Rainfall effect on wind waves and the turbulence beneath air-sea interface

Rainfall effects on wind waves and turbulence are investigated through the laboratory experiments in a large wind-wave tank. It is found that the wind waves are damped as a whole at low wind speeds, but are enhanced at high wind speeds. This dual effect of rain on the wind waves increases with the increase of rain rate, while the influence of rainfall-area length is not observable. At the low wind speed, the corresponding turbulence in terms of the turbulent kinetic energy （TKE） dissipation rate is significantly enhanced by rain- fall as the waves are damped severely. At the high wind speed, the augment of the TKE dissipation rate is suppressed while the wind waves are enhanced simultaneously. In the field, however, rainfall usually hin- ders the development of waves. In order to explain this contradiction of rainfall effect on waves, a possibility about energy transfer from turbulence to waves in case of the spectral peak of waves overlapping the inertial subrange of turbulence is assumed. It can be applied to interpret the damping phenomenon of gas trans- fer velocity in the laboratory experiments, and the variation of the TKE dissipation rates near sea surface compared with the law of wall.     

鄂西恩施地区非饱和土降雨入渗规律

在分析鄂西恩施地区降雨特征的基础上,选取6组典型降雨条件,设计并进行了室内人工降雨土柱非饱和入渗试验。通过实测土体体积含水率,揭示了鄂西恩施地区非饱和土降雨入渗规律,获得了降雨入渗影响区体积含水率变化规律、入渗前锋运移规律以及降雨强度和历时对入渗的影响规律。通过GeoStudio软件对室内降雨试验进行了数值模拟,数值模拟结果与试验结果基本相同,进一步验证了降雨入渗规律。同时依据实测结果,分析了数值模拟的不足之处,为通过数值模拟方法研究非饱和土降雨入渗奠定了基础。     

含砾石土壤降雨入渗过程模拟

在室内模拟降雨试验的基础上,利用多重相互作用连续体(MINC)组件,对含砾石土壤降雨入渗过程进行了数值模拟,以期深入理解含砾石土壤中的水土过程.研究结果表明,土壤中砾石的存在能够导致土壤水分饱和度增加,使得土壤总入渗量以及降雨入渗深度降低.含砾石土壤中存在一个陡的湿润锋面,在湿润锋面上土壤水分饱和度急剧下降.MINC组件可以很好地模拟含砾石土壤降雨入渗过程,其对含砾石土壤湿润锋和土壤含水率变化的模拟值与实测值吻合较好.降雨期间土壤水分饱和度沿土壤剖面的变化可用来解释含砾石土壤降雨入渗深度降低的原因.     

城市非点源污染管理的制度、信息和决策支撑

城市非点源污染对中国水环境的威胁日益加剧。制度不健全、信息基础薄弱和缺少决策支撑是当前城市非点源污染管理的主要制约因素。短期内,改善城市非点源污染管理的首要任务是夯实信息基础。从长远来看,制度的完善是落实城市非点源污染管理的根本保障。发达国家在信息基础建设和制度设计方面的成果和经验对于中国城市非点源污染管理工作有重要的参考价值。此外,先进的决策支撑技术是管理获得预期成效的重要保障。国际上决策支撑技术研究的最新发展动态值得国内相关领域借鉴。     

降雨人渗补给规律的分析研究

浅层地下水资源计算中,降雨入渗补给系数是最基本的参数,而求解参数关键是确定降雨入渗补给量。从其土壤水下渗机理,包气带蓄水库容,降雨入渗补给系数方面分析研究,最后得出：包气带可容纳库容是降雨入渗补给量的极限值;降雨入渗补给系数因不同岩性、土壤前期含水量、降雨量等因素而变化;降雨入渗补给规律存在一个地下水最佳埋深。     

甘肃省舟曲8.7特大泥石流调查研究

本文通过对甘肃省舟曲县城后山三眼峪沟和罗家峪沟特大泥石流灾害的现场调查,从泥石流形成的地形、地质和降雨条件入手,分析了特大泥石流灾害的特征与成因:三眼峪沟和罗家峪沟泥石流形成区在2010年8月7日23～24时的1h降雨量达77.3mm,暴雨形成强大洪水依次冲毁两条沟内的天然堆石坝和人工拦挡坝,形成规模巨大的高容重黏性泥石流,泥石流冲出总量和泥沙总量分别为 144.2104m3和97.7104m3; 泥石流携带具有强大冲击力的巨石冲毁房屋5500余间; 在白龙江内形成长约550m,宽约70m,高约10m的堰塞坝并形成堰塞湖,堰塞湖回水长3km,使县城一半被淹; 泥石流造成1744人死亡和失踪。分析研究表明,三眼峪沟和罗家峪沟泥石流如果在近期遭遇强降雨还会暴发泥石流,但规模比87特大泥石流小;如果强降雨发生在数年后,暴发的泥石流规模比87特大泥石流略小;在20a或更长的时期内,没有发生新的地震影响下,在三眼峪沟和罗家峪沟经历一次大规模泥石流暴发后,泥石流的规模将回到汶川地震前的水平。     

八宝山断裂带浅部岩体水力耦合模型

八宝山断裂带是北京西部的一条活动断裂,观测表明其形变、地下水位和降水之间存在强相关性。从大灰厂观测站的断裂带条件和观测系统布置来判断,这种强相关性是浅部破碎岩体渗流-应力耦合机制的结果。断裂带浅部岩体可以分为无压区和承压区。降水能够直接入渗补给无压区,也能够渗入到承压区上部的上盘岩体风化带,从而同时影响断裂带和风化带的地下水位。一个7参数的线性水力耦合模型给出了与实测动态基本一致的垂向形变、地下水位模拟结果。模型分析表明观测到的垂向变形主要由无压区地下水位升降引起的膨胀和收缩变形构成,而上盘湿润或疏干引起的重量变化对垂向变形贡献很小。由于断裂带的地下水排泄基准面和水准基台值可能存在某种外在因素引起的变化,模型参数可能不够稳定,需要进一步调查研究。     

广东省1960～2007年降雨侵蚀力变化趋势分析

降雨侵蚀力反映由降雨引起的土壤侵蚀的潜在能力.本文利用广东省25个站点48年(1960～2007)的日雨量资料计算了各站的降雨侵蚀力,并用Mann-Kendall(M-K)非参数检验和克里格空间插值法分析了降雨侵蚀力的时空变化规律.结果表明:广东省降雨侵蚀力的空间分布呈沿海向内陆逐渐递减的趋势.全省大部分地区的年降雨侵蚀力呈现不明显上升趋势,且存在较明显的年代际和年际变化.降雨侵蚀力的年内分布特征和降雨量分布类似,呈"双峰型",主要集中在4～9月的雨季.对于季节序列,冬季、春季和夏季大部分地区的降雨侵蚀力有不同程度的上升,秋季全省几乎所有地区呈下降趋势.汛期的降雨侵蚀力变化特征与年降雨侵蚀力相似.     

降雨对工程弃土堆积体稳定性的影响分析

基于重庆库区工程弃土在经历极端降雨条件下达到不同的饱和度,应用GEO-SLOPE软件对其进行计算,采用非饱和土强度理论对其结果进行分析,结果表明:库区内工程弃土天然含水量较小,一定量的前期降雨量有利于增强其稳定性,但是在极端降雨情况下,高强度的降雨使土体迅速达到饱和,低强度且长时间的降雨使土体经历较长的时间达到饱和,最后由于基质吸力丧失,稳定性降低,导致滑坡。     

泥石流启动临界土体含水量及其预警应用

传统的泥石流预警方法多基于前期和实时降雨量等间接指标,但实际上直接影响泥石流启动的关键物理参数是土体含水量,通过分析土体含水量的变化来判断泥石流启动更为直接可靠。首先定义了泥石流启动的临界土体含水量的概念,然后基于国内外泥石流启动的观测试验数据,采用逐步回归分析方法,建立了临界土体含水量与土体渗透系数、孔隙度和颗粒曲率系数的经验关系,进而提出一种基于临界土体含水量和实时降雨的泥石流预警方法。最后,以云南东川蒋家沟1999年7月16日发生的一场泥石流为实例进行演算和验证。结果表明:该方法在可靠性和准确性上优于传统利用临界线和暴发线判别泥石流的预测模型。