黄土坡面发育平稳的细沟流水动力学特性

由于天然降雨存在间歇性,常会出现前期降雨已经发育成型的细沟又经历了二次降雨的情况,但目前对这一条件下细沟流水动力学特性的研究还很少。本文采用室内人工模拟降雨的方法,通过间隔24 h两场不同雨强的降雨,研究黄土坡面经过第一场降雨形成比较稳定的细沟之后,在第二场较小雨强降雨过程中,细沟发育平稳时的流水动力学特性。研究结果表明:①细沟流速大小受坡长影响并不显著,相同坡度下不同坡长的细沟流平均流速差别不大;细沟流速受细沟形态影响较大,25°坡面比20°坡面细沟密度大,流速相对较小;②剪切力大小受流量和坡度共同作用;雷诺数与水流剪切力呈显著正相关关系,弗洛德数与水流剪切力则呈显著负相关关系;③随着距坡顶距离的增加,阻力系数呈增大趋势;第二次降雨强度相同,坡度大的坡面上阻力系数也较大,可见阻力系数与径流量和坡度的关系十分紧密;阻力系数与雷诺数之间呈显著正相关关系,雷诺数的增加意味着平均流速增大,水流强度增大导致细沟形态更为复杂,水流受到的阻力增大;虽然雷诺数增加同时也意味着水流深度增大,但从试验结果可见,陡坡条件下阻力系数受流速的影响较大。     

基于DEM的黄土塬形态特征分析及发育阶段划分

基于DEM的地形分析方法已被广泛应用于地貌学研究中,但当前研究以定性或半定量居多,利用各类参数对大面积区域的量化分析研究较少。本文以黄土高原为研究区,利用GIS 及DEM地形分析方法,将坡度小于15°的正地貌提取出来,然后利用坡度与起伏度结合分析得到黄土塬顶面,两者相减得到黄土塬坡面,最终提取黄土塬1106 个;选取黄土塬核心区的106 个样本,分别计算坡面平均坡度、顶面长短轴比、沟壑密度、顶面与底面比、地面裂度5 个指标,然后对其分别进行等级划分,计算5 个指标的几何平均值,作为评价研究区黄土塬相对年龄的指标;对组合指标（I）进行分析后,将其划分为3 级,分别为早期（I<1.74）、中期（1.74≤I<2.12）和晚期（I≥2.12）。研究结果显示,在黄土塬的不同发育阶段,各个形态指标整体上存在差异,各子类型内部也存在发育先后不一致的情况。在对黄土塬各子类型计算发育阶段指数之后发现,从黄土塬、黄土残塬到黄土梁塬,I值逐渐增大。形态指标的有序变化与前人研究所得的黄土地貌发育过程十分一致。     

从中沟与王圪垱遗址看公元前三千纪前后洛阳盆地的生业经济

作为早期王权国家诞生的核心区域,洛阳盆地新石器时代晚期至青铜时代早期发生了剧烈的社会变革,对这一过程中该地区生业经济状况的研究主要集中于动植物考古方面,尚需其他证据予以全面评估。为此,本文对仰韶晚期的中沟遗址和龙山晚期至二里头早期的王圪垱遗址出土人骨开展了碳氮稳定同位素分析。研究发现,中沟(δ^13C=-7.5±1.4 ‰,δ^15N=8.5±0.8 ‰,n=28)与王圪垱遗址人群(δ^13C=-9.9±1.9 ‰,δ^15N=8.8±1.1 ‰,n=14)的δ^13C值略有差异,而δ^15N却比较接近。结合植物考古等相关研究结果,我们认为两遗址先民虽然均主要以粟、黍等C4类食物为食,但王圪垱先民食物中水稻的比例有所增加。这种状况可能与龙山晚期之后本地与南方稻作农业人群文化交流更加密切有关。本研究的另一发现是,中沟与王圪垱遗址中墓葬人群(δ^15N=8.9±0.6 ‰,n=17;δ^15N=9.2±1.0 ‰,n=9)的δ^15N值明显高于灰坑人群(δ^15N=7.8±0.7 ‰,n=11;δ^15N=7.9±0.7 ‰,n=5),即前者饮食中肉类比例高于后者。考虑到仰韶中期以来中原地区社会分层越演愈烈,肉食消费的多少一定程度上是人群分化的体现。     

河南渑池仰韶人遗址区黄土冲沟阶地的释光测年研究

地貌变迁与古人类活动的关系一直是地理学研究的一个重要科学问题。仰韶文化是黄河流域最为重要的新石器人类 文明之一,文章以河南渑池仰韶遗址区内西沟冲沟为研究对象,尝试建立仰韶人类活动与遗址区内冲沟地貌形成的先后关 系。渑池仰韶遗址区地处黄土高原东南缘黄土堆积区,文章利用释光测年方法测定了西沟冲沟阶地上覆堆积黄土的年代, 粗略重建了阶地形成的时间为大约距今3万年和12万年前,分别对应深海氧同位素（MIS） 3阶段和5阶段。而该时期渑池 仰韶区域尚无古人类活动记录,所以释光测年结果证明仰韶遗址区内的冲沟完全是自然成因的,与遗址区仰韶人的地表活 动无关。     

黄土层中深基坑预应力锚索试验研究

在深基坑预应力锚索现场试验基础上,通过实测数据分析,提出在特定黄土地层中,当锚索锚固段长度设置合理时,其锚固段极限黏结强度标准值可高于现行规范推荐值。从试验锚索的不同荷载位移曲线,显现出预应力锚索在黄土地层中和其他黏性土地层中基本一致的受荷服役工况和荷载传递变化情况,试验曲线直观清晰地反映了每级张拉荷载下锚索的工作状态,并通过试验数据得到了相关拟合式。最后从试验数据反算锚索刚度并与现行规范推荐计算公式进行比较,得到一些有益结论。研究成果可以为黄土地区深基坑预应力锚索的设计、施工等提供参考。     

黄土水敏性及其时空分布规律

黄土是一种具有水敏性的特殊土,天然状态下可以长期保持直立高陡的状态,遇水后呈现出崩解、湿陷、滑动、流变等变形行为。开展黄土的水敏性特性及其时空分布规律研究,对指导黄土高原工程建设和防灾减灾具有重要的现实意义。笔者在非饱和土力学的框架下,引入吸应力的概念,对黄土的水敏性及其力学机制进行解释,即水敏性的本质是,随着含水率的增大,土体内部吸应力逐渐减小,对应不同的外界边界条件时,产生崩解、湿陷、滑动、流变等不同的宏观变形行为。在黄土高原从西到东、从北向南不同空间位置的黄土剖面的不同的层位,系统采集黄土样品,基于TRIM试验测试技术,开展样品的土-水特征曲线与吸应力特征曲线测试。试验结果表明,脱湿与吸湿条件下的各曲线呈现相同的变化规律,均存在3个明显的特征段。黄土对水的敏感程度随其沉积年代和在黄土高原分布位置的不同,呈现出规律性的变化。空间上,从西向东、由北向南,水敏性增强;时间上,沉积年代由老到新,水敏性增强。     

延安地质遗迹特征及世界地质公园建设方案

延安地处黄土高原腹地,黄河中游,富集发育了类型多样的地质遗迹资源。在现场调查和综合研究的基础上,将延安地质遗迹划分为黄土层型剖面、黄土地貌景观、黄河蛇曲群、黄土丹霞等为典型代表的3大类7类12个亚类。这些地质遗迹资源分布相对集中,具有极高的科学研究价值和黄土高原独有的景观美学特征,在世界范围内具有独特性、典型性和对比意义。延安丰富的地质遗迹与革命圣地的厚重人文历史、自然生态系统三者和谐共生,相互辉映,全方位展示了黄土高原最为典型的自然和人文特色。经分析论证,认为延安建设世界地质公园条件具备,机遇成熟,影响深远,效应显著,并提出建设延安地质公园的构想和推荐方案,并希冀尽快启动相关申报和建园工作。     

沁水盆地黄土塬区三维地震勘探激发层位试验研究

沁水盆地黄土塬区地表黄土覆盖厚度不均,地震波速度差异较大,对地震勘探的激发有较大的影响.针对区域地表地层特点,设计地震地质模型,分析不同激发层位地震正演记录.结合试验区现场试验,对比分析了正演模拟记录.结果表明,合理的激发层位能够有效压制干扰波,突出目的层位反射波,提高黄土塬区三维地震原始资料的品质.     

延安Q3原状黄土渗透各向异性及微结构分析

为研究原状马兰黄土的渗透各向异性,以延安削山造地重大工程开挖所揭露的完整黄土剖面中的马兰黄土层为研究对象,采用室内变水头渗透试验获取不同埋深不同渗流时长原状黄土垂直向和水平向的渗透系数,并对试验前后黄土试样垂直向和水平向SEM（scanning electron microscope）电镜扫描结果进行分析,从微观结构上揭示原状马兰黄土结构各向异性的原因。结果表明：原状黄土垂直向和水平向饱和渗透系数具有显著各向异性,且垂直向和水平向渗透系数都随渗流时间的持续而减小,各向异性渗透性能在时间尺度上具有某种衰减关系;同时,原状黄土各向异渗透性能随埋深的增大而逐渐减弱;土颗粒结构的接触、排列方式是导致黄土原生各向异性的根本原因,也是导致渗流初始阶段渗透系数各向异性的原因,而渗流作用产生的次生结构各向异性则使渗透系数各向异性在时间尺度上表现得更为明显。     

Deformation Characteristics of Loess Landslide along the Contact between Loess and Neocene Red Mudstone

The loess landslide along the contact between loess and Neogene red mudstone (NRM) is one of those that have occurred extensively and frequently in loess areas of China. To better understand the mechanism of this type of landslides, a distressed loess slope being subjected to deformation along the loess-NRM contact was comprehensively investigated through approaches of field monitoring and laboratory physical modeling. Field observation and physical modeling shows that the slope deformation will experience two distinct processes: 1) laterally retrogressive and vertically progressive propagation, which was initiated by falling of the slope head; and 2) retrogressively separate mass sliding along the weak basal zone of the loess-NRM contact with minor sliding along the paleosols within the loess. Shear failure of the loess-NRM contact may initiate in the middle section, followed by a progressive propagation towards the slope toe and inner slope. Analysis reveals that the deformation characteristics of the distressed slope are largely constrained by slope topography, the unique structure, physical and mechanical properties of loess and paleosols, and occurrence and nature of the loess-NRM contact. Rainfall has significantly influence on the deformation characteristics of the slope through its interaction with the loess and soil of the loess-NRM contact. Additionally, improper style and intensity of cutting on the slope greatly enhance and accelerate the deformation course of the slope.