砾石覆盖紫色土坡耕地水文过程

紫色土中砾石分布广泛,地表常为砾石覆盖,砾石覆盖对土壤水文过程有着重要影响。试验小区(2 m×1 m)为坡度23°的坡耕地, 试验降雨强度为(53.9±2.8)mm/h、 (90.8±6.1)mm/h和(134.3±14.9)mm/h, 砾石覆盖度为0%,11%,20%,33%和42%。通过原位人工模拟降雨试验,定量研究了不同降雨强度下砾石覆盖对降雨入渗、地表产流及壤中流产流的影响。结果表明:砾石覆盖对入渗过程影响显著,稳定入渗速率及稳定入渗系数与砾石覆盖度呈正相关关系,3种降雨强度下,稳定入渗系数分别为47.70%~86.59%,30.61%~82.83%、17.76%~77.44%,42%砾石覆盖度小区的稳定入渗速率分别是裸露小区的1.95~4.94倍;地表砾石覆盖延迟地表产流、减少地表径流量,地表产流时间随着砾石覆盖度的提高呈增加趋势,地表径流速率及地表径流系数随砾石覆盖度的增加而降低,相对地表径流系数与地表砾石覆盖度呈指数负相关关系;地表砾石覆盖促进壤中流的发生、增加壤中流量,壤中流产流时间随着砾石覆盖度的增加逐渐缩短,壤中流径流速率及壤中流径流系数随地表砾石覆盖度的增加而提高,相对壤中流径流系数与地表砾石覆盖度呈指数正相关关系。     

不同类型降雨过程中GPS可降水量的特征分析

利用成都地基GPS观测网2007年8月21日～2008年11月30日观测数据,结合地面自动气象站网资料反演GPS大气可降水量(P_WV)。选取夏季暴雨,秋季绵雨和冬季雨雪天气过程分析GPSP_WV在不同类型降雨天气过程中的演变特征及日变化规律。结果表明,发生在不同季节的暴雨对应PWV的演变有所不同,盛夏暴雨发生在P_WV由峰值向波谷变化过程中,夏末的暴雨则出现在由波谷向波峰转变阶段,降雨前GPSP_WV的增减速率可很好地预示其后的暴雨强度。在秋季绵雨中P_WV的连续大幅递增或递减可作为降雨开始或结束的预报依据。GPSP_WV在降雨天气分析及预报中具有重要的指示意义。     

细沟形成对坡面产流产沙过程的影响

为探明细沟形成条件下不同土壤坡面水沙变化特性,利用室内模拟降雨试验,分析了塿土和黄绵土在细沟发育及已有细沟条件下的水沙过程变化规律。结果表明,塿土产流快,易形成细沟,细沟发育有明显的规律性,在坡面上呈平行状分布,细沟密度与坡度密切相关,细沟存在会延长产流时间;黄绵土产流慢,较难形成细沟,细沟发育随机性大。细沟发育对产流过程没有明显影响,土壤入渗快慢是两种土壤产流过程存在差异的主要原因。细沟发育程度加剧,会使塿土含沙量的增加速度加快,达到稳定含沙量的时间提前,坡面已有细沟只对稳定含沙量有明显影响,细沟密度增加会使稳定含沙量提高;黄绵土含沙量的变化主要取决于细沟发育过程中的随机性,当细沟侵蚀以崩塌作用为主时,含沙量会出现急剧增加,即使雨强较小,也会产生严重的土壤侵蚀。     

细沟形成对坡面产流产沙过程的影响

为探明细沟形成条件下不同土壤坡面水沙变化特性,利用室内模拟降雨试验,分析了塿土和黄绵土在细沟发育及已有细沟条件下的水沙过程变化规律。结果表明,塿土产流快,易形成细沟,细沟发育有明显的规律性,在坡面上呈平行状分布,细沟密度与坡度密切相关,细沟存在会延长产流时间;黄绵土产流慢,较难形成细沟,细沟发育随机性大。细沟发育对产流过程没有明显影响,土壤入渗快慢是两种土壤产流过程存在差异的主要原因。细沟发育程度加剧,会使塿土含沙量的增加速度加快,达到稳定含沙量的时间提前,坡面已有细沟只对稳定含沙量有明显影响,细沟密度增加会使稳定含沙量提高;黄绵土含沙量的变化主要取决于细沟发育过程中的随机性,当细沟侵蚀以崩塌作用为主时,含沙量会出现急剧增加,即使雨强较小,也会产生严重的土壤侵蚀。     

降雨作用下砾石土斜坡坡面形态及临界特性

砾石土因其级配宽、不均匀系数大、透水性强等特点在工程防渗中得到广泛的应用,其强度和力学性质受粗细粒含量和粒间咬合程度、黏接状态等影响。通过人工降雨原型试验、模型试验、室内试验及理论分析,研究松散砾石土斜坡在降雨作用下坡面土体的形态特征和土体性状的变化以及斜坡稳定性和该过程中可能出现的临界状态,探索坡面松散砾石土触变液化的过程和机理。试验结果表明,砾石土斜坡在降雨过程中,坡面土体形态、坡面径流泥沙含量具有阶段性特性;各典型现象土体含水量分布具有区段性;土体强度和斜坡稳定性随着土体含水量的增加均存在明显的临界特征。     

模拟降雨条件下坡面流水动力学特性研究

为探明降雨条件下沙黄土坡面水流水动力学特性,以流体力学和泥沙运动力学理论为依据,通过5个坡度和5个雨强组合条件下室内模拟降雨试验,系统研究了坡面水流水力参数的变化规律。结果表明,降雨条件下坡面薄层水流雷诺数均小于580,处于层流失稳区;水流流型随雨强和坡度的变化而发生转捩,当坡度较缓、雨强较小时,床面形态处于低能态区和过渡区,床面出现沙纹现象,水流宏观上呈缓流,反之,坡度较陡、雨强较大时,床面由沙纹和沙垄向动平床过渡,宏观上多呈急流;并根据薄层水流阻力组成特点,推导出沙黄土坡面薄层水流阻力计算公式。验证结果表明,该式误差较小,可为坡面侵蚀预报模型的构建提供参考。     

降雨条件下滑坡排水沟排水数值模拟

地表排水沟是滑坡治理常见措施之一。在降雨入渗与坡面径流有限元耦合模型中,通过调整径流方程中的坡度参数,实现地表排水沟排水模型。模型具有易于理解、实现简单的优点。以地表排水模型为基础,对5种典型滑坡在设与不设排水沟情况下坡体渗流场、坡面径流场、坡体入渗量和入渗过程进行了数值模拟。结果表明,当降雨强度相对土体渗透性较小时,排水沟设置在坡体渗透性由小变大的位置,才能有效地截断上游径流,减小入渗量;而当降雨强度相对土体渗透性较大时,排水沟排水效果并不明显。     

大降雨强度下雨水人渗规律研究

基于Green Ampt入渗模型 ,研究了符合Green Ampt入渗模型的干土构成的缓坡 ,在大降雨强度的情况下的入渗规律。利用Green Ampt入渗模型提出了考虑气压势的入渗率公式 ,得出了在恒定的降雨强度下的实际入渗关系式。并与控制坡面流的一维圣维南不稳定流方程组结合 ,得到了干土坡在大降雨强度下的入渗及坡面径流的数值模拟     

紫色土坡地壤中流特征

壤中流是紫色土坡地径流的重要组成部分。通过野外人工模拟降雨试验,研究了不同降雨条件下紫色土坡地壤中流特征和地表状况变化对壤中流的影响,结果表明:①未扰动荒坡地壤中流径流系数是裸露坡耕地的3～15倍,平均流量是坡耕地的7～33倍,荒坡地和坡耕地壤中流特征差异在大雨强条件下表现更为明显;②坡耕地壤中流径流系数随降雨强度的增加而显著减少,但荒坡地壤中流受雨强的影响不明显;③荒坡地壤中流随地表状况变化而改变,植被覆盖的减少和降雨对疏松地表的压实导致壤中流明显减少。     

Probabilistic failure analysis of infinite slopes under random rainfall processes and spatially variable soil

Rainfall-induced landslides occur during or immediately after rainfall events in which the pore water pressure builds up, leading to shallow slope failure. Thereby, low permeability layers result in high gradients in pore water pressure. The spatial variability of the soil permeability influences the probability such low permeability layers, and hence the probability of slope failure. In this paper, we investigate the influence of the vertical variability of soil permeability on the slope reliability, accounting for the randomness of rainfall processes. We model the saturated hydraulic conductivity of the soil with a one-dimensional random field. The random rainfall events are characterised by their duration and intensity and are modelled through self-similar random processes. The transient infiltration process is represented by Richards equation, which is evaluated numerically. The reliability analysis of the infinite slope is based on the factor of safety concept for evaluating slope stability. To cope with the large number of random variables arising from the discretization of the random field and the rainfall process, we evaluate the slope reliability through Subset Simulation, which is an adaptive Monte Carlo method known to be especially efficient for reliability analysis of such high-dimensional problems. Numerical investigations show higher probability of slope failure with increased spatial variability of the saturated hydraulic conductivity and with more uniform rainfall patterns.     

降雨对均质各向异性土质边坡稳定性的影响

采用有限元法分析了非饱和均质各向异性土坡中的降雨渗透过程和土水相互作用的变化过程,使用修改的Mohr-Coulomb破坏准则考虑非饱和土的抗剪强度,根据基质吸力变化引起抗破坏强度变化的原理,寻找最危险的滑移面位置,计算最小稳定安全系数,研究了土坡遭受降雨渗透时的安全稳定问题。实例分析结果表明,该法在评判降雨时非饱和土坡的稳定性方面是合理可行的。同时分析数据表明裂隙的存在对土质边坡稳定性的影响是显著的,在对雨水入渗的土边坡稳定性分析时,必须考虑裂隙的影响。     

城市降水径流的污染来源与排放特征研究进展

综述了城市地表径流污染的成因、来源和排放特征的研究.城市降水径流污染来自3个方面:降水、城市地表和排水系统.其中,城市地表和排水系统是城市降水径流污染的主要来源.在具合流制排水系统的城市,20%~60%的径流污染(SS、COD和BOD₅)来自排水系统.在一次降雨过程中,城市降雨径流污染的排放一般存在初期冲刷效应,径流中污染物浓度的峰值一般提前于径流的峰值.但是由于影响初期冲刷效应的因素多而随机,使得初期冲刷出现的频率和程度存在明显的差异,而且很难建立初期冲刷与降雨特征和流域特征的通用关系.     

强降雨条件下土质边坡瞬态稳定性分析

基于实际降雨气象资料,设计了单峰降雨和8个不同时间间隔的双峰降雨计算方案,利用非饱和土力学理论,对边坡的瞬态稳定性进行了计算和分析,研究了水分在坡体内的运移对边坡稳定性的时间空间影响效应,同时考察了降雨入渗造成的土性渗透特性的改变。分析发现：一次降雨的影响历时约12 d,降雨后约0.5 d该类土质边坡最危险;不同时间间隔的两次降雨对边坡稳定的影响比单峰降雨的最小安全系数滞后约0.3 d～0.8 d,影响历时基本保持不变;土体物理力学性质、边坡最危险滑动面及其对应的安全系数随水分在坡体内渗透运移而变化。     

江西省滑坡与降雨的关系研究

对江西全省1973 年~2002 年间1 158个降雨型滑坡,从考虑滑坡所处地层岩性条件和坡向因素的角度,分析了江西省降雨型滑坡发生的概率与降雨的关系。从坡向因素角度分析,江西省有64 %的滑坡发生于阳坡,但降雨对于不同坡向的滑坡影响近乎相同,只是阴坡所需激发雨量和有效临界雨量较阳坡稍大3 %。6 d累计降雨量、14 d有效降雨量(有效降雨系数为0.82)、3 d累计降雨量和9 d累计降雨量分别是变质岩、岩浆岩、碳酸岩和碎屑岩类地层中发育的滑坡所对应的最相关的降雨因子。各岩类地层中发育的滑坡有80 %发生于降雨当日;岩浆岩、变质岩和碎屑岩类滑坡约12 %～14 %滞后于降雨发生,碳酸岩类滑坡有22 %滞后于降雨发生。滞后时间多为1～3 d,其中碳酸岩类滑坡滞后时间相对较短。这与降雨对不同滑体物质成分的渗透性能、岩土体强度弱化程度和速度等有关。     

降雨对滑坡稳定性影响过程分析

通过对滑坡土条的受力分析进行改进,建立起能考虑滑带内存在任意孔隙水压分布情况下的稳定性计算公式。结合Lumb入渗理论和太沙基一维固结理论得到了滑坡在降雨期间的极限稳定性计算方法,该方法能够同时考虑降雨入渗导致土体重度和滑带内孔隙水压力变化。利用上述结果,提出了某些深层滑坡触发的一种机理,并可根据常用的土质参数比较容易得到滑坡在降雨期间稳定性演化过程。通过对某滑坡分析得到,降雨导致滑体重量增加而降低滑坡稳定性小于孔隙水压增加对稳定性的影响;超孔隙水压力的存在大幅提高了剩余下滑力值。     

Experimental research on the influence of two cultivation practices on rainfall runoff- and （sandy and muddy） sediment-generating processes in purple soil environment

Rainfall simulations have been conducted to study the soil erosion process of purple soil in two cultivation practices---contour cultivation and downslope cultivation. Results showed that under the two cultivation practices, the surface runoff can be described by the logarithmic function formula. In the initial period of rainfall, the amount of runoff increased with the rainfall duration and 20 minutes later it became relatively constant. The changing process of soil erosion rate may be described by the logarithmic function formula. The erosion rate increased with the rainfall duration and 20 minutes later it also became constant. Under downslope cultivation condition, the soil erosion rate increased more significantly than that under contour cultivation condition in the case of gentle rainfall intensity, and there is no obvious difference in erosion rate for downslope cultivation and contour cultivation practices. However, with increasing rainfall intensity the soil erosion rate under the downslope cultivation condition could be more than 30 times that under the contour cultivation condition. But this kind of difference would be reduced to some extent in the case of heavy rain.     

Extreme rainfall characteristics for surface slope stability in the Malaysian Peninsular

This paper discusses the results of an investigation on the influence of rainfall intensity and duration on the suction distribution within a soil mass. A series of numerical analyses were conducted on an infinite slope model to simulate the responses of the slope consisting of typical soil types to various rainfall intensities and durations from selected locations in the Malaysian Peninsular. The study showed that the critical duration was governed by three major factors: the saturated permeability of the soil, the geographical location, and the depth of the slip plane. The critical rainfall duration for highly permeable soil was 1 day, while 30 days of antecedent rainfall were required for the stability analysis of a slope made of soil with low saturated permeability. The critical duration of antecedent rainfall in soils with intermediate saturated permeability was found to vary with the rainfall pattern. A chart is proposed to determine the critical duration, critical intensity and critical suction for each type of soil.