确定Brooks-Corey土壤水力特性模型参数的垂直入渗方法

在水平入渗方法的基础上,提出了一种不需测定饱和导水率,仅利用一维垂直入渗试验即可确定Brooks-Co-rey模型参数的新方法.利用封丘县两种质地土壤的入渗资料,对所提出的方法进行了检验.结果表明,只要入渗历时足够长,基质势和重力势作用相当,垂直入渗方法确定的土壤水力参数与水平吸渗方法的预测结果相近;利用预测的参数,数...     

斥水性土壤水分入渗试验和模型

为研究斥水性土壤水分入渗规律,并探寻适用于斥水性土壤水分入渗的数学模型,以妫水河流域亲水性和斥水性土壤为研究对象,开展室内一维垂直土柱入渗试验;分别采用Kostiakov分段函数、Fourier级数、一阶Gaussian函数以及Gaussian分段函数对斥水性土壤入渗率进行拟合。试验结果表明:亲水性土壤入渗率随时间呈单调减小变化趋势,斥水性土壤入渗一段时间后累积入渗量会出现翘尾现象,入渗率为先增大后减小的单峰曲线。模型图形分析表明: Kostiakov分段函数入渗率在拐点处同时存在一个极大值和极小值,Fourier级数存在多个波峰,一阶Gaussian函数不能反映入渗率在拐点后大于拐点前的试验现象,因而均难以真实反映斥水性水分入渗过程。忽略水分开始快速入渗过程,Gaussian分段函数模型不仅能够反映入渗率在拐点前的单调增以及拐点后的单调减过程,同时也能够体现入渗率在拐点后大于拐点前的试验现象。     

黄土丘陵沟壑区坡面尺度撂荒草地入渗特征影响因素试验研究

为研究黄土丘陵沟壑区多种因素对撂荒草地入渗特征的影响,采用野外自然降雨观测法,研究不同降雨特征（降雨量、平均雨强、降雨历时和最大30 min雨强（I₃₀））、土壤前期含水量、坡长（10 m、20 m、30 m、40 m和50 m）和植被盖度条件下土壤入渗特征差异,通过灰色关联度法判断影响撂荒草地入渗特征的主导因子。结果表明：①入渗量随降雨量、降雨历时和I₃₀增加而增大（R²>0.55,P<0.01）;入渗补给系数随降雨量、I₃₀和平均雨强增大而减小（R²>0.12,P<0.05）;平均入渗率随降雨强度、I₃₀增加而递增（R²>0.53,P<0.01）。②入渗量和平均入渗率随前期含水量增加而减少,入渗补给系数随之增加而增大（R²>0.13,P<0.05）。③入渗量、入渗补给系数和平均入渗率总体随坡长增加而增大（R²>0.56,P<0.01）,但在坡长30 m和40 m之间存在临界坡长。④在入渗效率较高的情况下,植被对土壤入渗的影响并不显著,降雨特征和坡长成为主导因子。     

降雨入渗条件下粗粒土路堤暂态饱和区发展规律及稳定性研究

为了分析降雨入渗条件下粗粒土路堤暂态饱和区发展规律及稳定性,结合工程实际及气象资料,通过拟定不同的降雨计算方案,采用饱和-非饱和渗流理论对粗粒土路堤边坡在不同降雨条件下雨水入渗过程进行数值模拟.研究结果表明:降雨过程中路堤边坡表面会形成一定范围的暂态饱和区,暂态饱和区的形成及发展过程与降雨强度及降雨时间密切相关;降雨入渗仅会引起路堤边坡坡面以下水位线的大幅上升,对路堤中部地下水位线影响较小;降雨停止后,路堤上部暂态饱和区迅速消散,而路堤中下部暂态饱和区消散过程则表现出明显的滞后特征,但总体而言暂态饱和区的面积呈下降趋势;降雨入渗将导致入渗区域内基质吸力的丧失与含水率的增加,是造成路堤边坡稳定性降低的主要因素,路堤的失稳形式表现为整体滑移与表面局部坍塌相结合.     

泉水流量、电导率、pH值动态变化研究

岩溶水是指赋存于岩溶孔隙中的地下水,是我国南方生产生活主要用水来源.随着社会对水资源需求的逐步扩大,岩溶水资源的开发利用越发重要.通过定期监测岳麓山泉水流量、电导率、pH值,结合岳麓山岩土层性质和长沙市降雨量,采用统计分析和Spearman秩相关系数法对泉水流量变化和泉水水质定性评价进行研究.研究结果表明,大气降雨对岩溶水进行补给从而使泉水流量增大,泉水流量的改变除与降雨量有关外,还受土壤入渗率和降雨时长的影响.采用Spearman秩相关系数法可定量计算电导率与时间的相关性,间接判断周围环境对泉水水质影响的难易程度,有利于识别电导率代表性位置泉眼,更好地监测和评价岩溶水.土壤酸沉降污染严重或酸雨频繁地区易导致岩溶水pH值呈酸性.对泉水流量和水质的研究有利于科学开发利用岩溶水资源.     

间歇侧移式的裂陷与递进跳跃式的反转：以阜新煤盆地为例

位于闾山背斜隆起核部西侧的阜新断陷盆地从早白垩世义县组晚期开始，在东西两侧盆缘的Ｆ″１、Ｆ２断层所、围限的地堑内接受了义县组上部中性火山岩的堆积。火山喷发停止后，九佛堂组的大陆碎屑岩建造仍在Ｆ″１和Ｆ２断层之间的地堑内充填。九佛堂裂陷期之后该区地壳掀斜隆升，盆地南侧的义县地区开始反转抬升而不再接受沉积，西缘的Ｆ２断层也停止活动。到沙海组充填时盆地已演化为受Ｆ″１断层控制的、东断西超的半地堑盆地；沙海期裂陷终止后Ｆ″１断层停止活动，阜新组裂陷是在向东移的Ｆ′１盆缘断层控制下半地堑内发育的。阜新期裂陷结束后盆地又发生了一次跳跃式的反转，许多正断层发育成上逆下正的复合断层，并出现正花状构造。中白垩世孙家湾组的沉陷进一步向东侧移，形成了以Ｆ１断层为盆缘断层的半地堑；孙家湾期后发生本区最强烈的整体反转、隆升和褶断，结束了盆地的演化历史。阜新盆地间歇侧移式的裂陷与递进跳跃式的反转为盆地反转建立一个新的构造模式     

区域资料四维同化试验

根据国家气象中心有限区分析预报系统的基本方案，设计一个以6小时为周期的间歇区域资料四维同化方案，对我国的两次暴雨过程进行两种不同粗细水平分辨率的资料四维同化和短期模式预报的试验。结果表明，由同化方案初值获得的短期预报明显好于LAFS方案的预报结果，高分辨率同化方案对预报的改进更明显。     

扰动方式对水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)群体大小的影响

风浪扰动是影响湖泊生态系统的重要环境因素之一.为了解扰动方式对微囊藻群体大小的影响,在实验室可控条件下,模拟不同扰动方式（持续扰动和间歇扰动）对太湖水华微囊藻（Microcystis flos-aquae）群体大小的影响.结果显示,间歇扰动组水华微囊藻群体从35.09 μm迅速增大至43.73 μm,实验第17天时为59.00 μm;而持续扰动组水华微囊藻群体大小先从35.07 μm增大到43.51 μm,实验第17天时减小至13.95 μm;不扰动组整个实验期间群体大小相对稳定,实验初为35.38 μm,实验第17天时为33.67 μm.方差分析显示,间歇扰动组群体大小显著大于持续扰动组和不扰动组,持续扰动组显著小于不扰动组.实验第17天时间歇扰动组藻细胞密度（1.675×10⁶ cells/ml）显著高于持续扰动组（0.344×10⁶ cells/ml）和不扰动组（1.461×10⁶ cells/ml）.研究结果表明,适当强度下的间歇扰动能促使水华微囊藻群体显著增大和生长,而长时间的持续扰动则会抑制水华微囊藻群体的聚集和生长,该结果有助于人们对太湖微囊藻水华暴发机理的认识.     

泥质砂岩残积土边坡降雨冲刷特性

泥质砂岩残积土作为一种结构性很强的特殊土,具有崩解性强、抗冲蚀性差以及扰动性极大的特点,对工程建设有较大影响。为了探究泥质砂岩残积土边坡降雨冲刷机理,设计了边坡降雨冲刷试验,通过现场三维激光扫描技术测试分析了其表面冲刷效应;利用高密度电法进一步明确了泥质砂岩残积土边坡的入渗特性、表面冲刷演化机制及冲刷破坏机理。结果表明：冲刷试验的最初阶段,降水入渗强且主要向坡脚处运移,坡表未形成明显的细沟;冲刷试验中期,坡脚处土体最先达到饱和而形成坡面径流,细沟贯通扩大形成小规模冲槽以及片蚀区;冲刷试验后期,坡面中部和坡脚处土体冲蚀严重,坡脚处的冲槽向上部延伸,片蚀区扩大,导致表层土体结构发生变化,渗透性差异明显;泥质砂岩残积土坡体降雨冲刷主要划分为表层溅蚀、下层潜蚀和细沟贯通3个阶段,坡面土体流失主要发生在最后一个阶段,细沟率达到最高值16.9%,细沟贯通率也高达0.74。研究结果可以为深入探讨泥质砂岩残积土边坡冲蚀防护和研究冲蚀防护机理提供基础资料。     

黑方台地区马兰黄土渗透特性及结构损伤试验研究

持续引水灌溉改变了马兰黄土的结构,降低了土体的抗剪强度,导致黑方台地区黄土滑坡频繁发生,严重影响着当地居民生命和财产安全。为了明析马兰黄土的渗透过程,取黑方台马兰黄土为研究对象,分别开展核磁共振(NMR)试验及扫描电镜(SEM)试验,以解释此类黄土在不同初始含水率及不同干密度下的渗透特性及结构损伤微观特征。研究结果表明：入渗速率与土体初始含水率呈负相关关系,土体初始含水率越高,其充水微小孔隙增加速率越慢,充水中大孔隙增加速率越快;入渗速率与土体干密度呈负相关关系,且会率先形成高含水率区域,土体干密度越大,其充水微小孔隙增加越慢,充水中大孔隙增加越快。入渗前后对比发现,试样初始含水率越高,微小孔隙增加比例越小,颗粒间接触方式变化越不明显;干密度越大的试样不同孔隙体积基本按等量变化,接触面积明显减少,形成更多的架空孔隙,连通性较好,具有较好的储水能力。入渗后试样原本的致密结构丧失,颗粒破碎严重,部分细长状颗粒向似椭圆状颗粒演化,颗粒间接触方式变为点边接触,粒间胶结作用遭受损伤破坏,甚至部分团粒中颗粒分离、脱落,使得土体强度丧失,最终导致滑坡发生。研究结果可为黄土滑坡的防治提供依据。