,采用野外径流小区原位监测与三维激光扫描技术结合的方法,分析砒砂岩坡区13次降雨过程中坡面细沟数量、形态以及几何特征的动态变化特征,揭示细沟微形态变化过程对坡面产流产沙的影响机制。[结果] 观测期研究区总降雨量为267.40 mm,总降雨历时为5 893 min,总径流量为294.05 L,总泥沙量为111.34 kg。降雨对径流和泥沙的贡献率表现为：中雨（10.0～24.9 mm）>大雨（25.0～49.9 mm）>小雨（<10.0 mm）。中雨对坡面侵蚀影响程度最高。水力侵蚀导致坡面细沟形态上趋于复杂化,其总长达为40.52 m,平均宽度为4.31 cm,平均深度为1.22 cm。次降雨坡面细沟的发育过程表现为：溅蚀—片蚀—宽浅型细沟—连续细沟网—沟壁坍塌—沟道稳定;细沟趋于向窄深型发育。[结论] 细沟各形态指标均呈现明显的二次多项式相关关系,细沟宽深比与沟壑密度对坡面产沙量存在显著影响。     

干热风对冬小麦不同穗粒位粒重的影响效应

利用自主研制的可移动式干热风发生模拟装置,对耐高温小麦品种济麦22于花后13d（灌浆中期M）和23d（灌浆后期L）进行连续两天的干热风胁迫,设置重度干热风（S）和轻度干热风（M）2个胁迫水平,以明确不同时期和不同等级的干热风灾害对小麦小穗位和粒位粒重分布特征的影响,及其与干热风胁迫程度的关系,为干热风灾害防控提供理论依据。结果表明：不同处理主茎穗和分蘖穗小穗位和粒位粒重均呈现先升后降的二次曲线变化。干热风胁迫会引起小麦穗部小穗位和粒位粒重的降低,表现为灌浆中期干热风胁迫引起小麦穗下部和上部穗粒位总粒重显著降低,对小麦粒位粒重的危害呈现第3粒位（G3）＞第1粒位（G1）＞第2粒位（G2）;灌浆后期胁迫则主要危害小麦穗下部和中部,对小麦粒位粒重的危害表现为G3＞G2＞G1。初步分析认为,在本模拟试验条件下,灌浆中期干热风引起小麦分蘖穗粒重显著降低,灌浆后期对主茎穗粒重影响更大;灌浆中期和后期干热风胁迫下,小麦G3位粒重减小最为明显。灌浆中期干热风胁迫对小麦粒重的影响大于后期,重度干热风胁迫大于轻度干热风。     

降雨对黄土裸坡坡面形态影响的室内模型试验

黄土高原坡面的侵蚀主要发生在降雨集中的6-9月,坡面会遭到严重破坏,更甚者造成滑坡.建立了黄土裸坡的室内模型并模拟人工降雨,通过综合监测来观察降雨过程中坡面形态的变化并分析降水人渗对黄土滑坡的影响.试验结果表明:(1)降水入渗速率由快到慢;径流量/入渗量的值随时间先增长,再减小,最后稳定;坡顶的降水入渗速率始终大于坡面;(2)坡顶首先产生贯通的拉裂缝,然后坡体内部产生局部微小竖向裂缝,位移方向为坡顶下方竖直向下,坡面下方略大于45°;(3)坡面侵蚀经历了“片蚀-沟蚀一沟间坡面面蚀向深切和侧蚀发展”的过程,最终沟岸发生崩塌,坡面因受侵蚀呈整体下降趋势;(4)坡面崩滑从坡趾处自下而上发展.     

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.     

阜新煤矿区次生裸坡土壤抗冲性动态变化

为探讨煤矿区次生裸坡的稳定性,采用径流含沙量和土壤抗冲系数分析方法,对阜新孙家湾煤矸石山的6个典型坡面的表层土壤进行了抗冲性试验。结果表明,矿区次生裸坡不同坡向、不同坡位的径流含沙量和土壤抗冲系数存在较大差异,且均存在一定的动态变化规律。在土壤冲刷过程中,初始径流含沙量均较大,之后呈规律性骤减,并逐渐趋于稳定。与对照样地相比,矿区次生裸坡的总径流含沙量虽少,但衰减速度较快,至冲刷第2min后基本趋于稳定。不同样地径流含沙量与时间之间显著服从于幂函数关系土壤抗冲系数的变化是随着冲刷时间的延长呈现出先缓慢后快速增大趋势,且前10min的抗冲系数表现为:矿区次生裸坡>对照样地。不同样地的土壤抗冲系数与时间之间显著服从于指数函数关系。     

半干旱区微集水系统土壤水分调控效果研究

分析了定西市安定区以隔坡水平阶为主体的径流调控工程和梯田(对照)的土壤水分与植被生长状况及11a累积土壤水分水量平衡特征。结果表明,隔坡水平阶工程保存完好,产流区(25m²)年均产流0.3m³,产沙3.96kg,被蓄水区全部拦蓄,有效控制了水土流失,增加了水资源量,缓解了林草植被水分供应不足状况。2m土层含水量与植被生长成反比。梯田土壤含水率最高,但农作物受旱减产最大;隔坡水平阶产流区土壤含水率较低,紫花苜蓿减产较大,蓄水区土壤含水率最低,但侧柏林生长旺盛。隔坡水平阶(林草带状混交)年均蒸散量为428.6mm,较梯田高2.2mm。