蠕移沙粒流体起动风速的实验研究

 设计制作了能够有效避免沙槽下风端沙粒塌陷的蠕移沙粒集沙仪,并分析了该集沙仪中集沙槽的高度和厚度对单宽蠕移输沙率实验测量结果的影响,给出了集沙槽的合理高度和厚度;利用该集沙仪在风洞中测量了不同风速下的单宽蠕移输沙率,外推给出了沙粒的流体起动风速。     

风力作用下沙粒蠕移概率的转化特征

建立了沙粒从蠕移状态向静止、跳跃转化以及继续滚动的概率模型.根据滚动沙粒简化的运动方程,结合两个关键随机变量-沙床表面风速和床面位置参数,求出了静止概率、滚动概率、跳跃概率随时间变化的表达式.在此基础上通过对时间求极限得到稳定情况下沙粒处于三种运动状态的概率.利用沙粒蠕移概率除蠕移概率和跃移概率之和,得到沙粒相对蠕移概率,并以此反映蠕移输沙量占总输沙量的比例.计算结果表明,三种转移概率是时间、沙床表面风速和沙粒直径的函数.静止概率随时间增大而增大,但随粒径增大而减小;滚动概率随时间的变化根据粒径的不同表现出不同的特点.粒径较小,滚动概率随时间的增大先增大后减小,存在极大值;粒径较大时,滚动概率随时间的增大逐渐增大,不存在峰值.跳跃概率随时间的增大而增大.三种概率达到稳定状态所需要的时间随粒径的增大而减少.同粒径的沙粒在相同的时间内,三种转移概率会趋于定值.稳定概率和相对蠕移概率由沙床表面风速分布和粒径大小来确定,具有很大的取值范围;静止稳定概率和跳跃稳定概率随粒径的增大分别增大和减小;而滚动稳定概率随粒径的增大逐步先增大后减小.在一定风速条件下,相对蠕移概率随风速和方差的变化都不大,沙粒粒径是最主要的影响因素.     

金龙山地区滑坡研究

金龙山地区位于四川省雅砻江二滩水电站库首左岸。区内海拔1000—2700米;重点研究区海拔<1730米,面积近1.3平方公里。本区滑坡顺层发育,以蠕滑方式为主,成条成群分布,新老俱全,厚度各异(巨厚—表层),规模不一。控制坡体蠕滑和滑动的主要是层面(或似层面)、层间错动带和中缓倾角裂隙。据滑坡活动状况的不同,将全区分为三个滑坡区:Ⅰ区是多级古滑坡区(方量约200万立方米);Ⅱ区是蠕滑区(方量约2000万立方米);Ⅲ区是浅-表层残坡积层滑坡区。     

风成沙波纹的数值模拟及稳定性分析

本文基于颗粒的质量守恒原理,考虑了沙粒的跃移、溅移和蠕移运动,建立了风成沙波纹的非线性积分微分演化方程,并进而通过尺度变换得到了近似的微分方程。数值求解该微分方程,得到了与野外观测相一致的沙波纹斑图,同时再现了沙波纹生成、合并的非线性行为,为进一步风成地貌形成演化的理论分析提供了一种可行的数学物理方法。     

长江口及其邻近海域粘性泥沙的数量与输移

长江口的粘性泥沙有89.6%以上来源于长江补给区,一部分来源于废黄河与黄海补给区。长江补给区的粘性泥沙的汇入百分数及其输沙量两者均为已知,据此计算出长江口粘性泥沙沉积量为4.554×10~7t/a,从长江口输向杭州湾与东海补给区的粘性泥沙输沙量为2.247×10~7t/a,废黄河与黄海补给区输向长江口的输沙量为2.730×10~7t/a。长江口粘性泥沙的数量同1915年与1963年实测地形图比较量算的数量为4.469X10~7t/a基本相符。     

海岸风沙流中不同粒径组沙粒的垂向分布模式

通过对河北昌黎黄金海岸沙丘风沙流的野外实地观测与室内风洞模拟实验数据的数值模拟,探讨了我国典型海岸沙丘风沙流中不同粒径组沙粒输沙量的垂向分布模式。结果表明,河北昌黎黄金海岸沙丘表面风沙流中不同粒径组沙粒输沙量的垂向分布特征并不一致,其中细沙和中沙符合典型的指数递减分布规律,但粗沙则为负幂函数分布。究其原因,主要与不同粒径组沙粒输沙量的分布高度及运动方式差异有关。在实际非均匀沙床面上,粗沙主要集中分布于沙丘表面4cm高度内湍流发育的近地表层,运动方式以蠕移为主,沙丘表面湍流的主导作用使其输沙量随高度的变化满足负幂律关系,但中沙和细沙则以跃移运动为主,跃移沙粒输沙量的垂向分布呈现指数递减特征。     

基于SWEEP模型的天津一次典型沙尘污染事件分析

为了分析沙尘天气局地源地表风蚀起尘量与外来源传输路径,针对中国现在沙尘起尘量化的欠缺,应用一次事件的风侵蚀评估模型(SWEEP)来计算天津一次典型沙尘污染事件局地源的总损失量、蠕移+跃移量、悬移量与PM₁₀的量,结合HYSPLIT模型对天津市进行外来源空气颗粒物的轨迹模拟,并分析了空气颗粒物的输送特征。结果表明:在2013年3月9日,天津市郊区12个区县中塘沽单位地块和总起尘量都最大,主要是风速大所致。悬移量在总损失量中比例最大,为85.19%。空气颗粒物的传输路径主要有中国的内蒙古,且当沙尘严重时,不同高度运动轨迹趋于一致。     

渗透释水规律在深层粘性土变形沉降预测中的作用

笔者对海口市地下水开采漏斗区深层饱和粘性土进行模拟抽水作用下固结渗透联合试验和高压固结试验等室内试验研究，认为深层正常固结和超固结的饱和粘性土，在地下水开采水位持续降低的情况下仍会释水变形；土的物理力学参数均为变量。初步探讨粘性土孔隙水渗透、释水规律，提出运用该规律预测地面沉降的方法。     

粘性泥石流体的应力应变特征和应力本构关系的研究

通过粘性泥石流体阵性流的野外观测和最新研制的泥石流流变仪应用,含有砾石的粘性泥石流体具有明显的应力过冲、触变能量、剪切稀化和双屈服应力等流变特征被得到研究。粘性泥石流应力应变的自组织临界特性分析表明,泥石流的规模与频率间存在着幂定律关系。粘性泥石流体在低速率区启动初始段,其应力本构关系可用剪切稀化的幂定理方程来描述。粘性泥石流体在剪切速率区流动剪切段的应力本构关系,应包含滑动摩擦作用的零次项和反映惯性碰撞的平方项,具有屈服应力和剪切膨胀的流变特征。     

颗粒运动及其数理简析

根据大量的野外观测和沙(雪)颗粒运动动态摄影的资料,分析地球表面上气流带动的各种固体颗粒的主要运动形式——振动、滚动、滑移、跃移和悬移的物理图象中力的作用,给出其主要运动参数的表达式,建立各自简单的数学模型。特别对跃移运动还给出模拟轨迹方程。该模型与实际拍摄的轨迹相对比表明,较之以前风沙物理研究者模拟的跃移轨迹要好。文中首次提出的滑移概念,即振动、滚动和滑移三种颗粒运动形式代替以往分类的蠕移、跃移和悬移运动形式更准确和清晰。文中还明确回答了第一颗砂粒是怎样起跳的这一关键问题。     

粘土矿物对环境污染的防治作用

粘土矿物具有比表面积大、孔隙多以及极性强等特征,因而有较强的吸附性、离子交换性和膨胀性,对水体中各种类型的污染物质有良好的吸附性能,并使土壤有一定的自净作用。粘土矿物的膨胀性及低导水率使它能作为有效的密封物质,在放射性废料的埋置过程中产生理想的封闭作用。另外由于粘土矿物成本低、再生容易,所以在环境污染的防治中有广阔的应用前景。     

四川茂县大沟流域土壤特征

大沟流域是岷江上游半干旱河谷的一个代表性区域,其土壤具有鲜明的区域特征.从土壤的机械组成、理化性质、粘土矿物、土壤垂直带谱等方面对该流域的土壤特征进行了分析和研究.     

海南岛尖峰岭地区山地土壤发生特性

对地处热带的海南岛尖峰岭地区的山地土壤的发生和发育特性进行了研究。因母岩因素以及较弱的成土作用和较强的侵蚀作用 ,土壤质地普遍较粗 ,石砾含量高。由于山地气候的垂直分异 ,不同海拔高度土壤间的发生特性存在较大差异。高海拔地区土壤易风化矿物含量高 ,低海拔地区土壤中抗风化能力强的锆石含量高 ;高海拔区土壤中粘土矿物以三水铝石和埃洛石为主 ,含有一定量的铝蛭石 ,低海拔土壤以高岭石为主 ,有一定量的水云母。伴随海拔高度的增加 ,阳离子交换量 (CEC7)、盐基总量、盐基饱和度、pH下降 ,而代换性酸H 、Al3 却逐渐增多。高海拔区湿润的水分状况和酸性成土环境导致粘粒的硅铝率、硅铁铝率较低海拔土壤小。尖峰岭地区土壤类型以雏形土为主 ,山麓分布有淋溶土。     

甘肃河西西部地区土壤矿质成分的分布及其变异

本文通过对土壤剖面中的矿物质成分分析,计算出了各土类间元素含量的变异系数。结果表明,各土类的烧失量、CaO的高变异,烧失量、CaO和MgO三者的相对比例,硅铝铁分子比率及风化淋溶系数等,反映了该区土壤形成特点及发育程度。     

关中地区全新世大暖期的土壤与气候变迁

资料表明,关中地区全新世大暖期土壤中的CaCO₃受到了明显淋溶,部分土壤的CaCO₃淀积层脱离了粘化层,发育了淋溶性土壤所特有的风化淋滤母质层;该层土壤发生了明显的化学粘化作用,并有Fe₂O₃和 Al₂O₃形成以及亚热带土壤所具有的淀积型红色光性粘土胶膜发育;粘土胶膜含量明显大于淋溶褐土而与黄棕壤接近。由此得出,全新世中期成壤作用比现今显著强,土壤应为发育弱的黄棕壤,当时气候比今明显暖湿;在全新世中期,来自东南的夏季降水气团能够较频繁地到达该区,秦岭已失去温带与亚热带气候分界线的作用,其南北两侧均为亚热带气候。     

干旱区绿洲耕地撂荒与复耕对土壤水力性质的影响

土地利用变化会改变土壤质地与结构,影响土壤水力性质,进而改变土壤水分有效性,影响植物生长。由于区域气候的干湿交替与水资源利用效率的提高,干旱区绿洲耕地普遍存在着撂荒-复耕现象。为了明确干旱区耕地撂荒与复耕对土壤水力性质的影响,以民勤绿洲北部边缘的耕地、撂荒地与撂荒复耕地为研究对象,测定0—40 cm深度土壤理化性质,分析不同土地利用下土壤水力性质差异及其影响因素。结果表明：耕地撂荒导致0—40 cm深度黏粒与粉粒比重增加,有机质含量降低,容重降低（P<0.05）,土壤孔隙度显著增加（P<0.05）,犁底层消失;在高水势阶段,土壤持水与导水能力增强,在土壤有效含水量对应的水势阶段,土壤持水与导水能力变差,有效含水量显著降低（P<0.05）。撂荒地复耕后,0—40 cm深度黏粒与粉粒含量继续增加,有机质含量转而增加,容重增加（P<0.05）,土壤孔隙度降低（P<0.05）,犁底层重新出现,土壤持水与导水能力又逐渐趋向于耕地水平。撂荒对干旱区绿洲土壤肥力与蓄水能力的提升不显著,而留茬免耕、深耕灭茬还田等保护性耕作措施能有效提高持水能力。利用研究区易测的土壤黏粒、砂粒含量与土壤容重,采用多元线性回归方法,可以准确、快捷预测土壤水分常数,这将有利于研究区农田灌溉制度的准确制定与优化,以及耕地利用变化对土壤水力性质影响的快速评估。     

云南省几种土壤的发生特性与发育环境演变

本文从孢粉组成及石英砂表面形态角度研究了滇东南几种土壤的沉积环境及其演变，并研究了土壤粘粒矿物特性及化学组成特点。结果表明，土壤除受着目前成土因子作用外，沉积古环境及其演变对土壤发育特性及矿物学化学组成也有深刻的影响。     

乌兰布和沙漠灌溉农田深层渗漏特征与水量平衡

中国干旱区分布着大面积的灌溉农田,改造沙漠(包括戈壁)为灌溉农田仍为治沙的重要途径,深层渗漏是地表水温过程及优化灌溉制度的重要参数。针对乌兰布和沙漠熟化的灌溉农田,保留50 cm的耕作层熟化土壤,分别客换50~150 cm砂土、壤土和黏土,配置成为3种土壤类型样地,实时监测了当地农民对农田的实际灌溉量与灌水量、土壤含水率及深层渗漏量。结果表明:(1)2017年4月17日的单次灌水量118.64 mm后,砂土、壤土、黏土样地150 cm深层出现渗漏的时间分别为灌溉后的13、72、257 h。(2)单次灌水量118.64 mm的15 d后,砂土、壤土、黏土样地150 cm深层渗漏量分别为110.87、12.2、0.8 mm。(3)2017年生长季内(4月1日至10月30日)5次灌溉水总量为641.53 mm时,渗漏水总量为砂土449.60 mm、壤土270.60 mm;土壤的蓄水量变化为砂土-48.79 mm、壤土-35.32 mm。(4)砂土、壤土和黏土的渗漏水量差异是影响灌溉水量和频率的重要因素。     

甘肃黄土高原区生态建设与可持续农业发展对策

通过对甘肃黄土高原区的生态环境现状和成因的分析，指出是人类的掠夺性行为加速了本区脆弱生态环境的恶变，并提出了甘肃黄土高原区生态环境建设与可持续农业发展的对策。     

滇东北山区基本农田保护研究

制定了滇东北山区基本农田保护区规划方案,并提出了实施基本农田保护区规划的政策和措施。