降雨量级和强度对秦岭油松林林冠截留的影响

2006—2008年生长季,以秦岭中山地带主要植被类型天然次生油松林为对象,采用长期定位观测方法,研究不同降雨量级和降雨强度对林冠截留的影响.结果表明,研究区降雨年度差异较大,干湿季表现明显,各月间分配不均,降雨主要集中在每年的5—10月.低雨量级和小雨强降雨事件频发,但占总降雨量的比重较低;高雨强和大雨量级的暴雨、大暴雨时有发生.2006—2008年林冠平均截留率分别为32.9%、33.0%和33.6%,不同年度间变化不大;单次降雨事件间截留率变幅较大,2006—2008年截留率最小值分别为11.0%、11.4%和7.8%,最大值分别为64.4%、72.5%和74.6%.林冠截留是一个动态变化过程,林冠截留率在不同降雨量级和降雨强度下,存在较大的差异.随着降雨量级或降雨强度的增高,截留率呈递减趋势.降雨强度相同时,截留速率随降雨量的增加而降低;降雨量一定时,截留速率随降雨强度的增高而增高.当降雨量足够大时,平均截留速率越高,林冠达到饱和截留量所需时间越短.随着林冠截留量逐渐接近饱和状态,林冠对大气降雨的截留作用逐渐减弱.     

广西石漠化地区坡面土壤侵蚀规律研究

为了研究广西石漠化地区坡面土壤侵蚀中各影响因子的影响规律,通过自制大型降雨试验装置模拟坡面土壤在不同雨强、坡度和干容重条件下的土壤侵蚀现象。结果表明:边坡坡度在5°~25°范围内变化时,坡面土壤侵蚀量随坡度的增加趋势呈先慢后快,但当坡度超过25°时,土壤侵蚀量表现为减小趋势;雨强在0.5~2.0 mm/min范围内变化时,坡面土壤侵蚀量随雨强的增加呈近似指数关系增长,但当雨强不超过0.5 mm/min时,土壤侵蚀量基本可忽略不计,坡面土壤侵蚀量主要由2.0 mm/min的侵蚀性强降雨引起;干容重在0.9~1.2 g/cm3范围内变化时,土壤侵蚀量随干容重增长表现为线性减小关系;引起广西石漠化地区坡面土壤侵蚀的主要因子为雨强,其对土壤侵蚀量的影响明显高于干容重和坡度。因此,对广西石漠化地区坡面土壤侵蚀的防治,应着重控制侵蚀性强降雨、陡坡耕种等对坡面水土流失的影响。     

基于坡面径流输沙模型的湘中红壤丘陵区土壤有机碳流失模拟研究

坡面径流是泥沙和土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)流失的主要动力.本研究以典型湘中红壤丘陵区坡耕地(翻耕和免耕)为研究对象,通过野外径流小区模拟降雨试验,对已建立的以径流率为变量的对数线性回归坡面径流输沙模型进行修正,并结合泥沙中SOC的富集特性,建立湘中红壤丘陵区的坡面SOC流失模型.研究结果表明:坡面SOC流失模型能够有效地应用于湘中红壤丘陵区次降雨过程中坡面SOC流失的模拟中,且具有较好地模拟效果,SOC流失率模拟平均误差在30%左右,决定系数在0.85以上;同时模拟结果表明,泥沙和SOC流失过程在坡面径流侵蚀影响下呈现波动状态,表现为产流开始后10min泥沙和SOC流失呈增加趋势,其后在波动中逐渐趋于平稳;通过比较翻耕和免耕条件坡面径流输沙和SOC流失模型,结果显示侵蚀性降雨条件下,翻耕方式泥沙和SOC流失率大于免耕方式.非侵蚀性降雨条件下,翻耕方式泥沙和SOC流失状况与免耕方式一致.     

斜坡海床上管道位置对其周围冲刷影响试验

斜坡海床上不同管道位置会引起不同冲刷,会对海床形态演变产生影响,因此管道周围的海床床面变化对于管道的铺设极为重要。在波浪水槽中,采用中值粒径为0.38 mm 原型沙铺设1∶15坡度的底床模型进行试验,测量波浪作用下不同管道位置的床面形态。通过测量和计算管后冲刷坑深度、沙坝和沙坑到坡脚的距离,分析管道位置对沙质斜坡海床上床面形态演变的影响规律。试验结果表明,管道存在使波浪在破碎点附近波高增加,管道搁置在相对水深比Δ=0.36处与无管条件相比,波高增加幅度接近10%;随着相对水深比Δ减小,管后冲刷坑最大值先减小后增大,管道搁置在Δ=0.47处,管后冲刷坑最大值约为0.2倍管径,对床面形态影响最小;随着管道距离破碎点越近,形成的沙坝位置向岸方向移动。     

湖南省1961-2010年降雨侵蚀力时空变化特征研究

为准确定量评估和认识湖南省区域降雨侵蚀力的时空特征,利用1961～2010年湖南省21个雨量站的逐日降雨数据,采用降雨侵蚀力简易计算模型计算出不同地区的降雨侵蚀力,并通过反距离加权内插方法进行空间插值得到湖南省多年平均降雨侵蚀力的空间分布和年内季节分布,基于变差系数和气候倾向率两个指标分析了降雨侵蚀力的年际变化特征。结果显示：1）湖南省多年平均降雨侵蚀力在5 510.65～12 526.14 MJ?mm/(hm2?h?a)之间变化,具有明显的地域差异性,高大山脉地区的降雨侵蚀力明显高于其他地区。空间分布整体趋势是由西北、东部、南部向中部递减,在西北部、东部和南部边缘较大;侵蚀高值区分布在安化站、南岳站,低值区集中在东北部的南县站和西南部的武冈站;2）季节差异性显著,降雨侵蚀力集中在3-8月,侵蚀高值中心逐月由东南向西北移动,低值中心由西向东移动;3）气候倾向率和变差系数分别在-132.09～499.81 MJ?mm/(hm2?h?a)/10a和0.257～0.403之间变化,降雨侵蚀力年际变化总体上呈现线性增加并有向北转移的趋势,变差系数在空间分布上大致呈南北高南中间低的特点。研究结果可为湖南省的水土保持、农业和生态保护,以及灾害控制等工作提供科学决策依据。     

河南栾川县区域群发性泥石流临界雨量分析

栾川县历史上曾多次暴发区域群发性泥石流,以其为研究对象,选择前5日前期降雨量、当日降雨量、24 h最大降雨量、2 h最大降雨量、前72 h直接降雨量和前120 h直接降雨量为特征参数,根据它们的不同组合对栾川县区域群发性泥石流临界雨量进行分析,确定了泥石流预警的临界雨量基准线。分析结果表明2 h最大降雨量为研究区泥石流预报的重要指标,在不考虑前期雨量的情况下,2 h临界雨量为14 mm,研究结论可为当地泥石流防灾减灾提供参考。     

降雨条件下含大孔隙土柱水-气两相流试验

为揭示降雨条件下含大孔隙土中水—气两相流运移机制,基于室内人工降雨试验,通过自行设计试验装置并借助各类试验设备,对不同工况下大孔隙和基质域的含水率、孔隙水压力、孔隙气压力分别进行实时监测.结果表明：大孔隙的存在可明显加快水分入渗速率,使土柱湿润锋呈现漏斗状,大孔隙附近水分入渗速率明显较快(即产生优先流),但是降雨需持续一定时间才会产生优先流;模型箱底部边界开通有利于气体的排出,可降低孔隙气压力,从而更有利于水分的入渗;大孔隙存在情况下,增加降雨强度可加快优先流的产生,使水分更快地沿着大孔隙入渗至土壤深层,并沿着大孔隙壁向周围基质扩散.此外当降雨强度大于水分入渗速度时,会在土体表面形成积水,一定程度上增加孔隙气压力.     

考虑轮载冲刷的水泥混凝土路面模型尺寸确定

为了掌握水泥混凝土路面接缝处基层的冲刷过程和破坏情况以及确定在MMLS3加速加载作用下冲刷试验结构试件的合理尺寸。依据圣维南原理建立双板水泥混凝土路面的有限元足尺模型,依据相似理论以板底最大拉应力为指标确定局部缩尺模型尺寸,对足尺模型和局部缩尺模型开展了相关分析和相似性分析。结果表明:所建立的局部缩尺模型可有效地模拟在行车荷载下实际路面的受力情况,两模型具有较高的相似性,从而确定局部缩尺模型的合理尺寸,其中缩尺模型平面尺寸为0.15 m×0.10 m,面层厚度为0.02 m,基层厚度为0.06 m,面层接缝宽度为3.30 mm。提出的结构模型的尺寸确定方法及研究思路可为相关加速加载试验设计提供参考。     

初始冲刷效应在农村雨水利用中的应用

通过理论分析暴雨径流初始冲刷效应的影响因素,提出在农村雨水利用中,通过控制集雨面的制作、加强集雨面的维护等措施,强化初始冲刷效应,以少量的初期雨水携带大部分的污染物,从而改善后蓄雨水水质。     

降雨入渗过程中土质边坡的固-液-气三相耦合分析

边坡降雨入渗过程伴随着地下水湿润锋面的推进、孔隙气体的迁移和土体的变形,涉及土体固-液-气三相耦合作用.以往对边坡在降雨入渗条件下的非饱和渗流过程及其对边坡稳定性的影响研究大多基于单相流（Richard方程）模型或水-气两相流模型,而较少从固-液-气三相耦合角度分析孔隙气体迁移和土体变形对降雨入渗过程和稳定性变化过程的影响.本文基于连续介质力学原理和混合体理论,建立了边坡土体固-液-气三相耦合数学模型和有限元数值模拟方法.采用Liakopoulos砂柱排水实验成果验证了耦合模型和计算程序的正确性,深入分析了气体边界条件对排水过程的显著影响.在此基础上,采用固-液-气三相耦合模型,研究了土质边坡在降雨入渗过程中的地下水渗流、气体迁移以及变形和稳定性演化过程,揭示了孔隙气体迁移过程和土体变形过程对边坡湿润锋面的推进以及稳定性变化的阻滞和延缓作用.研究成果对于暴雨诱发滑坡机理与防治研究具有一定参考价值.