黄土坡面径流侵蚀产沙动力过程模拟与研究

通过室内模拟冲刷试验系统研究了3°~30°坡度范围内坡面径流的侵蚀动力及产沙特征,分析了坡面径流能耗与径流侵蚀产沙之间的关系。结果表明,坡面径流平均流速随坡度和流量的增加而增大,流速与坡度和流量之间存在指数函数关系,坡度对流速的影响大于流量。在3°~21°坡度范围内,坡面径流单宽能耗随坡度的增加而增加,当坡度超过21°时,径流能耗随坡度的增加而降低。坡度对侵蚀产沙的影响也有类似的现象,在3°~21°坡度范围内,坡面径流平均单宽输沙率随坡度的增加而增大,当坡度达到临界极值21°和24°后,坡面径流平均输沙率随坡度增加而减小;在整个试验坡度范围内,径流平均单宽输沙率随流量的增大而增大;流量对坡面径流平均单宽输沙率的影响大于坡度。坡面径流平均单宽输沙率和单宽径流能耗之间存在明显的线性关系,其临界单宽径流能耗随坡度的增加而增加,土壤可蚀性参数随坡度的变化在10.368~30.366的范围变化,试验的土壤可蚀性的平均值为14.61。     

Numerical simulation of wave field in the South China Sea using WAVEWATCH III

Wave fi elds of the South China Sea(SCS) from 1976 to 2005 were simulated using WAVEWATCH III by inputting high-resolution reanalysis wind fi eld datasets assimilated from several meteorological data sources. Comparisons of wave heights between WAVEWATCH III and TOPEX/Poseidon altimeter and buoy data show a good agreement. Our results show seasonal variation of wave direction as follows: 1. During the summer monsoon(April–September), waves from south occur from April through September in the southern SCS region, which prevail taking about 40% of the time; 2. During the winter monsoon(December–March), waves from northeast prevail throughout the SCS for 56% of the period; 3. The dominant wave direction in SCS is NE. The seasonal variation of wave height H s in SCS shows that in spring, H s ≥1 m in the central SCS region and is less than 1 m in other areas. In summer, H s is higher than in spring. During September–November, infl uenced by tropical cyclones, H s is mostly higher than 1 m. East of Hainan Island, H s 2 m. In winter, H s reaches its maximum value infl uenced by the north-east monsoon, and heights over 2 m are found over a large part of SCS. Finally, we calculated the extreme wave parameters in SCS and found that the extreme wind speed and wave height for the 100-year return period for SCS peaked at 45 m/s and 19 m, respectively, SE of Hainan Island and decreased from north to south.     

陕北黄土高原可持续发展评价研究

通过对陕北黄土高原可持续发展评价指标体系和方法的初步研究,设计出了包括 1个高级综合指标——可持续发展综合指数、人口状况等 5个基本指标和人口自然增长率等 30个元素指标的层次性指标体系结构框架,熵技术支持下确定可持续发展指标权重的层次分析法,以及由递阶多层次综合评价、主成份分析和回归分析等数学方法所集成的可持续发展全面综合评价模型,并依次对该地区可持续发展现状及趋势进行了全面分析评价。     

神府东胜煤田开发中人为泥石流发育现状及其分布特征

神府东胜煤田我国本世纪重要能源供应地，90年代大规模开发以来泥石流频繁发生，通过实地考察发现：神府东胜煤田泥石流规模小、同人为诱发的人为泥石流，泥石流的分布特征与人工采石场等弃土弃堆放地的分布紧密对应；泥石流呈集群式分布，与地面物质组成密切相关；泥石流主要分布在面积为1km^2以下的二级沟里。     

坡耕地径流与土壤侵蚀研究进展（英文）

土壤侵蚀一直是重要的全球性环境问题之一,而坡耕地的土壤侵蚀是坡地水土流失的主要源头。作为坡耕地的主要覆盖方式,作物对坡耕地径流和土壤侵蚀的发生和发展都产生了重要的影响。本文主要回顾了目前坡耕地径流和土壤侵蚀的影响因素,以及作物生长、降雨溅蚀及其空间分布等问题。作物主要影响了坡耕地雨滴溅蚀、坡面径流和侵蚀产沙,并且径流和土壤侵蚀还受降雨强度、坡度、土壤前期含水量、土壤表层物理结皮及土壤糙率等因素影响。不同作物对径流和土壤侵蚀的作用和影响机制,以及它们在不同外部条件下影响侵蚀的能力的变化,都将成为未来研究的重点。作物植被对坡地土壤侵蚀的影响是了解大规模土壤侵蚀系统的一个重要因素,对这一课题的深入研究对坡耕地径流和土壤侵蚀研究的理论和实践都具有重要意义。     

铜王公路2#滑坡侵蚀弹塑性有限元数值模拟

本研究采用铜王公路2#滑坡侵蚀实例,定性分析了该滑坡侵蚀的诱发因素、变形特征、复活的原因;并在研究该滑坡侵蚀地貌特征、岩土体组成、水文地质特征后,建立了地质模型和计算模型;采用弹塑性有限元法对斜坡的初始应力场特征进行模拟研究。计算成果及分析表明,铜王公路2#滑坡处于非稳定状态。最后,对该滑坡滑动后可能造成的灾害程度及侵蚀量进行评估。      

泥沙输移方程在地貌预测模型研究应用中的局限性

Sources of uncertainty or error that arise in attempting to scale up the results of laboratory-scale sediment transport studies for predictive modeling of geomorphic systems include: (i) model imperfection, (ii) omission of important processes, (iii) lack of knowledge of initial conditions, (iv) sensitivity to initial conditions, (v) unresolved heterogeneity, (vi) occurrence of external forcing, and (vii) inapplicability of the factor of safety concept. Sources of uncertainty that are unimportant or that can be controlled at small scales and over short time scales become important in large-scale applications and over long time scales. Control and repeatability, hallmarks of laboratory-scale experiments, are usually lacking at the large scales characteristic of geomorphology. Heterogeneity is an important concomitant of size, and tends to make large systems unique. Uniqueness implies that prediction cannot be based upon first-principles quantitative modeling alone, but must be a function of system history as well. Periodic data collection, feedback, and model updating are essential where site-specific prediction is required.     

沙层特性对沙盖黄土坡面产流产沙变化贡献的定量分析

沙盖黄土坡面产流产沙方式独特,侵蚀过程复杂,量化降雨过程中该类坡面产流产沙变化影响因素贡献的大小对揭示其侵蚀机理具有重要的意义。基于室内模拟降雨试验,定量分析沙层厚度（2 cm、5 cm和10 cm）和粒径组成（100%粒径≤ 0.25 mm、75%粒径≤ 0.25 mm +25%粒径> 0.25 mm、50%粒径≤ 0.25 mm+50%粒径> 0.25 mm、未处理原沙和100%粒径> 0.25 mm）在降雨过程中对产流产沙变化的影响和贡献。结果显示：沙层厚度增加能明显延长产流时间,减少总产流量,增加总产沙量,增大降雨过程中产流产沙的变异性;随沙层粒径组成变粗,初始产流时间和产沙量无明显变化规律,产流量有增大趋势。沙层厚度、粒径组成及二者交互作用对初始产流时间变化的贡献率分别为68.03%、15.77%和3.85%。沙层厚度对降雨不同时段15 min产流量和不同历时总产流量的贡献率分别在23.89%~52.22%和41.10%~48.94%之间,对相应产沙的贡献率分别在29.19%~62.01%和13.53%~30.31%之间。整体上沙层粒径组成变化对产流产沙量变化的贡献率小于沙层厚度,且无明显规律。沙层厚度和粒径组成交互作用对产流量和降雨中前期产沙量的影响显著（p < 0.05）,其对产流产沙变化的贡献率分别在13.12%~26.62%和3.22%~43.12%之间,不同降雨时段变化明显。研究结果说明,沙层厚度决定沙盖黄土坡面产流产沙过程,其和沙层粒径组成对产流产沙的影响和贡献随坡面沙层的侵蚀演化而动态变化,且二者的交互作用也不容忽视。     

黄土模拟小流域降雨侵蚀中地面坡度的空间变异

运用近景数字摄影测量方法,获得在不同人工降雨时段黄土模拟小流域高精度、高分辨率的DEM数据,并以地面坡度及其组合形态的变化为切入点,通过对比分析和理论验证探讨黄土小流域降雨侵蚀过程中地貌的发育特征。研究结果表明:1)在不同的侵蚀发育阶段,黄土地貌平均坡度及坡度组合持续变化。平均坡度在地貌发育幼年期呈加速增长趋势,到了壮年期增长幅度呈递减性变化;坡度组合以侵蚀临界角度为轴点呈持续逆转变化,侵蚀临界坡度单元所占面积基本保持稳定。2)黄土地貌地面坡度及其组合形态的变异不仅能有效表征黄土高原地貌形态的空间变异规律,也可以对黄土地貌侵蚀规律和它产生的时间规律进行高分辨率的地貌认识和划分。     

在降雨侵蚀中黄土地面坡度变化的高分辨研究

运用近景数字摄影测量方法,获得在不同人工降雨时段黄土模拟小流域高精度、高分辨率的DEM数据,并以地面坡度及其组合形态的变化为切入点,通过对比分析和理论验证,探讨黄土小流域降雨侵蚀过程中地面坡度变化特征,在更宏观空间尺度和高分辨的时间尺度上,揭示黄土地貌形成与发育特征。研究结果表明：1）在较好地维持黄土的土壤结构与抗蚀特征,较真实地模拟自然降雨的条件下,模拟流域地面的变化能很好地反映自然地面的发育进程。2）在降雨侵蚀过程中,黄土小流域地面坡度呈现持续性变化规律,平均坡度在地貌发育幼年期呈加速增长趋势,到了壮年期增长幅度呈递减性变化;坡度组合以侵蚀临界角度为轴点呈持续逆转变化,侵蚀临界坡度单元所占面积基本保持稳定。3）黄土地面坡度的变化,一方面受地表物质被侵蚀和迁移程度的影响,另一方面,也是沟间地、沟坡地和沟底地空间面积重新分配的结果。