模拟降雨条件下角砾和圆砾对陡峭路堑边坡产流产沙的影响

[目的]研究角砾和圆砾对陡峭工程边坡入渗、产流、产沙以及水动力学特征,为青藏高原地区工程边坡土壤侵蚀预测模型与水土保持工作提供一定的理论支撑。[方法]基于青藏高原地区派墨农村公路沿线气候特征及其土质路堑边坡形态和物质组成特征,通过室内人工降雨模拟试验,研究了在强降雨(120 mm/h),大坡度(50°),3种砾石含量(30%,40%,50%)条件下圆砾和角砾坡面宏观侵蚀特征和产流产沙规律。[结果]圆砾坡面平均入渗率高于角砾坡面,平均产流率低于角砾坡面,初始产流时间明显晚于角砾坡面;圆砾和角砾坡面水流流态均属于层流,流型均为急流,圆砾坡面的径流剪切力、径流功率、雷诺数略小于角砾坡面,但弗劳德数远大于角砾坡面,流速大于角砾坡面,阻力系数小于角砾坡面,径流挟沙能力更强;圆砾坡面稳定产沙率约为角砾坡面的2倍,总产沙量比角砾坡面高出约20%。[结论]卵砾石表面光滑,与土壤间贴合不够紧密,形状更容易引起局部湍流,在强降雨条件下,陡峻冲洪积路堑边坡坡面易发育以卵砾石为中心,遍布坡面的环形小细沟,细沟发育数量和产沙量都将大于以棱角状碎块石组成的崩坡积路堑边坡。     

青藏高原东缘某隧道建设区典型植物水分利用策略

[目的] 揭示青藏高原东缘隧道建设区植物的水分利用特征及其对环境变化的响应,为自然和人为影响下的生态脆弱区水土保持工作提供科学参考。[方法] 通过测定海拔3 230 m的某隧道建设区2020—2021年不同月份典型植物木质部水和各潜在水源的δ²H和δ¹⁸O值,利用MixSIAR模型计算植物吸收各潜在水源的比例,并计算每两种植物间的相似性比例指数(PS指数)以比较不同物种的水分竞争关系。[结果] 紫羊茅(Festuca rubra)、川西云杉(Picea likiangensis var. balfouriana)和刺叶高山栎(Quercus spinosa)以浅层土壤水(0—40 cm)作为主要水源;川杨(Populus szechuanica)主要吸收中深层(40—200 cm)土壤水;2021年8月和10月植物对浅层土壤水的利用比例较2020年同时期明显降低;川西云杉对0—40 cm和40—80 cm层土壤水的利用比例与相应层土壤含水量分别存在显著正相关和显著负相关关系(p＜0.05);在时间尺度上,川杨在2020年10月与其他3种植物的水分竞争关系较弱,PS指数范围为0.19～0.54。[结论] 土壤含水量及外界温度的改变是青藏高原东缘植被水分利用策略变化的主要因素,且这两个因子的重要性因物种而异;隧道建设会引起土壤和土壤水的流失,从而导致隧道建设后土壤含水量的降低;隧道建设后植物对浅层土壤水的依赖比隧道建设前低,因此需关注生态脆弱区隧道建设对土壤水分及植被适应机制的影响。     

顺层岩质变形体变形机制及治理对策研究

通过对某水电高边坡右岸变形体的岩体组合、顺层边坡特点、岩体特性以及变形迹象分析,以岩体结构调查为基础,建立了地质模型,在此基础上通过FLAC3D数值模拟,对其变形破坏机制进行了深入探讨。结果表明,边坡主要是沿层面以蠕滑-拉裂变形为主,变形体边界受层间软弱夹层及岩体结构面控制,坡体中上部块体沿层间软弱夹层产生滑动,受下部岩体约束,在锁固段局部弯曲变形,同时上部岩体产生拉裂变形,在此基础上形成累进破坏;受上部岩体推力作用,边坡碎裂岩体中逐渐产生剪切滑动面,并与弯曲部位岩体中滑移切出面贯通,可能形成最终破坏。基于变形体的破坏模式,对变形体的稳定性进行分析,提出了对变形体锁固段采用锚索强加固的措施。     

白鹤滩水电站左岸主厂房洞室稳定性及主要变形破坏模式分析研究

白鹤滩水电站左岸主厂房规模庞大、结构形式及地质条件复杂、构造应力水平高。洞室开挖使受到高地应力脆性玄武岩在顶拱、拱脚处产生片帮破坏、主厂房岩壁梁围岩大变形、软弱层间错动带C2导致块体失稳等岩体稳定性问题。针对主厂房片帮破坏现象,采用岩石力学试验、声发射试验,与现场地质勘查结果对比,总结出主厂房片帮发生的一般性规律;针对主厂房岩壁梁围岩大变形现象,采用现场监测与Midas数值模拟(Hoek-Brown破坏准则)相结合方的法进行对比分析,总结出主厂房岩壁梁围岩变形量与岩体质量的好坏、断裂构造的发育程度有很大的关系;针对洞室开挖导致边墙块体失稳破坏问题,采用机制分析结合现场调查,得出上、下游边墙处形成的浅层块体的破坏规律。     

九寨沟黏性土含量对改良碎石土水分特性的影响

[目的] 分析九寨沟2017年"8·8"地震后崩坡积碎石土和当地沉积黏性土不同比例混合体的土壤水分特性,选出适宜研究区植物生长的最佳改良碎石土,为九寨沟地区灾后生态环境修复提供科学依据。[方法] 将九寨沟当地黏性土与九寨沟地区碎石土以不同体积比进行混合,通过土水特征曲线试验、水分常数试验、土柱试验来探究不同比例下土壤水分特性,挑选适宜于植物生长的混合土比例。[结果] ①van Genuchten模型能够很好地拟合改良碎石土的土水特征曲线,土壤进气值随着黏性土比例的增加而增加,参数α在一定程度上能够表征进气值的状态。②改良后的碎石土使吸湿系数、凋萎系数、田间持水量、饱和含水量等都随着黏性土比例的增加而增加。相较于碎石土,添加黏性土的改良碎石土可用水量增大22.26 %~50.00 %,最大有效水量增大70.96 %~131.46 %,更加有利于植物生长。③3种模型对比下,Philip模型对土壤水分入渗模拟效果最好,吸渗率S大小能够在一定程度上代表初始入渗速率的变化趋势。[结论] 综合对比不同比例改良碎石土水分特性可见,当下覆土层为储水层,可选择碎石土与黏性土比例为7:3作为改良碎石土最佳配比;当下覆土层为非储水层,无法储存水分时,可选择碎石土与黏性土比例为3:7作为改良碎石土最佳配比。     

不同生态修复措施对藏东南工程边坡植被重建的作用

[目的] 评价青藏高原派墨公路生态恢复过程中环境因素对边坡植物群落的影响,为藏东南工程扰动区生态恢复计划提供理论依据。[方法] 以藏东南新修派墨公路为研究对象,基于沿线边坡生态恢复植物群落调查,分析群落盖度、物种多样性指数(Shannon-Wiener指数、Simpson多样性指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数)、群落加权性状值(比叶面积、叶干物质含量、叶氮含量、叶磷含量)与环境变量(海拔、修复措施)的关系,探究当前恢复重建植物群落对环境变量及工程措施的响应。[结果] ①海拔显著影响Margalef丰富度指数、叶干物质含量(p＜0.05); ②高强度的措施显著提高群落盖度、比叶面积、叶氮含量(p＜0.05),但对叶磷含量有显著负向作用(p＜0.05); ③人为高度干预的SJP技术能够显著增加高海拔植物的叶干物质含量,对群落修复效果总体较好。[结论] 海拔高度和修复措施是派墨公路沿线边坡植物群落恢复的主要影响因素。随着海拔升高,植被自然恢复难度增大。应加大人为修复措施强度,避免引起高寒地区生态退化。     

中巴公路奥依塔克-布伦口段高寒山区泥石流特征

[目的]掌握高寒山区泥石流的空间发育特征,进而分析泥石流的诱发机制及危害程度。[方法]以实地调查为基础,对中巴公路"三高"(高寒、高海拔、高烈度)地区泥石流分布特征、诱发机制进行研究。[结果]该区晚近构造活跃,岩体结构破碎,节理裂隙发育,再加上地处高寒山区,受气候影响,岩体冻融剥落,从而为泥石流的爆发创造物源条件。此外,天山独特的构造特征,山顶存在数百米厚的砂卵石层,保证了物源的补给速率。同时,高陡的地形提供了足够的运动势能,从而集中降水和融雪作用成为泥石流暴发的直接诱因,散粒体因侵蚀揭底、坍塌堵塞、溃决形成泥石流。[结论]高寒山区泥石流的形成主要受气候、地形地貌、水力以及地质条件的影响。较普通降雨型泥石流有较大差异,高寒山区泥石流具有明显的高原特性,在物源、水源和地形条件上均有体现。     

改性纤维素类聚合物固沙剂的吸附力学及崩解特性试验

山地植被信息在气候变化研究和生态环境保护等方面发挥着重要作用,遥感技术能够快速获取山地植被信息,但是存在山地地形阴影的影响以及山地植被信息混淆问题。该文以山地植被为研究对象,基于Landsat卫星遥感影像多光谱数据,分析山地植被的主要特点,借鉴阴影消除植被指数（SEVI）的构造原理及形式,提出了一种适用于山地植被覆盖遥感监测的植被指数算法--植被区分阴影消除植被指数（VDSEVI）。研究结果表明：相对于已有的其他植被指数,VDSEVI较好地消除了地形阴影的影响;VDSEVI的信息量大,植被覆盖的识别能力较强,较好地解决了植被信息混淆问题,能够更好地反映山地植被覆盖情况。不同土地覆盖类型的VDSEVI存在显著差异;阴影稀疏林地和相邻非阴影稀疏林地的相对误差较小,为3.428%;各土地覆盖类型样本VDSEVI标准差均小于0.06;植被覆盖样本VDSEVI与太阳入射角的余弦值（cosi）的相关系数为?0.800。为验证VDSEVI在其他地区的适用性,将VDSEVI应用于内蒙古阿尔山和福州市闽侯县,结果表明VDSEVI同样适用。新疆那拉提、内蒙古阿尔山和福州市闽侯县3个区域基于VDSEVI阈值法的植被信息提取总体精度分别为84.136%、87.339%、86.709%,Kappa系数分别为0.799、0.788、0.791。     

震裂山体滑坡一溃决型泥石流特征及防治措施研究

“5·12”大地震后形成较多震裂山体,震裂山体在暴雨、余震作用下一旦失稳,将会形成高势能滑坡,堵塞下部沟道,形成堰塞湖,在动静水压及掏蚀作用下导致堰塞湖的溃决,形成破坏力极强的溃决型泥石流。四川安县甘沟泥石流就是典型的溃决型泥石流,2009年8月24日,由于强降雨作用,甘沟支沟牛颈沟滑坡高速下滑,形成堰塞湖最终溃坝,暴发了溃决型泥石流,为震区典型的滑坡-泥石流地质灾害链。由于牛颈沟还残余大量物源,在暴雨情况下再次暴发溃决型泥石流的可能性很大,因此提出以下应对措施:护排为主,结合低坝消能;及时清淤,恢复植被;加强监测,及时警报。     

强震触发横向坡失稳的力学模式研究

横向坡是岩层走向与坡面走向垂直,天然状态下整体稳定性较好的一种坡型,通过汶川大地震灾区大型滑坡调查发现在强震作用下横向坡失稳模式为拉裂—溃滑型。研究结果表明,以平武县新坪村滑坡为例,横向坡在强震作用下,斜坡后缘界面处出现拉应力,拉裂缝不断加深,坡体下部也因垂向和水平震动出现张剪性破坏,从而形成统一滑面,溃裂的坡体随之似＂散粒体＂溃散、滑动下来,冲过坡体前缘农家,造成9名村民死亡,进入郑家沟受到对面山体阻挡后震荡堆积形成堰塞湖。本研究在一定意义上更新了对横向坡稳定性评价的传统观念。