岩溶地区红壤坡面入渗与坡面径流关系研究

探究红壤坡面细沟侵蚀中入渗与坡面径流的关系,通过室内模拟冲刷试验,设计3种坡度(10°,15°,20°)和3种冲刷流量(0.7,1.0和1.3 L/min),测量不同时间段内的入渗量和径流量,探究红壤入渗与坡面径流的关系.结果表明,保持冲刷流量不变,在不同坡度下,坡面红壤入渗量会均随着时间的推移逐渐增大,坡度越小入渗量越大.随着时间增加,入渗量开始增加的幅度较大,之后慢慢减少,直至在某个数值左右波动.同时,坡度越高,坡面径流量就越大,不同坡度下坡面径流量随冲刷时间的推移会有不同的结果,存在一个使坡面径流量在30 min内随时间呈现稳定上升的临界坡度.保持坡度不变,在不同冲刷流量作用下,在冲刷前期确有着明显的规律,即冲刷流量越大入渗量越大,并且随时间的推移不断增大.同时,冲刷流量越大坡面径流量也就越大.在不同冲刷流量下,当坡面红壤饱和后入渗量会出现峰值.     

扰动土与非硬化道路侵蚀产沙规律研究

对扰动土与非硬化道路土壤侵蚀规律进行了研究。通过野外放水冲刷试验,分析扰动土与非硬化道路含沙量、产沙速率与冲刷流量之间的关系。扰动土的含沙量呈下降趋势变化,非硬化路面的含沙量在某一水平线上下波动;不同坡度下平均含沙量随放水冲刷流量变化不同,基本上呈上升趋势,有平缓式上升、快速上升、梯形上升。扰动土累计产沙量呈抛物线式上升,非硬化道路累计产沙量呈直线上升;在部分坡度下,扰动土与非硬化道路的产沙速率相近;不同坡度平均产沙速率随放水流量的增长速度不同;特别是扰动土坡面坡度大于11°,产沙速率有大幅度的增长,工程建设中应特别注意扰动土坡度大于11°的坡面。     

黄土陡坡细沟侵蚀及其产沙特征的实验研究

通过冲刷实验研究了黄土坡面径流侵蚀产沙特征,分析了坡面细沟侵蚀产沙率与径流切应力、径流流量和坡度,径流最大含沙量与单位径流动能、径流流量和坡度之间的关系,并提出了坡面细沟侵蚀率估算公式.     

径流侵蚀与沟宽变化特征

进行径流冲刷实验,监测坡面细沟的动态侵蚀过程;利用视频分帧技术和Arc Map测量工具,记录相同坡度、不同流量和相同流量、不同坡度等条件下坡面沟宽变化数据;结合沟宽数据,进行线性拟合,分析沟宽的变化规律。结果发现,坡度相比于流量对细沟演变速度影响更大。沟宽与产流历时基本成3次方函数关系,其典型断面函数相关性均在0.84以上,可为坡面侵蚀计算模型提供参考依据。     

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。     

陕北油田黄土工区道路冲蚀灾害模型试验研究

为探究陕北油田黄土工区道路冲蚀灾害特征及路面细沟冲蚀影响因素,采用物理模型试验,模拟径流冲刷砂黄土道路,对道路细沟冲蚀发育过程,不同工况下细沟长度、平均宽度以及平均深度的发展特征和产沙速率变化规律进行了研究。结果表明:细沟的发育过程可分为四个阶段:面蚀阶段—跌坑形成阶段—细沟发育阶段—切沟侵蚀、崩塌阶段。细沟长度、平均宽度和平均深度与放水时间成幂函数关系,随着放水时间的增大而增大。其中细沟长度随着试验时长的增加先急剧增加,然后逐渐减少;细沟平均宽度随试验时长的增加总体呈现先快速增加后增加速度减慢;平均深度变化速度均在某一时刻达到拐点,流量越大达到拐点的时间越早。冲蚀灾害受流量和坡度影响显著,总体上随着坡度和流量的增大而增大;产沙速率总体上与流量成线性关系,在其他条件一致的情况下,产沙速率随着流量的增大而增大;与南部的粉黄土和黏黄土相比,陕北油田工区的砂黄土产沙速率明显偏大,冲蚀灾害更为严重。     

草被覆盖对坡面流流态影响的人工模拟试验研究

草被覆盖是影响坡面流流态变化的重要因素之一.本研究旨在通过室内放水冲刷试验,揭示黄土丘陵区坡沟系统坡面不同草被覆盖对坡面流流态的影响.试验共涉及坡面5种草被覆盖面积比、3种空间配置和2种放水冲刷流量.结果表明,坡面流流态与放水流量和草被覆盖关系密切,随流量的增大草被覆盖断面坡面流流态由层流-缓流转变为过渡流-缓流,而无草覆盖断面的流态几乎都处于过渡流-缓流或急流状态;沟坡径流大都属于过渡流-急流状态.试验过程中,草被覆盖断面的径流雷诺数和弗汝德数变化很小,无草被覆盖断面径流的雷诺数呈逐渐增加趋势,而弗汝德数呈逐渐减小的变化趋势.     

不同雨强和坡度条件海涂盐土边坡侵蚀细沟发育过程

采用室内人工模拟降雨试验,在不同坡度(11.3°、21.8°、35.0°)和降雨强度(85 mm/h、110 mm/h、125 mm/h)条件下,模拟海涂盐土边坡细沟发育过程。坡面侵蚀细沟发育动态采用数码摄像进行监测,通过Image-Pro Plus(IPP)6图像分析软件对图像和数据进行整理。结果表明:(a)不同坡度和降雨强度条件下,径流产生后,很快在坡面形成细沟且细沟沟网密度变化较快;细沟数量、细沟深度、细沟平均宽度和细沟密度均随降雨时间延长而增大。(b)缓坡度条件下,土壤跌坑发育慢,细沟侵蚀率低;随着坡度增大,坡面跌坑形成后水流聚集迅速,水流侵蚀冲刷力强,细沟发育快。(c)细沟发育越深,坡面细沟数量也越多;坡面侵蚀率与细沟平均深度及水流雷诺数分别在p0.05和p0.01水平上呈显著的正线性相关关系。     

黄土坡面侵蚀沟沟岸扩张过程

坡面细沟、浅沟及切沟侵蚀是黄土高原土壤侵蚀的常见类型.为了研究坡度和流量对侵蚀沟沟岸扩张的影响,获得侵蚀沟道断面宽度随时间和空间的动态变化过程,从而预测侵蚀沟道最大宽度,设计了3个试验坡度:12°、20°、30°,3个试验流量:12、20、30L/min,进行了9个坡度流量组合的径流冲刷试验,结合高清摄像监测的方式,记录冲刷过程中沟道侵蚀量、沟道扩张过程.在Matlab中,利用图像自动边缘检测算法提取沟边沿并转换为矢量文件,得到从沟头到沟尾,间隔50mm、每min的沟道断面宽度数据,通过Matlab编程计算,得到了在断面最大沟宽位置处,沟宽随时间变化曲线,从而建立了沟宽随时间变化方程,得到最大沟道宽度及不同时刻的沟道宽度,该方程形式简单,容易求解;沟宽随时间变化曲线符合S型曲线的发展规律,对应着沟岸扩张发生-快速发育-稳定-崩塌-再稳定的周期性过程,沟岸扩张过程中,随着跌坎发育为侵蚀沟,断面侵蚀沟宽度随冲刷时间的变化存在激增点,当沟宽随时间推移趋于无穷时,宽度趋于定值;侵蚀沟沟道发展的最大宽度也可用流量Q和坡度S表示,建立了沟宽最大宽度预测方程(R~2=0.91,RMSE=0.0338);最后,结合断面侵蚀沟宽度的变化曲线,分析了侵蚀过程中坡面沟道侵蚀量与断面沟宽变化的关系,结果表明:流量和坡度是侵蚀过程的动力因素,沟道断面最大宽度与坡度及流量有关.     

季节性冰冻地区公路边坡侵蚀破坏模式

针对季节性冰冻地区的路基边坡冻融滑坍破坏现象,分析了公路边坡破坏的各种侵蚀模式和影响因素.采用坡面流拖曳力法、坡面流量法等对坡面水力学特征进行研究,测算坡面冲刷临界坡度值,分析临界坡度与冲刷量之间的关系;同时采用有效应力法研究了冻融作用下的边坡安全稳定性.结果表明:季节性冰冻地区粘性土最大冲刷强度对应的临界坡度与目前常用的坡度值很接近或交叉,为减少水土流失,建议放缓土质边坡;边坡土体冻结前含水质量分数和融化后抗剪强度下降幅度是影响冻融滑坍破坏的主要因素,建议在设计中要考虑冲刷和冻融因素,并对特殊土质边坡进行相应的物理力学指标检测和稳定性验算.     

紫色土坡耕地细沟侵蚀的防治

坡耕地是紫色土区域典型的土地利用方式,细沟侵蚀是紫色土坡面侵蚀的主要形式之一。试验研究发现,10°,15°,20°,25°小区细沟侵蚀量占坡面总侵蚀量的比例分别为28.61%,57.66%,80.66%和91.16%;细沟沟头出现的顺坡临界坡长平均值分别为6.19m,4.15m,2.75m,1.57m。在大量野外调查的基础上,采用植物篱、"地埂+植物篱"和"大横坡+小顺坡"3种措施均能控制细沟侵蚀的发生。尤其是"大横坡+小顺坡"模式,兼具了植物篱与"地埂+植物篱"两种措施的优点,且造价低、节省劳力,具有较好的推广前景,特别是暂时无法实施坡改梯的广大偏远山区。     

非饱和土壤水分运动参数的确定——以昆明红壤土为例

应用数学物理方法对降雨入渗、产流等水量转化关系模拟时,土壤水分运动参数即土壤水分特征曲线、扩散率、导水率是必不可少的数据,影响和控制着水及溶质在土壤和地下水中的分布和运移速度,是描述和研究土壤水运移的关键参数.以昆明地区红壤为例,利用离心机测定土壤水分特征曲线、水平土柱测定扩散率并计算出导水率,利用VG公式拟合土壤水分特征曲线,通过指数经验公式拟合土壤水体积分数与扩散率、导水率的关系,结果表明具有显著的相关性.在参数确定过程中,充分考虑了颗粒粒径、干容重等影响,得到了最优的土壤水分运动参数,为相关研究提供一定的参考.     

坡度对扰动黄棕壤土壤侵蚀的影响

通过人工模拟降雨试验,研究坡度对扰动黄棕壤的土壤侵蚀规律。结果表明:在坡度20°以内,随着坡度的增大,入渗量逐渐减少,径流量逐渐增大;坡度在20°~26.5°范围时,入渗量和径流量趋于平稳。土壤侵蚀量与径流量基本同步,在一定坡度内随着坡度的增大,侵蚀量增大;当降雨强度为40 mm/h和60 mm/h时,供试土壤侵蚀的临界坡度在20°~26.5°之间;当降雨强度增加至80 mm/h时,临界坡度大于26.5°。在试验坡度范围内,径流量、侵蚀量与降雨量均存在显著的线性关系。     

高速公路边坡水土流失机理与养护管理研究

对重庆市梁忠高速公路填方路基边坡土壤开展室内模拟降雨试验,分析不同降雨强度和坡度条件下坡面产流和产沙的规律;结果表明:在0. 6 mm/min、0. 9 mm/min、1. 2 mm/min降雨强度条件下,起始产流时间随坡度呈减小趋势,当土体坡度一定时,起始产流时间不断减小,地表径流强度随着降雨强度的增大而增大;当降雨强度一定时,土体的起始产流时间随土体坡度增大逐渐减小,从而反映出地表径流强度不断增大;降雨强度对土壤侵蚀的临界坡度有一定影响,但两者具体变化关系需进一步研究。另外,通过高速公路边坡水土流失机理进行了研究,展开了高速公路边坡水土流失主要诱因分析,提出了科学的高边坡的养护管理措施。     

Prediction of Soil Erosion on Different Underlaying Surface in Construction Period of Xichang to Panzhihua Expressway

In order to investigate the behavior of soil erosion on the slope of the different underlaying surface during construction, the experiment with natural rainfall on Xichang-Panzhihua highway was conducted, to quantify the runoff and soil loss. The results show that. （1） the main type of soil erosion is gully erosion, the amount of soil erosion caused by gully erosion is higher than that by surface erosion. （2） The principal factor causing soil erosion on the slope of the embankment is individual amount of precipitation, the width of the embankment and rain intensity. （3） The principal factor causing soil erosion on the cutting slope is individual amount of precipitation, the width of the cutting slope and rain intensity. （4） The principal factor causing soil erosion on the slope of the dumped soil area is individual amount of precipitation, the width of the flat roof and rain intensity. There are well linear relationships between the amount of soil erosion and the principal factor, and their correlation coefficient are 0.935 7-0.999 8.     

红壤典型小流域土壤侵蚀与地形高度关系研究——以朱溪河小流域为例

以退化红壤地的朱溪河小流域为研究对象,利用GIS对不同高程带的土壤侵蚀特征进行分析.结果表明:无论从土壤侵蚀面积来看,还是从土壤侵蚀率和土壤侵蚀指数方面来看,土壤侵蚀都主要集中于海拔300～400m处,而在海拔450m以上较小.其原因主要是:在海拔300～400m处,较强烈的人为活动,容易使植被遭受破坏,加之坡度较大,加剧了土壤侵蚀的发生、发育和发展.随着海拔高度的增加,人类活动逐渐减少,土壤侵蚀也随之减少.     

不同降雨强度下滑坡表面冲蚀体积试验

在山区,降雨导致的土壤冲蚀是产生堆积物、改变地貌地形的主要因素。其过程复杂并且受如降雨强度、地表粗糙度等多种因素影响。为研究不同降雨强度条件下降雨对滑坡表面冲蚀的体积指标特性,采用实验室模拟降雨试验平台进行实验,Golden Surfer软件直接读取堆积体体积、3D模拟模型研究降雨与输出数量关系等方法,再现了以体积量直接输出的堆积物与降雨之间的关系。结果表明:降雨过程中,坡体深部土壤体积含水率变化较小,浅层土壤孔隙水压与含水率变化较大;降雨初期,降雨入渗有效提高表层孔隙水压力,地表径流小,带沙能力弱;随降雨时间增加,地表径流强度增加是提高水流冲刷力的主要因素,累计冲蚀堆积体体积随降雨强度增加而增大,但是增速减小,其主要原因是降雨后期,地表形成冲刷沟壑,累计冲蚀堆积体体积受地表粗糙程度限制;通过对降雨时间、降雨强度以及冲蚀堆积体体积进行三维拟合,发现三者幂函数曲线的拟合较好。     

不同降雨条件对江苏高沙土地区水土流失的影响

采用人工模拟降雨法,针对江苏省局部高沙土地区,研究了在不同坡度、雨强及不同植被覆盖条件下扰动高沙土的侵蚀强度和侵蚀特点。结果表明:(1)径流量随坡度的增加而增加;土壤流失量与坡度存在一个临界值;雨强低于80 mm/h时的临界坡度为20°～26.5°;(2)降雨量相等时,径流量随着雨强的增加而增加,入渗量随着雨强的增加而减少;(3)植被覆盖能很大程度地减少径流量和土壤侵蚀量。     

典型铁路工程边坡降雨侵蚀过程规律调查

在我国水力侵蚀5大分区选取典型铁路边坡进行径流小区侵蚀或沟蚀侵蚀试验,通过试验数据结果分析各个典型铁路工程边坡的水力侵蚀过程和主要影响因素,给出了铁路工程边坡水力侵蚀入渗过程、产流过程、产沙过程和侵蚀模数的时间过程规律,以及各过程主要因素的影响规律.