坡面植草沟入渗模拟及对海绵城市建设影响分析

植草沟是海绵城市建设的重要措施之一。基于坡面流运动波方程和Richards非饱和土入渗方程,建立了植草沟坡面雨水入渗的数学模型及求解方法,计算分析了植草沟坡面雨水入渗及产流的规律,阐明了不同降雨强度对植草沟坡面产流的影响。计算结果表明:植草沟可明显推迟洪峰时间,减少洪峰流量;在海绵城市建设时,应考虑通过增加植草沟排水口高度,增加其蓄水能力,延长入渗时间,增加雨水入渗量。     

铁路工程施工期路堑边坡面产流产沙规律研究

在考虑了施工期路堑边坡特点的基础上,通过人工降雨试验的方法对坡面上的产流、产沙规律进行了模拟和分析.路堑边坡上的产流是一个超渗产流过程,坡面上入渗和产流主要受表层土壤特性的影响,一般随时间分别呈指数(或对数)函数和幂函数变化;径流含沙率主要受坡面松散颗粒量及土体结构的影响,而与单位时间径流量基本上无关,含沙率与单位产沙量随时间均呈3次函数变化.     

采深对煤矿沉陷区坡面形态及侵蚀的影响分析

井下采煤产生的大范围岩移必然最终改变原有地表形态并影响坡面侵蚀特征及规律。该文从井下与地表相结合的新视角,结合彬长矿区水土流失特征和典型煤矿采矿条件,以采深、地表坡面坡度等因素为变量,构建了30个不同类型的数值模型,通过数值模拟方法研究并揭示井下采深对地表坡面形态及侵蚀的影响规律。结果表明:(1)随着采深的增加,地表坡面坡度增大幅度呈现减小的变化趋势。在相同采深条件下,坡度增大率与坡面自然坡度整体上呈负相关。(2)随着采深的增加,地表坡面坡长减小幅度呈现减小的变化趋势,且自然坡度越小,该变化趋势越明显。地表坡面坡长减小率与自然坡度随着采深的增加呈现先正相关后负相关的关系,自然坡度为26.57°是拐点。(3)采深的增加会削弱地表坡面产流产沙的强度增幅,缓解坡面侵蚀加剧的程度,这种效应在坡度较小的坡面更加显著。井下采煤引起地表坡面坡度的增大是产生这一规律的主因。     

不同集流措施的林地土壤水份与林木生长状况研究

本文选择集流面进行有机硅喷涂，拍光压实及自然坡面三种处理的刺槐林地，对其林地土壤水分动态变化作了定量分析，并探讨了其林木生长的差异，可为生产实践中径流林业的推广提供科学的理论依据。     

黄土丘陵区小流域不同整地措施长期影响下的土壤水力学特性

水分是维持旱区生态系统健康与可持续性的关键因子.整地措施能够重塑地表微地形,利于旱区雨水收集、侵蚀防控和促进植被恢复,整地长期影响下的土壤水力学性质是本文的研究重点.以定西龙滩流域为研究区,通过野外采样与室内实验相结合,分析植被恢复过程中典型整地措施(鱼鳞坑、反坡台)的土壤水分时空分布、土壤水分特征曲线和水分常数,并辅以自然坡面为对照定量评价工程措施的土壤水力学特性.结果表明:(1)整地可以有效提高土壤水分含量.整地后土壤水分体积分数平均提高1.883%,相比自然坡面高出了22.62%.反坡台和鱼鳞坑整地后,土壤水分含量分别提高了29.69%和15.55%.(2)与对照相比,鱼鳞坑和反坡台的饱和含水量分别提高了7.52%和4.24%,有效水含量分别提高了4.74%和11.40%,整地措施能够提高土壤持水力和供水力,改善土壤水力学性质.(3)整地措施对表层土壤持水能力和供水能力的影响较深层大,与对照相比,鱼鳞坑和反坡台表层土壤(0~20 cm)有效水分提高了38.75%和23.84%,而深层(60~80 cm)有效水分与自然坡面差异只有3.34%和3.85%;土壤水分差异也随着土层深度而减少.本研究定量评价了不同整地方式和自然坡面的土壤水分特性,其结果期望为脆弱生态系统植被恢复和水土资源管理提供科学依据.     

不同类型生物结皮对坡面产流特征的影响

生物结皮是黄土高原地区坡面水土流失不可忽略的影响因素,目前生物结皮对坡面产流特征的影响仍不明确.在陕北神木县六道沟小流域通过径流小区放水试验,以裸地为对照,研究了浅色藻结皮、深色藻结皮、混合结皮(藻+藓)以及藓结皮4 种类型生物结皮对坡面产流特征的影响.结果表明:① 浅色藻结皮、深色藻结皮和混合结皮较裸地显著降低了初始产流时间,三者的初始产流时间较裸地分别减少89.0%、96.2%和96.0%;而藓结皮则较裸地显著增加了初始产流时间.② 浅色藻结皮和混合结皮较裸地显著延长了退水持续时间,其退水持续时间分别是裸地小区的2.28和2.13倍;而深色藻结皮的退水持续时间与裸地差异不显著.③ 深色藻结皮和藓结皮的径流流速较裸地分别降低了29.1%和67.3%;藓结皮的径流流速显著低于其他生物结皮小区;各生物结皮小区的径流深与裸地均无显著差异;浅色藻结皮的径流深显著高于深色藻结皮.④ 不同类型的生物结皮较裸地明显改变了坡面产流过程和径流量;浅色藻结皮小区的径流系数显著高于裸地,深色藻结皮和混合结皮小区的径流系数较裸地差异不显著;浅色藻结皮小区的径流系数是深色藻结皮小区的2.44 倍,差异显著;放水时段内,藓结皮小区没有径流流出.以上结果表明,生物结皮是坡面产流特征的重要影响因素,影响程度与生物结皮的发育阶段和生物组成有关.     

我国东南典型侵蚀区坡地磷素流失机制模拟研究

为了研究侵蚀区坡地坡面径流和壤中流磷素流失特征,以浙江省湖州市安吉县花岗岩风化母质上发育的红壤为研究对象进行人工模拟降雨试验.结果表明,坡面径流和壤中流中的总磷流失浓度、总磷流失量均随着降雨强度的增大而增大,随着降雨强度的增大产流初期坡面冲刷效应显现;坡面径流总磷流失量所占每场降雨总磷流失量百分比分布在51%~92%;坡面径流总磷流失浓度在整个过程中波动幅度很大;坡面径流中总磷流失浓度在坡度25°下最高,壤中流中的总磷流失浓度在坡度8°下最高;坡度8°下坡面TP流失量最大,坡面总磷流失量受坡面径流量和雨强影响极显著(p0.01);壤中流总磷流失量较小,受雨强影响极显著(p0.01);磷素流失以坡面径流流失为主,壤中流流失为辅,磷素主要以颗粒态通过坡面径流流失,以溶解态通过壤中流流失.     

稻草覆盖对赣南稀土尾渣坡面产流产沙的影响

生物覆盖措施能显著降低敏感脆弱带及裸露坡地水土流失,且具有成本低、见效快等特点,适合在矿区推广.为研究稻草覆盖对稀土尾渣坡面水土流失过程的影响,采用人工模拟降雨试验,对比研究不同雨强（60和90 mm/h）和不同稻草覆盖度（0%、50%和100%）条件下稀土尾矿地表产流、产沙情况.模拟降雨试验在位于江西省九江市德安县的江西省水土保持生态科技园开展,不同雨强采用西安清远测控技术有限公司设计的QYJY-503人工模拟降雨系统进行控制.结果表明:雨强为60 mm/h时,50%和100%稻草覆盖度处理坡面径流开始时间分别比0%稻草覆盖度坡面延迟46%和91%;雨强为90 mm/h时,延迟幅度分别为3.0和4.8倍.0%、50%和100%稻草覆盖度条件下稀土矿渣坡面单位时间产流量分别在产流开始后6、31和41 min达到稳定值.60 mm/h雨强条件下稀土矿渣坡面1 h总产流量呈现0%稻草覆盖度> 100%稻草覆盖度> 50%稻草覆盖度（P < 0.05）,而90 mm/h雨强条件下则为0%稻草覆盖度> 50%稻草覆盖度> 100%稻草覆盖度（P < 0.01）.雨强为60 mm/h时,50%和100%稻草覆盖度稀土矿渣坡面土壤侵蚀量分别比0%稻草覆盖度坡面降低73.46%和84.53%;而雨强为90 mm/h时,2种措施土壤侵蚀量降幅分别为54.83%和72.14%.研究显示,稻草覆盖措施可以有效降低矿区土壤坡面径流、泥沙产量.      

东北典型黑土区坡沟侵蚀耦合关系

东北黑土区是中国重要的商品粮基地,但是严重的水土流失给其粮食产量带来了严峻考验。论文在遥感和GIS支持下,选择黑龙江省乌裕尔河和讷谟尔河两流域包含的东北典型黑土区作为研究区,以USLE模型和SPOT 5影像为基础,分别获取了2005年研究区的坡面侵蚀量和侵蚀沟分布数据,据此分析了典型黑土区坡面侵蚀和沟蚀之间在不同等级、 坡度、 坡向等方面的耦合关系。研究发现微度侵蚀和轻度侵蚀是坡面侵蚀主要区域,沟蚀发展程度比较剧烈;坡度小于5°时,坡度是沟蚀产生的制约因素,当大于5°时,坡度已经不是侵蚀沟形成过程中的主要控制因素;阳坡坡面侵蚀量高于阴坡的坡面侵蚀量,坡向在东北典型黑土区不是影响沟蚀发育的首要因子;侵蚀强度在2 500 t/(km²·a)以下的地区,随着坡面侵蚀量的增大侵蚀沟密度增大,而当大于2 500 t/(km²·a)以后,侵蚀沟密度比较稳定。     

山区高速公路隧道洞口边坡稳定性的数值模拟

山区高速公路在建设过程中,隧道洞口的开挖往往易造成古滑坡的复活或部分复活,并形成新的滑坡灾害。为了保证隧道进洞口施工的顺利进行,隧道洞口边坡的稳定性动态分析尤为重要。本文结合栗石沟隧道进洞口边坡工程实例,利用FLAC3D软件分别对该边坡在自然状况、坡脚开挖+坡面削坡2m以及坡脚开挖+坡面削坡2m+隧道开挖13m三种工况下的稳定性状况进行了数值模拟分析,并通过分析三种工况下的边坡稳定性系数、边坡剪应变增量变化及塑性区破坏情况,探讨了其剪应变的变化特点和塑性区破坏的规律,以验证边坡削坡卸载方案在隧道施工中的安全性和可靠性。     

矿山露天采坑坡面土地复垦技术探讨——以鄂西北地区为例

由于矿山露天采坑坡面的土地复垦较为困难,通过对鄂西北地区矿山露天采坑坡面复垦工作的综合调研,结合我国近十年的土地复垦经验,系统总结了矿山露天采坑坡面土地复垦的技术方法,并对其优缺点进行简要分析,对其他地区露天采坑坡面的土地复垦具有一定的借鉴意义。     

PAM对不同坡度坡地产流产沙及氮磷流失的影响

聚丙烯酰胺(PAM)是一种高效土壤改良剂,能影响土壤入渗、产流及溶质迁移、淋失.通过人工模拟降雨试验,研究了5°、15°和25°3个坡度水平下PAM对黄土高原沟壑区黑垆土坡地土壤侵蚀及氮磷流失情况的影响.结果显示:施加PAM后增加了5°和15°坡面的总产流量却减少了25°坡面的总产流量;PAM组初始产沙量较大,8 min以后,施加PAM组与对照组产沙速率出现差异并开始降低,表明施用PAM的起作用时间约为8~10 min,5°、15°和25°3个坡度的减沙率分别为38.2%、3.7%和53.9%.PAM对3个坡度径流中磷浓度有减小作用且不受坡度变化的影响,对5°和15°坡面铵态氮浓度影响不明显,但对25°坡面铵态氮浓度有明显减小作用,此外,PAM的施用能降低铵态氮初始流失浓度.施加PAM能影响土壤水分的再分配过程并减少3个坡度坡面硝态氮和磷的向下淋失.施加PAM后,5°、15°和25°坡面磷流失总量显著减少,减小幅度分别为77.6%、64.5%和85.1%;径流硝态氮流失总量随着坡度的增加先增加后减少,在15°~20°之间存在改变PAM对硝态氮影响作用的转折坡度值,PAM处理后的硝态氮流失量与径流量在0.05水平上显著相关,相关系数为0.998;PAM能够显著减少陡坡25°坡面溶解态铵态氮的流失量,减少幅度为60.1%.该项研究结果可为当地PAM的合理有效施用和提高水分及养分利用率提供科学指导.     

新疆塔县地震触发顺向坡失稳破坏机理研究

在新疆塔什库尔干塔吉克自治县(简称塔县)内,沿塔什库尔干河分布着众多大型岩质滑坡,均为地震触发的沿顺倾结构面失稳滑动的顺向坡,揭示它们的失稳破坏机理,对塔县境内众多顺向坡的稳定性评价具有重要的实际意义。以塔县一典型顺向岩质滑坡为例,在大量现场调查的基础上,获取了岩质滑坡的工程地质条件和基本特征,建立了岩质滑坡三维地质模型,并采用离散元数值软件模拟了岩质滑坡在不同加速度地震力作用下的变形与破坏过程。结果表明:原始滑坡的稳定性主要受地震力和顺向结构面的控制;当地震力较小时,滑坡坡体未发生变形破坏,但其有沿着结构面错动的趋势;随着地震力的增加,坡体沿着结构面错动的趋势愈发明显;当地震力增加到某一临界值时,坡体沿着结构面形成贯通性破坏面,坡体发生失稳破坏。该研究结果可为塔县以及其他地震高烈度区岩质滑坡的稳定性评价提供依据。     

基于SWMM模型的岩溶洼地降雨径流转换机制研究——以湖北省宜昌市长阳县大长冲岩溶槽谷为例

岩溶洼地在降雨事件中水文过程转化迅速，但岩溶洼地降雨径流转换机制尚不明确。以湖北省宜昌市长阳县大长冲岩溶槽谷为研究区，基于1∶5万岩溶水文地质调查成果、遥感数据和GIS技术，创新性地将SWMM模型应用于岩溶洼地系统的产汇流过程模拟，量化了子汇水区和研究区的水源转化，并通过对研究区2020年夏季两场降雨事件的产汇流过程进行模拟分析，验证了SWMM模型的适用性。结果表明：SWMM模型适用于岩溶洼地系统的产汇流过程模拟；不透水区面积比例对子汇水区产流的影响较大，洼地在降雨过程中具有蓄水作用；下渗是坡面最主要的水源转化方式，下渗、填洼及作物截留是洼地主要的水源转化方式，而对于研究区整个岩溶洼地系统而言，通过坡面的岩溶裂隙和洼地中的土壤下渗是最主要的水源转化方式；SWMM模型在岩溶洼地系统产汇流过程模拟和初期的水源转化刻画方面比较准确，但对植被截留量和下垫面后期的蒸散发过程的刻画能力不足。     

坡面水系工程水文水利计算

坡面水系工程是控制控制坡面水土流失的重点,其通过调整和控制坡面径流实现工程控制。坡面水系工程水文水利计算是整个工程调控的依据,本文作者通过分析导致坡面水土流失的原因,分析坡面水系工程水文计算和水利计算。     

离子型稀土浸矿崩塌堆积体地表产流和残留氨氮迁移特征

离子型稀土是我国重要的战略资源,其开采过程中产生的残留氨氮污染是亟待解决的环境问题.为了揭示稀土浸矿崩塌堆积体地表产流和残留氨氮迁移特征,从而为离子型稀土矿区氨氮污染治理提供科学依据,在我国赣南稀土矿区典型浸矿崩塌堆积体建设3个自然坡面径流小区,在此基础上开展降雨径流监测,分析崩塌堆积体地表产流和氨氮迁移特征.结果表明：矿区崩塌堆积体径流系数变化范围为0.01～0.30,地表径流深和径流系数可用降雨特征因子的线性函数拟合,且复合降雨因子的拟合精度优于单因子,其中以降雨量×最大10 min雨强的拟合效果最优(最大R²=0.97);监测得到的地表径流平均氨氮浓度在1.58～5.99 mg/L之间,高于《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅴ类水环境标准;径流氨氮浓度与降雨量、降雨历时均呈负相关,与其他降雨因子均呈正相关,其中最大30 min雨强线性方程对氨氮浓度的拟合精度最优(最大R²=0.83).研究显示,研究区稀土浸矿崩塌堆积体地表径流存在氨氮污染风险,而崩壁是残留氨氮由浸矿山体向地表迁移的关键部位,基于最大30 min雨强指标构...     

三峡库区小流域不同土地利用类型“土壤-水体”氮磷含量特征及其相互关系

利用长期田间监测数据,分析了三峡库区典型农业小流域不同土地利用类型土壤、浅层地下水氮磷含量分异特征,剖析了坡面土壤氮磷含量与浅层地下水、坡面地表径流氮磷浓度的相互关系.结果表明梯田的土壤TN平均含量显著(P0.05)高于坡耕地,水田梯田平均含量1.49 g·kg~(-1)最高;旱地坡耕地和桑树套种坡耕地土壤TP平均含量显著高于其它地类;旱地梯田土壤NO_3~--N平均含量最高,离散程度最大.坡面土地利用类型对浅层地下水TN、NO_3~--N浓度影响较大,但对TP浓度影响较小;流域浅层地下水TN浓度与NO_3~--N浓度呈极显著正相关,不同坡面浅层地下水NO_3~--N对TN平均贡献率在67.82%~78.51%之间;浅层地下水TN、NO_3~--N月平均浓度变化规律基本一致,春秋两季农作物施肥后均呈现明显上升趋势.坡面土壤TN平均含量与浅层地下水TN浓度呈显著指数关系,坡面土壤NO_3~--N平均含量与浅层地下水NO_3~--N浓度呈对数关系,但与坡面地表径流TN、NO_3~--N浓度无显著相关性;当坡面地表径流TP浓度0.1 mg·L~(-1)时,坡面土壤TP平均含量与其呈显著线性相关;坡面地表径流与浅层地下水TN、NO_3~--N浓度均呈显著幂函数关系,且NO_3~--N相关性更好.     

黄土区坡面尺度微地形和次降雨对5 m土壤水分影响的典型个例分析

微地形和次降雨是坡面尺度土壤水分状况与侵蚀强度的重要影响因素。为阐明其对坡面土壤水分空间分布及其变异性的影响,采用高密度布点方法,结合经典统计学,研究了陕北黄土区坡面尺度微地形和次降雨对0—5 m土壤水分数量与空间分布特征的影响。结果表明:(1)次降雨(降雨量为88.6 mm)对土壤水分的影响深度为0—40 cm;(2)在垂直剖面上降雨前坡面、降雨后坡面及降雨后坳沟,三者土壤水分均在表层为降低型,中间为稳定型,深层分别为波动型、增长型和降低型;(3)表层(0—40 cm)降雨前坡面与降雨后坡面和坳沟均有显著性差异,表层土壤水分与其他各土层之间差异显著(P0.05);(4)沿坡长方向降雨前后坡面表层土壤水分变化趋势相同且与降雨后坳沟变化趋势相反,在10—50 m坡长三者的深层土壤水分变化趋势一致。研究结果可为坡面尺度土壤水分优化管理提供参考依据。     

废弃尾矿坡面产流产沙影响因素分析

为明确不同影响因素对产流产沙的作用效果,采用废弃尾矿土进行人工模拟降雨实验,分析了植被覆盖率(0、40％、80％、100％)、雨强(20、60、100、220 mm/h)、坡度(15°、30°)对尾矿坝坡面初始产流时间的作用效果及其与产流产沙的关联度.结果表明:三种因素对产沙率及产流率的关联度规律一致,当三者共同作用时...     

密云水库上游石匣小流域水土流失综合治理措施研究

坡面处理措施及土地利用方式是控制水土流失最重要的影响因素,通过合适的坡面措施与合理的土地利用方式可以有效地抑制土壤侵蚀,保护土地资源,改善生态坏境。论文通过对石匣小流域不同处理的径流试验小区的实测资料分析,研究了坡面综合水土保持措施对水土流失的影响。研究表明,与坡耕地、开荒地相比,梯田和水平条可以有效地拦蓄地面径流,控制水土流失,减沙率可达64.83%~91.81%,并且阴坡上的水平条的蓄水保土作用好于阳坡,有土埂的大水平条的减水拦沙效率好于无土埂的水平条;综合水保措施的水土保持效益更高,对径流量的拦蓄率高达96.21%~99.38%,并且进行综合措施处理的坡面的土壤侵蚀模数都小于水利部发布的北方土石山区允许土壤流失量200t/km².a;对坡面的自然封禁能够有效地控制坡面水土流失;同时由于综合水保措施很大程度上改变了原有的地形,坡度对水土流失的影响不明显。