锚杆挡土墙在涩宁兰输气管线黄土山体加固中的应用

我国西北部地区黄土广泛分布,沉积巨厚,结构松疏,水敏感性强,抗剪强度低,山体滑坡等地质灾害严重,约300km的涩宁兰输气管线穿越黄土高原。在地表水入渗、重力侵蚀等外动力地质作用和人为活动的影响下,黄土山体变形失稳,严重威胁输气管线的安全。本文在分析环境地质条件与黄土山体变形失稳机理的基础上,详细论述了锚杆挡土墙支护结构在黄土山体加固工程中的应用,在此基础上给出了锚杆挡土墙护坡的安全检算方法。     

黑方台黄土洞穴成因影响因素研究

黑方台自1968年以来共发生滑坡200余次,已发生的黄土滑坡中,多数滑坡后缘发育有黄土洞穴。黄土洞穴不仅使地表水快速入渗,同时也影响黄土斜坡的稳定性。通过现场调查与室内实验,并结合多期影像对比,数值模拟等方法对黄土洞穴发育特征、类型和形成机理进行研究。结果表明：黄土洞穴主要分为冲蚀型、潜蚀型和湿陷型且沿台塬边缘分布;黄土洞穴的发育主要受到灌溉水、裂缝和黄土崩解性影响。灌溉水沿裂缝等优势通道下渗可在局部形成小型洞穴,裂缝部位含水率明显较大。党川3#滑坡裂缝沿滑坡边缘分布,裂缝走向与黄土洞穴长轴方向基本一致。该研究可为黄土洞穴发育与滑坡防治提供指导建议。     

黑方台典型黄土洞穴形成的影响因素

黑方台自1968年以来共发生滑坡200余次,已发生的黄土滑坡中,多数滑坡后缘发育有黄土洞穴。黄土洞穴不仅使地表水快速入渗,同时也影响黄土斜坡的稳定性。通过现场调查与室内试验,并结合多期影像对比等方法对黄土洞穴发育特征、类型和形成机理进行研究。结果表明:黄土洞穴主要分为冲蚀型、潜蚀型和湿陷型且沿台塬边缘分布;黄土洞穴的发育主要受到灌溉水、裂缝和黄土崩解性影响。灌溉水沿裂缝等优势通道下渗可在局部形成小型洞穴,裂缝部位含水率明显较大。党川3#滑坡裂缝沿滑坡边缘分布,裂缝走向与黄土洞穴长轴方向基本一致。该研究可为黄土洞穴发育与滑坡防治提供指导建议。     

晋西黄土崩塌类型及其变形-破坏机制

晋西黄土高原沟壑纵横的地貌形态使得黄土崩塌灾害频发,加之因其纵向贯穿砂黄土带、典型黄土带和黏黄土带,黄土崩塌类型齐全,为黄土崩塌成因及分类理论研究提供了便利条件。基于此通过开展大量野外调查研究,提出了晋西黄土崩塌的“主控因素分类”和“变形-破坏方式分类”,并探索了滑落式黄土崩塌与黄土滑坡的界定条件。结果表明：晋西黄土崩塌按主控因素可分为冻融破坏、构造应力诱导、降雨诱发、灌溉诱发、工程扰动、植物根劈、复合型等7种类型,按变形-破坏方式可分为被动(拉裂)倾倒式、主动(推挤)倾倒式、下挫式、坠落式、被动(拉裂)滑落式、主动(剪切)滑落式、剥落式等7种类型;将变形黄土体重心的垂直移动距离大于其水平位移距离2倍以上且其致灾模式以“击毁+掩埋”为主,“冲毁”为辅的认定为滑落式崩塌。以上研究结果不仅可用于指导晋西黄土高原崩塌灾害防治规划工作实践,亦可为黄土崩塌理论研究提供可以借鉴的理论基础。     

非饱和黄土场地水分入渗规律及影响因素的现场试验与数值模拟

为了探究非饱和黄土场地水分入渗规律及其影响因素,为黄土地区因水分入渗作用导致的各类滑坡和工程地质灾害研究提供参考。在非饱和黄土场地现场开展水分入渗试验,获得不同深度水分计监测信息,探讨非饱和黄土场地水分运移规律;结合数值模拟扩展研究不同浸水类型及不同浸水量对水分入渗规律的影响。结果表明：不同深度土体的体积含水率随时间关系曲线呈现出四个阶段变化特征,区别在于各阶段时间的长短和体积含水量峰值的大小;非饱和入渗时,渗透扩散速率随着深度的增加逐渐衰减,且衰减速率较大;不同浸水类型的入渗深度及宽度在短时间内会存在差异,对最终入渗深度及宽度并没有影响;随着浸水量的增加,入渗深度和宽度不断增加,但增加幅度不断减小,非饱和黄土场地水分入渗深度及宽度是有限的。     

青海湖南侧江西沟土壤水分分布与土壤干层恢复

通过对青海湖南侧江西沟草地土壤含水量的测定,研究了土壤水分含量、运移和土壤干层水分恢复等问题.2009年该区降水较多,导致2010年7月草地土壤重力水分布深度达到了0.7m左右,但仍有干层存在.经过18个月的水分入渗,在2010年11月土壤干层基本消失,干层恢复的年降水量要大于400mm.该区土壤水分比黄土高原运移缓慢,干层恢复较为缓慢,土壤水分恢复的深度小,水分聚集在土壤的上部,这些特点是该区冻结期较长和蒸发作用较弱造成的.江西沟土壤干层的发育表明该区正常年大气降水一般不能通过土壤入渗补给地下水,属于异常水分循环类型.该区土壤干层的存在指示在降水正常年土壤水分具有负平衡的特点,在年降水量大于400mm的条件下具有正平衡的特点.     

黄河中下游与江淮流域的降水量和入渗深度关系分析

为深入挖掘和充分利用清代档案中雨分寸记载所反映的降水信息,并重建1736—1911年的降水量序列,文中仿照清代雨分寸的观测方法,在黄河中下游和江淮流域（105°E以东,30°-40°N）选取了10个具有气候和土质代表性的站点,开展了自然降水入渗实验,观测了降水量,降水强度,前期土壤含水量和降水入渗深度等参数。统计分析表明：降水量是影响入渗深度的主要因子,二者呈明显的正相关;且各因子对入渗深度的影响在黄河中下游和江淮流域均具有明显的区域差异。在此基础上,建立了各地降水量与入渗深度的关系方程,其中多数方程的方差解释量达60％以上,为利用清代雨分寸记载重建各地的降水量提供了定量关系模型。     

降雨与堆载耦合条件下的黄土强度骤降效应

基于三轴试验对黄土原状和重塑试样进行了不同加载状态下的增湿试验,模拟原状黄土边坡和黄土填土边坡持续堆载后,由降雨入渗导致黄土中含水量持续增大引起的黄土滑坡形成过程.结果表明,工程堆载后的黄土边坡遇水后会引起强度显著降低,降幅6.25%～68.35%.定义黄土增湿后与干燥状态下的峰值强度的比值为应力恢复比,发现黄土应力恢复比随围压的增加而减小,表明工程堆载量越大,降雨入渗产生的增湿效应越易引发黄土滑坡.     

伊犁盆地晚更新世黄土—古土壤磁化率特征

新疆伊犁河谷海拔高度不同的两个晚更新世黄土剖面磁化率特征存在显著差异:位于海拔1400 m处的库尔德能布拉黄土剖面,其磁化率特征与黄土高原黄土相同,而海拔850 m处塔勒德黄土剖面的磁化率特征则与黄土高原相反.对两个剖面黄土-古土壤磁化率特征等分析研究认为,造成两个剖面S1古土壤磁化率差异的主要原因是末次间冰期土壤发育时期前者降水量大于后者.     

银川地区降水氢氧同位素变化规律分析

大气降水是区域水循环中重要环节,对于研究区域内水分循环、水分来源、水分转换等水文过程有重要意义.通过对银川地区降水中氢氧同位素特征随月降水量变化趋势进行分析,得出不同季节的降水水汽来源是影响银川地区降水同位素变化的主要因素,秋冬季节降水水汽主要来自于北冰洋地区,春夏季节降水水汽主要来源于印度洋、孟加拉湾及太平洋地区.区域内蒸发的水汽对降水的贡献及降水过程中的二次蒸发作用都使降水中重同位素富集.全年来看,银川地区降雨量效应不明显,但是夏季降雨量对降水中氢氧稳定同位素变化影响不容忽视.通过分析氘过量参数d随月平均降水量的变化趋势,辅助论证了不同季节不同水汽来源的降水是影响氢氧同位素变化的主要因素.     

黄土山地典型覆被类型对土壤水分运动的影响

黄土高原山区土地覆被发生了巨大变化,为研究退耕还林后,覆被类型对黄土高原土壤水分的影响,对典型覆被类型的山区土地开展了不同季节土壤含水率变化监测研究.结果表明,不同深度土壤水分随季节发生了较大的变化,而相同季节不同的覆被类型对降水入渗及土壤水运动也有极大影响,且对土壤水分有效性有显著影响.植树造林有利于林地0～3m土壤水的补给,但仍会出现土壤干层,且下部土壤水的补给明显受到该干层的影响.覆被类型不同,土壤水分的变化趋势不同,当土壤水分改变后,又反作用于植被.土壤水与植被之间存在一个平衡状态,当平衡状态被打破时,直接影响植被的生长,而影响土壤水分的运动.     

黄土地区地形特征参数分布特征的统计分析

黄土高原长期在风力和水力交互的外动力地质作用下,形成了以塬、梁、峁为主的特殊地理景观和地貌类型.研究不同黄土地形的特征参数的分布特征对探索黄土地震滑坡的形成机理和古地震滑坡的地形恢复具有重要的理论和实际意义.以黄土地区为背景,选取600组典型的黄土塬、梁、峁的地形数据,在ArcGIS软件平台的支持下,基于30 m精度的数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据,运用3D Analyst功能对黄土塬、梁、峁的坡度与坡向这两种地形特征参数进行提取与分析,并将其与滑坡的滑动方向、原始坡角进行对比.结果 表明:黄土塬、梁、峁的坡度分布范围分别为8.189°～48.66°、0.917° ～44.052°、2.16°～42.91°;塬的坡度最大值的坡向主要集中在北、西北、东北方向,坡度最小值坡向分布在西南、南方向;梁的坡度最大值的坡向主要分布在东、西,坡度最小值坡向分布在东北、北方向;峁的坡度最大值的坡向主要分布在南、西南方向,坡度最小值坡向分布在东北方向.统计结果表明,塬、梁、峁的坡度值分布基本符合正态分布;滑坡的滑动方向与其所在地貌单元的斜坡坡度最大值的坡向基本一致,其原始坡角与其所在黄土地貌的斜坡坡度最大值相近.研究结果对研究黄土地区滑坡的发育机理以及古滑坡原始地形恢复结果合理性的检验具有一定的参考价值.     

地理信息系统应用下的黄土高原地区土壤侵蚀量估算

土壤侵蚀研究的一大核心问题就是土壤侵蚀量的估算。采用美国通用水土流失方程(USLE),利用黄土高原地区DEM数据、气象数据及土地利用类型等数据,对黄土高原地区进行土壤侵蚀量的估算采用USLE模型,运用GIS和RS技术,是一种可行的方法与技术途径。在GIS和RS技术的支持下,实现了USLE中各因子及黄土高原地区土壤侵蚀量的估算,同时结合中国土壤侵蚀强度分级标准进行土壤侵蚀强度的分级。分析结果可为今后黄土高原地区的水土流失的防治措施的制定提供参考。     

不同干密度压实黄土垂直积水入渗特性

为探究受干密度变化影响下的压实黄土垂直积水入渗特性,以延安黄土为例,利用自主研发的一套一维土柱垂直入渗试验装置,设置三组不同干密度压实土柱进行常水头积水入渗试验。结果表明：入渗率和湿润锋前进速率与压实黄土干密度存在负相关性,导致相同积水入渗时段,干密度越大,累积入渗量越少,湿润锋前进距离越短;干密度变化对入渗率影响主要体现在积水入渗前期,随时间推移影响程度逐渐减小;积水入渗试验中,同一深度相邻传感器响应时间间隔与压实黄土干密度存在正相关性,且干密度越大,土体增湿过程越相对缓慢;试验土体增湿过程中,渗透系数逐渐增大,介于10-9～10-4cm/s之间,当体积含水率在20%～30%时,渗透系数受干密度变化影响不明显,当体积含水率大于30%,干密度越大渗透系数越小;压实黄土增湿稳定时,体积含水率小于饱和态,渗透系数近似等于饱和渗透值。     

黄土高原极端降水变化及其对植被覆盖度影响

全球变暖背景下,黄土高原极端降水事件频发,对社会经济及植被生态产生了重要影响,研究黄土高原极端降水变化特征及其对植被覆盖度(fractional vegetation cover, FVC)影响,可为生态环境保护和区域可持续发展提供科学支撑。基于2000—2020年黄土高原64个气象站点逐日降水数据和MODIS NDVI数据,采用趋势分析、相关分析等方法,分析了黄土高原地区极端降水和FVC时空变化特征及极端降水对FVC的影响。结果表明：2000—2020年黄土高原地区总降水量P_RCPTOT、中雨日数R_10mm、大雨日数R_20mm、强降水日数R_25mm和降水强度S_DII均呈显著上升趋势(P<0.05),区域西部和北部强降水总体增加,但区域南部呈干旱化。2000—2020年黄土高原FVC总体呈显著上升趋势(P<0.05),集中分布在区域中东部,占区域总面积的32.00%;显著下降趋势主要分布在南部少部分地区,仅占区域总面积的4.91%。2000—2020年黄土高原地区F...     

Natural vegetation of geological and historical periods in Loess Plateau

The study of natural vegetation of geological and historical periods in the Loess Plateau is an important scientific and practical issue for the development of northwestern China.However,interpretation of the natural vegetation before human reclamation is still controversial.The paper aims to analyze the potentical factors that cause the difference in knowledge of Holocene natural vegetation developing in different topographies of the Loess Plateau.The distribution of paleovegetation in this region shows significant difference among rocky mountains,valleys,and Yuan lands(the plain area),i.e.it does not follow the natural vegetation zonation,as that in eastern China does.The Yuan lands with thick loess accumulation were never covered by a vast of dense forests during the Holocene.Forests (or open forests)developed preferably in valleys in the southern part of the Plateau and rocky mountains on the Plateau during the warm period of the Holocene.Some of local vegetation outside of the Loess Plateau are more subjected to the control of geomorphology and ground water.     

黄土体结构面的发育特征及其灾害效应

根据结构面的规模、成因、性质、产状、张开度和形成时期对黄土体结构面进行了综合分类，总结概括了黄土高原地区第四纪断层与构造地裂缝、构造节理面、卸荷裂隙面、垂直节理面、不同岩性接触面、软弱夹层等结构面的特征厦其灾害效应，认为黄土体结构面的显隐、开启和发育程度受黄土的形成时代、埋藏深度、粘粒含量、含水状态和黄土高原地区的地形地貌、新构造运动等因素影响。黄土体结构面是分割黄土成块体的结构面，是侵蚀土壤、洞穴的优势面，是孕育地质灾害的控制和分离面，是地下水的运移通道和储存场所。     

近20年黄土高原干旱变化特征及其影响因素

为促进黄土高原农业和生态环境可持续发展,基于2001—2020年MODIS蒸散产品和气象站点数据,利用作物缺水指数(crop water stress index, CWSI)、Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验和偏相关分析等方法,探讨了黄土高原干旱变化特征及其影响因素。结果表明：(1)年际上,2001—2020年黄土高原CWSI呈显著线性下降过程,下降速率为0.005 8 a^-1(P<0.01)。干旱程度呈先减(2001—2018年)后增(2018—2020年)过程;(2)空间上,CWSI以减少趋势为主,显著减少趋势占区域总面积91.24%,其中青海、甘肃、宁夏、陕西南部地区CWSI下降速率较快;(3)黄土高原CWSI与气温以负偏相关关系为主,显著负偏相关占区域面积的7.78%,集中分布于青海东部、山西南部和河南北部;与降水以负偏相关关系为主,显著负偏相关占区域总面积60.88%,集中分布于黄土高原西南部和东部地区。气温升高背景下,降水增加促使黄土高原实际蒸发显著增加、潜在蒸发不显著减少,导致CWSI显著下降。研究结论认...     

黄土高原地区归一化植被指数时空动态变化及其与气候因子的关系

以SPOT NDVI及GIMMS NDVI为数据源,结合RS和GIS地统计空间分析技术,对1998—2007年黄土高原地区植被覆盖的时空差异及1991—2000年归一化植被指数(NDVI)与月均温、降水量的关系进行了研究.结果表明:NDVI值(7、8月平均值)在空间上表现出明显的区域差异性,NDVI指数由北向南递增,南部、东部及西南角部分的NDVI值较高,北部、西北部地区较低;1999—2007年整体呈波动上升态势,区域NDVI值的季节差异特征明显,夏季>秋季>春季>冬季;土地利用类型影响NDVI值,林地的值最大,荒漠最小,土地利用结构的优化将改善黄土高原地区地表植被指数偏低的现状;气温、降水是决定黄土高原地区植被生长的主要气候因子,与NDVI指数呈现较高的正相关关系.