人工降雨条件下谷子地留茬水土保持效应

以黄土高原为例,从坡面和小流域土地利用与土壤侵蚀、土地利用和景观工程对径流变化的影响、土地利用和景观工程对泥沙变化的影响、土地可持续利用综合评价等方面来揭示土地利用和景观工程的水土保持效应。研究表明:黄土高原区域产水和侵蚀都显著减少,这是长期政策调整和区域转型发展的结果,坝库、梯田等工程措施是70年代至90年代黄土高原产沙减少的主要原因,占54%。实施退耕还林政策以来,黄土高原成为黄河流域植被恢复最显著区域,平均植被覆盖率从1978年25%增加至1998年29%,2010年达到46%。2000年以来林草植被措施成为土壤保持的主要贡献者,占57%。黄土高原地区土地利用变化与土壤保持、碳固定具有正效应,与产水量具有负效应,生态系统服务之间的消长和权衡具有尺度依赖性,植被恢复需要与区域环境条件和水分的生态承载力相适应、特别是随着坝库等工程措施拦沙能力的逐渐下降,维持一个可持续的植被生态系统对输沙量具有更加重要的作用。因此,黄河水沙管理需要从黄土高原小流域综合治理转向全流域整体协调。

降雨入渗条件下公路边坡渗流数值分析——本文针对在降雨条件下的边坡失稳问题，研究了降雨人渗情况下边坡内非饱和渗流场的变化以及渗流场的变化对边坡失稳的影响机理，结合广东省梅河高速公路边坡实例，进行了边坡内渗流场数值模拟，得出了有意义的结论。

介绍了渗流与应力耦合的基本原理,以及边坡降雨入渗的过程。根据工程地质条件及岩土的特性建立边坡数值模型,运用abaqus进行降雨条件下的有限元分析,观察边坡土体孔压场、位移场等的变化规律.最后对边坡稳定性进行评价。

透水混凝土作为一种环境友好型道路铺装材料在城市道路中得到了广泛应用。通过设计新型渗透性检测试验装置,提出模拟降雨条件检测不同降雨条件下透水混凝土渗透性试验方法,探讨不同降雨条件对透水混凝土渗透性能的影响。研究表明:(1)新设计的渗透性检测装置能准确反映透水混凝土工作状态;(2)模拟降雨法与常水头法相比,测得的渗透系数均较小一些,并有随孔隙率的增加,两者差值增大的趋势。

我国现代化建设条件逐渐优越,涉及电力工程布施状况的改良工作也开始大面积进行。研究活动中透过对工程组成模式、占地面积、细致施工工艺等进行细化分析,将工程控制环节中衍生的水土流失问题提炼完全。根据过往电力项目开发标准分析,设计人员决定深入工程环境内部,将项目水土维持条件和缓和措施进行系统制定,希望为后期水土保持活动中的准入条件提供更多可渗透路径,维持先进产业的可持续发展效应,进一步满足人们的用电生活需求。

为了进行水土保持生物措施的合理配置,因地制宜地治理贵州喀斯特地区的水土流失,通过野外径流小区观测试验,对贵州喀斯特地区不同生物措施的水土保持效果进行了研究。结果表明,各种生物措施的水土保持效果为经济林>人工草地>水保林,其中,经济林措施中梨树>桃树>板栗,人工草地措施中黑麦草>白三叶,水保林措施中杨树与墨西哥柏混交林>墨西哥柏>杨树。与撂荒坡耕地相比,经济林(梨树)的保土效果和保水效果均比较好,而香樟、柏树、马尾松等水保林在坡度较陡时不具备保水效果。

依据1984—2004年的统计与调查资料,对水土流失比较严重的南郑县水土保持投资来源和使用方向进行的分析表明,该区水土保持投资总体呈上升趋势,说明水土保持事业越来越被重视。对南郑县的水土保持综合效益进行的评价结果表明:治理后比治理前沟道径流量、侵蚀量明显减少,植被覆盖度增加,生态环境改善,当地居民生活水平也随之提高。

为了探索沿海新垦区土壤快速脱盐的途径,设计了3种间距(10m、15m、20m)和3种埋深(0.6m、0.9m、1.2m)的暗管排水组合处理,在灌水洗盐和降雨洗盐2种方式下,开展了暗管排水效果以及排水含盐量变化规律的试验研究。结果表明:埋深相同,暗管间距越小,排水量占灌(降)水量的比例越大,地下水降落速度也越快;间距相同,暗管埋深越大,排水量占灌(降)水量的比例越大,地下水降落速度也越快;暗管埋深对暗管初始排水的盐度、电导率也有一定的影响,间距相同,暗管埋深越大,初始排水的盐度、电导率也越大。该研究为江苏沿海滩涂新垦区利用暗管排水技术改良盐渍土提供了支撑。

通过人工模拟降雨,利用蒸渗仪、tdr(时域反射仪)和翻斗式自计流量测定仪,对石子和秸秆覆盖条件下的土壤水分动态变化、地下渗流过程进行了连续监测,并对不同下垫面条件下水量转化的变异特征进行了分析。结果表明:(1)不同下垫面条件下土壤表层的水分变异不大,而土壤深层的水分变异较大,这主要是由于覆盖降低了雨滴对土壤表层结构的破坏程度,以及石子在地表构建了许多个微型拦水坝,从而促进了土壤水分的快速下渗;(2)覆盖具有增加地下渗流的效果,特别是坡地上覆盖小石子在防止土壤侵蚀,增加地下渗流方面效果最为显著,地下渗流系数达到了37.44%;(3)小石子覆盖有利于山地降水资源的高效转化利用,其中在水平地上进行覆盖处理有助于降水资源的就地利用,而在“上覆土壤、下伏岩石”为结构特征的坡地上进行覆盖处理有助于坡地岩土界面渗流的产生,而从提高降水资源的异地利用率。

降雨是导致排土场边坡失稳破坏的主要原因之一,因此研究降雨对排土场边坡稳定性的影响规律尤为重要.研究以某露天金属矿老岭排土场为例,结合二维有限元软件geostudio的seep/w模块和slope/w模块,对比分析不同降雨条件下对金属矿排土场边坡渗流以及稳定性的影响.结果表明降雨对老岭排土场边坡渗流场影响较大,可以明显降低边坡稳定性,坡脚区域受降雨的影响时间最长,因此降雨条件下诱发的边坡失稳破坏大部分发生在边坡坡脚处,可以为类似金属矿排土场的安全生产提供参考.

大量研究表明,主要且直接诱发边坡失稳的主要因数是降雨,雨水入渗对非饱和土质边坡稳定性的影响最大.分析非饱和黏土边坡基质吸力和渗流场影响,采用有限元软件flacm建立非饱和黏土边坡的数值模型,研究计算在降雨强度不同条件下,降雨时间相同和降雨总量相同这两种情况对边坡稳定性的影响.结果表明:非饱和黏土边坡内部的剪应变增量随降雨强度的变大而增大,边坡的位移也和降雨强度呈正相关关系,降雨强度越大越容易造成黏土边坡表层失稳.

在西北地区进行基础工程建设,遇到了大量的多级黄土高边坡工程。边坡工程属于永久性工程,难免遇到降雨状况。降雨入渗会引起边坡土体饱和度与土体重度的变化,进而导致边坡体基质吸力与有效应力场的变化,使边坡的稳定性受到较大的影响。本文通过考虑边坡体不同深度处基质吸力随雨水入渗的变化情况,建立了渗流场与应力场的耦合计算模型,对降雨入渗条件下多级黄土高边坡的稳定性进行分析。最后,依托实际边坡工程,利用plaxis3d岩土有限元软件,建立边坡稳定性计算模型,通过设置降雨量随时间的变化函数与渗流边界条件,进行降雨入渗条件下多级黄土高边坡的稳定性数值计算,并与理论分析结果进行了对比分析。根据数值计算结果可得到多级黄土高边坡在降雨入渗条件下的变形、基质吸力、有效应力、潜在滑移面以及安全系数的变化情况,从而对降雨入渗影响下多级黄土高边坡的稳定性做出分析。研究结果可为降雨入渗条件下多级黄土高边坡的稳定性的研究提供一定的指导作用。

为了研究土壤生物工程措施在护坡中水土保持作用,选择北京郊区琉璃河河段裸露岸坡作为研究对象,针对坡面存在着溅蚀、面蚀、沟蚀等土壤侵蚀现象,采用扦插、灌丛垫和梢捆3种土壤生物工程措施,每种措施分别栽种毛柳和金丝柳进行边坡治理。分别对施工后1个月、4个月后植物的生长特征进行调查观测。同时,对施工后4个月的3种土壤生物工程措施通过人工模拟降雨观测其削减地表径流和泥沙含量。测定岸坡施工前后坡形的变化。结果表明:两种柳树生长状态良好,适宜用做土壤生物工程材料;削减地表径流的能力梢捆最强,扦插次之,灌丛垫最弱;泥沙含量梢捆最小,灌丛垫次之,扦插最大;对边坡坡形的影响:梢捆有缩短边坡坡长,使坡面形成复式断面,灌丛垫和扦插不能改造坡形。土壤生物工程对边坡可以起到保持水土,在一定程度上改变坡形,减轻径流和雨滴的侵蚀作用,有利于边坡保持稳定。

人工模拟降雨条件下,在大田设置地膜覆盖(pm)、4种秸秆覆盖量(覆盖量分别为1500,4500,7500,10500kg/hm2,即sm15、sm45、sm75和sm105),同时设置无覆盖处理作为对照(ck),研究不同覆盖方式对雨后冬小麦棵间蒸发量、土壤剖面水分和降雨土壤蓄积量的影响。结果表明:各处理雨后冬小麦逐日棵间土壤蒸发累积量和日变化有相同变化趋势;同一时间段内不同覆盖处理的土壤蒸发差异明显,各生育阶段土壤累积蒸发量和日蒸发量均表现为sm105sm75>sm45>sm15>ck>pm;受植株冠层降雨截留量增大的影响,冬小麦拔节期后各处理的土壤含水量和降雨土壤蓄积量明显低于拔节期前的。研究结果可为提高冬小麦农田自然降水的利用率,促进节水农业的发展提供基础理论依据。

高山蔬菜坡耕地沟厢改造是高山蔬菜生态栽培技术的重要组成部分,已被证明能够有效缓解坡耕地水土流失,促进高山蔬菜产业的可持续发展。以鄂西高山蔬菜主产区坡耕地为对象,研究了自然降雨条件下高山菜田10种沟厢改造措施对两种坡度的坡耕地水土流失的防治效果。结果表明,在30°和15°坡度的高山菜田坡耕地上,设沟畦和开挖导流沟的耕作措施能够明显减少地表径流量和土壤流失量,且抑制效果与坡度呈正相关。直畦+导流沟、斜畦+导流沟措施与无导流沟方式相比可分别减少21%和15%的径流,36%和43%的泥沙,直畦+导流沟抑制地表径流效果较好,斜畦+导流沟对泥沙的抑制效果更佳,但陡坡地耕作仍有较高的水土流失风险。

随着社会经济不断发展,我国交通事业发展迅速,高速公路工程数量逐年增多,有效提高我国公路交通能力的同时,相应提高了对于高速公路生态护坡技术应用科学性和实效性的实际要求。就现代高速公路工程而言,生态护坡技术应用占据重要地位,直接影响着高速公路工程最终的美观效果、边坡稳定性以及边坡水土保持能力。但就国内高速公路工程的生态护坡技术应用发展现状来看,其尚未形成系统的技术应用体系,限制着该项技术的良性发展。笔者即从高速公路生态护坡入手,就现有的生态护坡技术及其水土保持作用机理,发表几点看法,以供相关单位参考。

高速公路因其地理上的特殊性和功能上的重要性,对自然环境的要求比一般公路要高,常常可见在高速公路高陡边坡上栽种有大量草木植被,目的就是为了覆盖坡面以巩固地形、抑制边坡侵蚀以控制坡面沟蚀,从而保证水土流失现象得到改善。生态护坡技术的效果很明显,雨量越大其土壤流失量越小,本文以项目研究的方式对其进行实地分析,探究高速公路生态护坡技术对水土保持效应的影响方式和结果。

对高速公路生态护坡工程开展试验观测,研究探讨生态护坡技术的水土保持效应。结果表明,在高速公路高陡边坡上采用生态护坡技术建植草本植被,在短期内可完全覆盖坡面,水土保持效果显著,可抑制边坡侵蚀的发育,有效控制坡面沟蚀的发生,在中雨到暴雨的情况下,边坡径流系数在15.97%以下,土壤流失量极小。生态护坡技术的水土保持机理主要与草本植被对降雨的截留、雨滴能量的削减、坡面径流的抑制、根系的锚固与加筋作用,以及生态护坡技术本身的工艺特性有关。

以陕西水源区为对象,运用因子分析法和专家咨询法从基础效益、生态效益、经济效益和社会效益4个方面构建了水土保持效益评价体系,并基于改进的层次分析法确定各指标权重,运用模糊综合评价法衡量了水土保持项目效果。结果表明:总体来看,水土保持项目改善了陕西水源区整体质量,但在不同效益之间存在差异。基础效益方面表现最优,治理度、土地利用率、道路硬化率等有大幅提升;生态和经济效益方面表现次之,森林覆盖率、环境质量提高率和资金产投比等提升不够明显;经济和社会效益还有很大发展空间,项目对受教育程度、农产品商品率等拉动不足。该研究为南水北调工程水土保持项目的进一步实施提供了科学依据。

针对安太堡露天矿西北帮高陡边坡,介绍了边坡的工程背景和滑坡现状。结合工程地质、气象条件等资料,分析了降雨对边坡稳定性的影响机理,并使用slide软件将潜在危险滑体分为50个条块,采用路径搜索方法对强降雨边坡在饱水和排水条件下的稳定性进行了模拟分析。结果表明:边坡降雨饱水条件下的稳定系数约为0.841,且最危险的滑动面位于边坡上部,穿过上层填土和粉土,而边坡在排水条件下的稳定性为1.010,最危险滑动面仍然位于边坡上部,但滑动区域相比饱水条件下明显减小,滑动面也随之减小。

在人为扰动、地震、降雨等因素中,降雨是滑坡主要的诱发因素。以玉溪新平大戛高速公路边坡为研究工点,结合地质勘测、钻探、物探、现场调查、室内试验、资料收集等数据,采用无限斜坡模型、瑞典条分法及极限平衡法计算分析降雨条件下斜坡的流向流量及其稳定系数,研究斜坡开挖前后的稳定性及预测水流冲刷严重的区域。结果表明:开挖前在水位高度等于土层厚度的极限饱和工况下,斜坡处于稳定状态；开挖后按1:1.75的坡比,斜坡亦处于稳定状态。所以坡体开挖施工是安全的,但需做好坡面排水及防护工作。

大多数滑坡都发生在降雨期间或降雨之后.基于有限元方法与传统的极限平衡法相结合的滑面应力法进行二维边坡稳定性分析,研究了降雨强度、持时和雨型对边坡稳定性的影响.并以可靠性理论为基础,研究了土体抗剪强度不确定性对降雨条件下边坡稳定性的影响.分析结果与重庆地区的降雨滑坡的案例统计分析规律一致.