基于原位监测的浅层黄土斜坡水分运移规律分析

降雨诱发的浅层黄土滑坡是黄土高原重要的地质灾害类型之一.斜坡水分空间分布和变化趋势是导致斜坡失稳的重要因素,但基于此的剖面监测数据较少.依托延安黄土地质灾害野外观测基地,选择典型黄土斜坡,在坡面布设两条5m深的水分探测纵剖面,观测在降雨过程中斜坡水分的空间特征.监测结果显示:1)降雨引起的土壤含水率变化深度有限,与降雨...     

岩柱中水体入渗过程的高密度电阻率成像法研究

本文应用高密度电阻率成像法探讨了室内实验尺度岩柱中的这一人渗过程。首先建立了电法勘探的电位场数学模型，用有限元法进行了电位场正问题的求解。然后应用基于序列二次规划(SQP)方法的电阻率反演算法，由测量数据反演得到了岩石电阻率在二维空间上的分布。由岩柱中水体人渗过程的电法测量数据反演得到的电阻率图像反映了岩柱中水分的空间变化过程。岩柱中电阻率的空间分布及其随时间的变化表明水体的人渗是不均匀的，在岩柱周边渗流较快，而在中部存在滞后现象。得到的相对电阻率图像也反映了岩柱周边存在的微裂隙。     

水势理论在四水转化研究中应用时代特征与趋势:纪念ZFP方法引进我国30周年

20世纪80年代零通量面方法在我国应用中解决了"四水"转化研究中参数不确定性带来的问题,发现在降水入渗补给地下水过程中土壤总水势梯度大于1.0cm H2O/cm,且逐渐降低,流入、流出被监测土层的水量相等时土壤总水势梯度趋近于1.0cm H2O/cm。20世纪90年代,利用土壤水势与含水量之间量化关系,指导了农业节水灌溉,提出在灌溉过程中土壤水势梯度等于1.0cm H2O/cm的时间持续愈长,表明过剩灌溉而浪费的水量愈多的认识。进入21世纪以来,水势理论较广泛地用来解决土壤水盐分运移数值模拟与入渗模型中水文地质参数问题和降水入渗土壤水势运移微观机理研究,并发现表聚型、中聚型和底聚型土壤盐分剖面的水动力学特征。通过土壤水动力场调控改变土壤水盐(养分或污染物)运移是未来重要研究方向。     

强降雨条件下气压对滑坡延时效应研究

在强降雨入渗条件下,浅层边坡土体中的气体可能被封闭,孔隙气压力在封闭条件下随着雨水的入渗不断增加。结合湿润峰面受力分析对封闭气体压力的物理意义进行了说明,通过考虑简化的气阻入渗模型,对比经典的Green-Ampt入渗模型,研究了气压对入渗率和下移的湿润峰的影响。应用该入渗模型,对下部为基岩的大面积浅层边坡雨水入渗过程以及边坡稳定性进行分析。研究表明,封闭气压显著降低了边坡体内雨水的入渗率,对安全系数的降低具有明显的延时性,这进一步揭示了部分地区雨后滑坡频繁发生的重要原因。因此,考虑封闭气压对大面积边坡降雨安全预报具有重要意义     

多层渗滤介质处理微污染水体的中试研究

对传统的渗滤系统进行改进,采用多层渗滤介质系统,以期增大人工土层对颗粒有机物的接触氧化表面积,同时设置曝气装置保证好氧过程的氧气供应,可以大大提高污水地下处理系统的水力负荷。以北京典型的细砂、中砂、粗砂和砾石为填充材料,处理北京市海淀区上庄水库的污染水体,远优于类似的系统。现场试验结果表明,改进后的系统能创造良好的好氧/厌氧环境,对污染物去除效果良好,COD_Cr、TN、NH⁺₄-N和TP去除率分别达到了48.57%~94.87%、18.49%~70.21%、20.51%~87.50%和5692%~80.65%,出水达到了地表水Ⅲ-Ⅳ类水质标准。多层渗滤介质系统通过微生物的硝化、反硝化作用实现生物脱氮是去除氮的主要途径;土壤的吸附与沉淀作用是去除磷的主要途径。      

无时间差分变量的非饱和土渗透计算

在得出理查兹渗透方程近似精确解基础上，建立无时间差分变量的隐式差分计算格式。在该差分方程中，将渗透深度分为传导渗透与扩散渗透两部分深度。为了减少直接计算岩土含水量系数所产生的误差，将上述的两部分渗透深度函数表达式代入隐式差分格式，在节省大量计算时间的基础上，求得较为精确的计算结果。文中给出了该方法与普通隐式有限差分法对粘土、壤土渗透深度曲线计算结果的对比。     

The effects of typical grass cover combined with biocrusts on slope hydrology and soil erosion during rainstorms on the Loess Plateau of China: An experimental study

Biological soil crust (BSC), as a groundcover, is widely intergrown with grass. The effects of grass combined with BSCs on slope hydrology and soil erosion during rainfall are still unclear. In this study, simulated rainfall experiments were applied to a soil flume with four different slope cover treatments, namely, bare soil (CK), grass cover (GC), BSC, and GC + BSC, to observe the processes of runoff and sediment yield. Additionally, the soil moisture at different depths during infiltration was observed. The results showed that the runoff generated by rainfall for all treatments was in the following order: BSC > GC + BSC > CK > GC. Compared with CK, GC promoted infiltration, and BSC inhibited infiltration. The BSCs obviously inhibited infiltration at a depth of 8 cm. When the rainfall continued to infiltrate down to 16 and 24 cm, the effects of grass on promoting infiltration were stronger than those of BSCs on inhibiting infiltration. Compared with CK, the flow velocity of the BSC, GC and GC + BSC treatments was reduced by 62.8%, 32.3% and 68.3%, respectively. The BSCs and grass increased the critical shear stress by increasing the resistance. Additionally, the average sediment yield of GC and both treatments with BSCs was reduced by 80.8% and >99%, respectively, compared with CK. The soil erosion process was dominated by the soil detachment capacity in the CK, BSC and GC + BSC treatments, while the GC treatment showed a transport-limited process. This study provides a scientific basis for the reasonable spatial allocation of vegetation in arid and semiarid areas and the correction of vegetation cover factors in soil erosion prediction models.