SR型现场人工模拟降雨装置

SR型现场人工模拟降雨装置

一、SR型野外人工模拟降雨装置(论文文献综述)

郭子豪[1](2021)在《黄土丘陵沟壑区典型沟道土地整治工程对水系平衡影响研究》文中进行了进一步梳理随着黄土丘陵沟壑区大规模“退耕还林(草)”工程的实施以及当地经济的迅速发展,高质量耕地短缺与城市用地紧张导致的粮食安全与人居环境问题严重影响当地社会可持续发展,已经成为了社会关注的热点。为开发当地土地潜力,黄土丘陵沟壑区开展了大规模沟道土地整治工程。针对沟道土地整治过程中出现的控制工程管涌、新造土地不均匀沉降及盐渍化等水系失衡灾害,本研究选取不同典型沟道土地整治流域作为研究对象,基于“流域自响应理论”,结合野外调查、室内物理与数学模型模拟的方法,研究黄土丘陵沟壑区沟道流域水系平衡对典型沟道土地整治工程的响应过程,并在此基础上,利用相应成果,对整治流域所出现的一系列水系失衡灾害进行安全调控技术研究与应用,取得以下主要成果:(1)“流域自响应理论”的完善。黄土丘陵沟壑区沟道土地整治工程是流域水系治理的重要组成部分。“流域自响应理论”认为:流域系统内各要素是相互联系与运动的,运动的目标是追求系统的平衡。平衡是相对的,不平衡是绝对的,当系统受到外来因素影响,系统平衡受到破坏,流域系统会自动朝着建立新平衡的方向发展。本研究表明:流域水系多年平均也是平衡的,当水系要素受到干扰,如土地整治切削边坡、填埋沟道等人为活动,水系平衡被打破,流域水系将自动进行调整,以适应平衡。在新的调整过程中,如得不到合理的调控,将会出现一系列水系失衡引发的灾害,如切削高陡边坡截断流路出现的水流出露点高悬、沟道因填埋“造地”形成的控制工程管涌及盐渍化等。本研究通过构建室内物理与数学模拟模型,对水系平衡运动过程中的水动力要素进行模拟和调控,并在实践中进行运用,完善了“流域自响应理论”中水系变化与沟道土地整治的互馈机制。(2)线性沟道土地整治工程对流域水系平衡的影响。本研究利用基于“流域自响应理论”所构建的室内实体模型得出,在室内模拟沟道上层工程黄土填埋0.1m,下层填埋粗砂0.9m,地下水埋深0.6m,总降雨量为120mm的条件下,相对于裸坡未整治沟道,裸坡梯田沟道、植被梯田沟道、秸秆覆盖梯田沟道与60%裸坡沟道土地整治可以分别平均减少地表径流25.78%、45.51%、62.40%和42.1%,表明随着沟道整治措施比例的增大,沟道水系中地表径流转化减少,土壤水和地下水的转化比例增多;在相同模拟沟道与降雨量下,随着降雨强度从45mm/h以15mm/h等梯度增加到120mm/h,裸坡未整治沟道、裸坡梯田沟道、植被梯田沟道和秸秆覆盖梯田沟道,其地下水转化了分别减少27.2%-53.3%、3.9%-13.7%、27.9%-33.3%、3.2%-10.8%,而60%裸坡沟道土地整治沟道地下水补给量则变化不大,表明沟道土地整治可以显着拦截暴雨径流,并将其转化为沟道地下水。(3)室内试验难以实现的条件下线性沟道土地整治工程对流域水系平衡影响。本研究基于室内实体模型模拟结果,构建、率定并验证了线性沟道土地整治对水系平衡影响的HYDRUS-3D及Visual MODFLOW模型,模拟了室内试验难以进行的更大雨强和黄土填埋厚度下的沟道水系转化过程。结果表明,在下层填埋粗砂0.9m,地下水埋深0.6m,总降雨量为120mm的条件下,当降雨强度从30mm/h增加到150mm/h,沟道土地整治措施下的平均地下水位降低了6.24%;工程黄土填埋厚度从0.1m增加到0.4m,地下水位平均降低了13.62%。表明工程黄土填埋厚度的增加对地下水转化的削弱作用要强于降雨强度的增加对地下水转化的削弱作用。因此,在土地整治沟道黄土填埋深厚区域,需要进行水系调控,增加地下水转化,避免地表径流长时间蓄积所带来的灾害。(4)盆地式沟道土地整治对流域水系平衡的影响。本研究利用水文比拟、卫星监测影像以及构建盆地式沟道土地整治对地下水影响的Visual MODFLOW模型等方法,研究了延安新区盆地式沟道土地整治对流域水系平衡的影响。结果表明,在日降雨量40-60mm条件下,延安新区所在桥儿沟流域出口最大洪峰流量为6.16-9.24m3/s,次降雨之后的平均地表径流总量是未整治前的3.04倍,因此需要特别注意土地整治实施所带来的地表径流过多的风险。与此同时,由于持续的水土保持治理以及城市绿化、人为灌溉、沟道填埋等原因,延安新区表层土壤体积含水率由0.102增加到0.163。数值模型模拟表明,整治区域挖方区地下水较少,而填方区地下水分布则较为集中;整治流域周围存在100m高度左右的高陡边坡集中区域,此处地下水活动较为频繁,有较大几率发生水系失衡灾害;在高陡边坡集中区域布设地下水排泄盲沟可令地下水位最大降低26m左右,减小了地下水活动频繁带来的负面影响。(5)沟道土地整治流域水系失衡灾害调控与防治。针对流域水系失衡引起沟道侵蚀测量困难的问题,本研究开发了一种利用卫星影像测算侵蚀沟道特征参数的方法,其对切沟的测算精度可达97.4%,对线性沟道土地整治工程溃坝土方量测算精度可达91.1%,满足沟道土地整治工程灾害的调查需求;室内试验及模拟结果表明,相同降雨强度下,60%比例的沟道土地整治工程可以提高沟道整治坝体设计洪水标准65.6%;优化地下水排泄盲沟防盐碱化和控制工程管涌设计,应用结果表明其减少土壤水分46.81%,降低最大土壤电导率15.41μs/cm,防盐渍化与管涌潜蚀效果良好;布设沟道整治防侵蚀固堤保坎工程的流域,在日降雨量为120mm暴雨条件下,土地整治工程完好率提高了80%以上,表明本研究成果可以有效对沟道土地整治流域水系失衡灾害进行调控与防治。

李姜瑶[2](2021)在《西宁盆地黄土区植物水文效应及其增强边坡稳定性评价》文中研究说明为进一步研究西宁盆地黄土区植物水文效应及植物护坡机理,本项研究通过在西宁盆地长岭沟流域自建试验区,筛选出适宜当地气候环境生长的4种草本植物老芒麦(Elymus sibiricus Linn.)、垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)、细茎冰草(Agropyron trachycaulum Linn.Gaertn.)和芨芨草(Achnatherum splendens(Trin.)Nevski),4种灌木植物柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)、白刺(Nitraria sphaerocarpa Maxim.)、霸王(Zygophyllum xanthoxylon Bunge Maxim.)和中宁枸杞(Lycium barbarum L.)作为试验供试种,设计了直形边坡和阶梯形边坡2种坡形,对比分析了不同生长期4种草本、4种灌木生长特征;对区内6种类型边坡土体物理力学性质指标进行试验测试和特征分析;通过野外模拟降雨试验,分析了不同草本植物和坡形条件下边坡坡面的产流、产沙、入渗特征;采用Pearson相关性分析法探讨了影响坡面入渗的主要因素;利用Kostiakov模型、Horton模型和通用经验模型3种模型对边坡土壤入渗过程进行了模拟,分析了区内6种类型边坡所适用的土壤入渗模型;最后,通过有限元数值模拟法探讨了不同草本和坡形条件下6种类型边坡变形破坏特征,并基于极限平衡法对区内6种类型边坡稳定性进行了定量评价。通过上述研究,主要取得了如下方面的结果:(1)通过野外模拟降雨试验可知,与未种植裸坡相比较,种植垂穗披碱草和老芒麦边坡坡面累积径流量和累积产沙量相对最小,分别为51.42 L、51.25 L,160 g、210 g;与直形边坡相比较,种植垂穗披碱草阶梯形边坡累积径流量和累积产沙量相对较小为5.62 L、110 g,进一步分析可知,与种植垂穗披碱草直形边坡相比较,种植垂穗披碱草阶梯形边坡累积径流量和累积产沙量降低幅度分别为89.07%和31.25%,这反映出阶梯形边坡具有显着抑制坡面地表径流形成的作用。(2)通过对野外试验区模拟降雨试验结果分析可知,种植老芒麦和垂穗披碱草边坡坡面的入渗速率相对最大,为0.38~0.44 mm/min;与直形边坡相比较,阶梯形边坡延长土壤水分入渗时间和减少坡面径流,其中种植垂穗披碱草阶梯形边坡其入渗速率相对最大为0.50~0.52 mm/min,进一步研究表明,与未种植裸坡相比较,种植垂穗披碱草阶梯形边坡入渗速率增加幅度为52.94%~85.19%。(3)通过采用Pearson相关性分析结果表明,区内边坡土壤有机质与初始入渗率之间呈显着正相关关系(R2=0.986),且植被覆盖度与稳定入渗率之间呈极显着相关关系(R2=0.997);与此同时,通过选用3种土壤水分入渗模型对6种类型边坡土壤水分的入渗过程进行拟合分析可知,区内直形边坡中,4种类型边坡土壤入渗过程以Horton模型和通用经验模型的拟合效果相对较为显着;相应地,阶梯形边坡土壤入渗过程以Horton模型的拟合效果相对最优。(4)通过有限元数值模拟结果表明,区内模拟降雨后未种植裸坡较种植边坡表现出具有相对较显着的水平和垂直方向位移变化,其中,与未种植裸坡相比较,种植垂穗披碱草、老芒麦和细茎冰草3种草本边坡的水平和垂直方向位移量降低幅度分别为25.88%~52.94%、0%~23.04%;此外,随降雨历时增加,种植草本植物可有效降低坡面最大剪应力集中面积,其中,在直形边坡中,种植垂穗披碱草坡面最大剪应力集中面积相对最小为0.396 m2。通过进一步与直形边坡相比较,模拟降雨后区内阶梯形边坡其坡底位置处最大剪应力集中面积相对较小,其中,种植垂穗披碱草阶梯形边坡最大剪应力集中面积为0.226 m2,因此阶梯形边坡其稳定程度相对更为显着。(5)通过采用极限平衡法计算6种类型边坡安全系数可知,区内种植垂穗披碱草、老芒麦其增强边坡稳定性程度相对最为显着,表现在模拟降雨历时为60 min时,种植垂穗披碱草边坡安全系数最大为1.813,其次为种植老芒麦边坡,其安全系数为1.783;与直形边坡相比,阶梯形边坡稳定程度相对更为显着,表现在当模拟降雨历时为60 min时,种植垂穗披碱草阶梯形边坡安全系数为2.151。(6)通过采用抗剪强度指标评价法可知,与未种植裸坡相比较,区内种植垂穗披碱草和老芒麦边坡土体抗剪强度相对最大,其中黏聚力c值增加幅度分别为51.12%和52.46%;同样地,与直形边坡相比较,阶梯形边坡土体抗剪强度增强效果较为显着,其中种植垂穗披碱草阶梯形边坡黏聚力c值为12.66 k Pa。进一步研究表明,本项研究采用抗剪强度指标评价法得到的结果与采用有限元数值模拟得到的计算结果基本相一致。本项研究成果对进一步探讨高寒干旱-半干旱环境,通过种植植物方式实现科学有效地防治区内边坡水土流失、浅层滑坡等地质灾害现象的发生,具有重要理论价值和现实指导意义。

邓龙洲[3](2021)在《侵蚀性风化花岗岩坡地土壤侵蚀及养分流失机理模拟研究》文中进行了进一步梳理我国南方风化花岗岩山地丘陵分布区是主要的生态脆弱地带之一。浙江省风化花岗岩坡地分布面积广、农业利用率高,在暴雨和陡坡条件下水土养分流失非常严重,很容易发生加速侵蚀现象,对当地生态环境和社会经济的可持续发展产生很大影响。在这些地区开展土壤侵蚀和养分流失机理研究具有非常重要的意义。为了揭示风化花岗岩分布区土壤侵蚀及氮(N)磷(P)养分流失的特征与机理,本文以浙北地区典型的不同侵蚀强度的风化花岗岩坡地为研究对象,选取了3种受降雨侵蚀强度差异明显的坡地,分别对应为完整风化花岗岩坡地垂直剖面土层中的表土层(E1)、红土层(E2)和砂土层(E3)出露的坡地,其受侵蚀强度排序为E1(27)E2(27)E3。采用野外调查采样、原状土搬迁和人工模拟降雨的方法,进行了不同雨强(30,60,90,120和150 mm/h)和坡度(8°,15°和25°)下的组合试验,研究了坡地产流产沙特征及N、P流失的动态变化过程,计算了坡面径流和壤中流水动力学参数,分析了侵蚀泥沙粒径特征和总氮(TN)、总磷(TP)流失形态与路径,系统性探讨了不同侵蚀强度坡地的土壤侵蚀动态变化特征以及不同因素对养分流失强度和路径的影响。主要研究结果如下:(1)降雨径流的水动力学特征与雨强、坡度、侵蚀强度等影响因子密切相关。坡面径流的径流率(Rr-S)随产流时间的延长先增加后稳定,而壤中流的径流率(Rr-I)为“增大-稳定-减小”的单峰曲线。坡面径流产流形式随着产流时间的延长由超渗产流逐渐向饱和产流转变。Rr-S、坡面径流产流总量(QS)都和雨强呈正相关关系而与坡度呈负相关关系。Rr-I、壤中流产流总量(QI)都与坡度呈正相关关系。坡面径流实测流速(V0-S)与雨强呈线性正相关(p<0.05),壤中流实测流速(V0-I)远小于V0-S。V0-I与雨强呈指数函数关系(p<0.05)。E2坡地的Rr-I、QI和V0-I都小于E3。坡面径流的平均径流深度(h)和侵蚀强度、坡度呈负相关而与雨强呈正相关关系,雷诺数(Re)、径流功率(w)都随雨强、坡度的增大而递增,并且呈E1>E2>E3顺序,弗汝德数(Fr)也随雨强的增加而递增。径流剪切力(τ)和雨强的关系几乎与h相同,但τ随坡度的增加而递增。QS和坡面径流平均流速(V-S)、Re以及w都呈极显着线性正相关关系(p(27)0.01)。坡面径流属层流(Re(27)500)、缓流范畴(Fr(27)1),侵蚀强度极大地影响了降雨径流的流速和流态变化。壤中流占比呈E3>E2>E1顺序,尤其E3坡地产流形式以壤中流为主(>75.68%),表明坡地受侵蚀强度越大则越容易产生壤中流。(2)三种不同侵蚀强度风化花岗岩坡地的侵蚀泥沙动态指标及粒度特征差异显着。侵蚀产沙速率(Sr)和径流含沙率(Sc)随产流时间的延长一直波动性递减。产沙总量(SL)随雨强、坡度的增加而增大并且排序为E1>E2>E3,与场降雨平均Sc顺序相反。不同侵蚀强度坡地上的SL与V-S、τ和w都呈良好的线性相关关系。侵蚀泥沙的平均质量粒径(MWD)和细砂粒富集比(Er)都与侵蚀强度呈正相关关系,和雨强呈极显着正相关关系(p(27)0.01)。MWD与不同水动力学参数基本上都呈正相关关系,其中与h、Fr和坡度的相关性最弱,并且三种不同侵蚀强度坡地之间的相关性分析结果差异较大。地表粗糙度对泥沙迁移的实际影响取决于不同运移过程的平衡结果。泥沙大颗粒(0.02-2 mm)通过滚动、跃移方式迁移,小颗粒((27)0.02 mm)则通过悬浮方式成团运输,整体上侵蚀泥沙更易富集细小颗粒。总的侵蚀产沙负荷在产生壤中流的坡地上也相对较大,因此在进行侵蚀预测和建模时应考虑原始坡地侵蚀强度的影响。保护好原坡地的上层土壤(如表土层和红土层)是减缓风化花岗岩坡地土壤进一步被侵蚀的关键。(3)风化花岗岩坡地TN、TP流失的过程特征及流失路径明显不同。坡面径流TN、TP流失浓度随产流时间的延长都先急剧减小后趋于稳定。坡面径流TN、TP流失总量都随雨强的增大而递增,其中TN流失总量与雨强呈指数关系(R2>0.79,p(27)0.05),而TP流失总量在坡度为8°、15°、25°时与雨强分别呈二项式函数(R2>0.98,p(27)0.05)、幂函数(R2>0.98,p(27)0.01)和对数函数(R2>0.87,p(27)0.05)关系。E2壤中流的TN流失浓度和流失总量都大于E3,TP顺序则与之相反。E2、E3壤中流TN流失总量与雨强分别呈二项式函数(R2>0.62)、对数函数(R2>0.94,p(27)0.01)关系,而TP则为二项式函数(R2>0.80)、幂函数(R2>0.92,p(27)0.01)关系。壤中流TN流失浓度高于坡面径流,TP则顺序相反。降雨径流的TN主要以溶解态形态流失,其中最主要的流失形态为NO3--N而NH4+-N为重要补充形式,两者总占比>67.78%。不同坡地降雨径流TP流失形态特征存在较大的差异性,其中E1、E2坡地坡面径流TP流失以DP为主,而E3坡地在小雨强下以DP为主但在中大雨强下以PP流失居多。E2和E3坡地壤中流TP流失以DP为主而PP为重要补充形式。侵蚀泥沙的TN流失浓度和流失总量都呈E1>E2>E3顺序,TP顺序则在不同雨强下交替变化。侵蚀泥沙TN、TP流失总量与雨强分别呈幂函数(R2>0.86,p(27)0.05)、指数函数(R2>0.91,p(27)0.05)关系。总体而言,壤中流是E2、E3坡地TN流失的最主要路径(>50%),而E1坡地TN流失的主要路径为坡面径流。侵蚀泥沙的TP流失总量都高于降雨径流,即泥沙为TP流失的主要路径(>49.26%),这明显不同于TN流失特征,原因在于N、P的吸附-解吸机制不同。TN主要以溶解态形式随降雨径流流失,而TP则主要以颗粒态形式吸附在土壤表面随侵蚀泥沙运移。(4)模型分析结果表明不同影响因子对各路径的N、P流失存在显着促进作用。坡面径流N/P(质量比)随产流时间延长而递减并且呈E1>E2>E3顺序。壤中流的N/P远大于坡面径流,其随产流时间延长波动递增,不同坡度下的大小排序为8°>15°>25°。E2坡地的壤中流N/P大于E3。不同流失路径N/P顺序为壤中流>坡面径流>侵蚀泥沙。根据N/P的数值可知,N在坡面径流、侵蚀泥沙中起养分限制作用,而P在壤中流中起养分限制作用。场降雨TN、TP流失总量与雨强、坡度之间的统计模型拟合效果较好(p(27)0.01),TN、TP流失总量与雨强、坡度都呈正相关关系,表明雨强和坡度增大对养分流失有促进作用。因此,应采取工程和植物保护措施来缓解侵蚀性风化花岗岩坡地日益加剧的土壤侵蚀及养分流失过程。

万畅[4](2020)在《堆积体巨颗粒和粗颗粒局部富集对降雨入渗的影响》文中认为受成因及演化过程的影响,堆积体的结构不均匀性是一种常见的沉积现象。因局部粗颗粒、巨颗粒富集导致的不均匀性是其中一种常见的形式。由此引起的降雨过程中的差异入渗可能是导致地表水体能够快速侵入堆积深部进而诱发堆积体产生深层失稳破坏的重要原因。本文通过对土门河两岸的滑坡堆积体进行实地调查,详细阐明了该地区堆积体的物质组成、结构特征和沉积特征。在此基础上,概括总结出三种典型局部粗颗粒、巨颗粒富集模式,采用室内降雨入渗物理模型试验,对降雨过程中的湿润锋迁移、孔隙水压力以及基质吸力变化规律进行了深入分析和研究,在此基础上概括总结出降雨在不同巨颗粒、粗颗粒富集模式的堆积体中入渗-运移-富集机理,然后以以根达坎滑坡堆积体为例,对其降雨诱发复活的机理进行了探索和研究,取得了以下主要研究成果:(1)巨颗粒、粗颗粒富集区域中粒径大于60mm的碎块石占50%以上的比例,其中巨颗粒、粗颗粒呈棱角状,当其富集在某一区域时,往往会形成大孔隙密集发育区,这种结构特征使其能够汇聚大量的雨水和坡表径流;富集区域超过90%发育在前缘和坡中部位,约85%发育在10~40°坡度的部位;(2)在室内降雨实验中,局部巨颗粒、粗颗粒富集区域中的空隙能够汇聚坡表产生的径流,被汇聚的水分会在降雨停止的时间里持续不断地为雨水在土体中的入渗提供水源补给,而且会在周围土壤形成高孔压区域,高孔压所导致的高水力梯度促使水分在周围土壤里更快、更容易地渗透,导致富集区域下方土体的含水率也高于其他区域的土体,造成降雨在局部巨颗粒、粗颗粒富集型堆积体中的不均匀入渗;(3)富集区域的展布形态和其上方坡面的面积都能影响富集区域的聚水功能,从而影响入渗进程。当富集区域的展布形态决定其不能储存坡表径流时,降雨在坡体中的入渗基本不会被局部巨颗粒、粗颗粒富集区域影响。富集区域上方存在一定坡度的坡表面积越大,在降雨后富集区域内部能汇聚越多的径流,直至达到其承载水量的上限;富集区域中汇聚的水量决定其影响入渗的能力;(4)在实验中当巨颗粒、粗颗粒富集区域中汇聚了大量雨水时,降雨在土体中入渗的湿润锋也会受到明显影响:在降雨过程中,湿润锋是以富集区域为中心的呈下凸趋势的圆弧状并不断扩大,但随着入渗的进行,呈圆弧状的湿润锋面的曲率逐渐变小,直到变成与坡底平行的直线;(5)根据根达坎堆积体的数值模拟结果,堆积体局部巨颗粒、粗颗粒富集区域在强降雨过程中汇聚大量的雨水和坡表径流,并在其下方形成高孔压区域,高孔隙水压力导致高水力梯度,使得富集区域中的积水入渗至坡体的深部;当堆积体中多处巨颗粒、粗颗粒区域中的积水入渗至下方的基覆界面处,并在界面和其上部土体中形成贯通的渗流通道时,土体的滑动力得到大幅增加,坡体的稳定性受到明显的影响。

牛耀彬,吴旭,高照良,李永红[5](2020)在《降雨和上方来水条件下工程堆积体坡面土壤侵蚀特征》文中指出定量分析降雨和上方来水共同作用下堆积体坡面产流产沙过程,对于完善多驱动力条件下堆积体坡面土壤侵蚀特征具有重要意义。该研究运用人工模拟降雨和冲刷试验,在野外径流小区(7 m×1 m×0.5 m,坡度36°)上分别开展5个降雨强度(40、50、70、100、120 mm/h)、4个上方来水强度(10、15、20、25 L/min)单独作用及共同作用下坡面土壤侵蚀过程试验,比较2种驱动力单独作用及共同下堆积体坡面土壤侵蚀与形态特征。结果表明:1)降雨条件下,堆积体坡面侵蚀过程呈现阶段性差异发育,中小雨强(40、50和70mm/h)条件下,产流率和产沙率随历时延续呈现2个不同阶段(波动、平稳),侵蚀形态为不连续跌坎,大雨强(100和120 mm/h)条件下,产流率和产沙率随历时的延续呈现3个不同阶段(波动、平稳、剧烈),坡面侵蚀形态为细沟。2)上方来水条件下,堆积体坡面侵蚀过程呈现相对平稳发育,坡面侵蚀形态均为细沟。3)上方来水与降雨共同作用下,堆积体坡面侵蚀过程呈现剧烈波动发育,产沙率随历时的延续呈现持续"多峰多谷"变化态势,随着时间延续,产沙率波动振幅逐渐增大,堆积体坡面侵蚀形态均为侵蚀沟,且发育剧烈。4)上方来水和降雨共同作用下,坡面径流量和泥沙量均增大,且泥沙量的增大幅度大于径流量,相比单独降雨,径流量和泥沙量分别增大86%~629%和86%~4914%,相比单独上方来水,径流量和泥沙量分别增大12%~175%和15%~505%。上方来水和降雨共同作用下,汇流与降雨之间存在交互作用,两者对径流和泥沙的影响均显着。研究结果对于完善堆积坡面土壤侵蚀特征及揭示复杂水动力条件下的侵蚀机理具有重要意义。

李荣建,白维仕,王治军,潘俊义,孙萍,霍旭挺[6](2019)在《降雨边坡试验研究进展及关键问题》文中指出滑坡的产生与降雨有着密切联系,雨水入渗不仅可以改变边坡土体的水分分布,而且可以导致土体强度大大降低,从而可能成为触发边坡失稳破坏的主要因素。针对降雨入渗作用下的边坡稳定性,基于对近年来国内外降雨边坡试验研究成果的梳理总结,分析了降雨条件下滑坡的成因机制,着重分析了降雨入渗作用下的室内边坡模型试验和现场边坡试验的研究思路、试验方法及试验技术,探讨了目前室内降雨边坡模型试验与现场降雨边坡试验的优点及其不足之处,以及进一步发展需要解决的关键问题。

李婧[7](2019)在《坡面水-沙-氮磷迁移过程与调控试验研究》文中进行了进一步梳理水土流失是全球关注的重大生态环境问题,它不仅造成土壤肥力降低,土地退化,影响制约作物生产,还会引起土壤养分流失,造成非点源污染,污染江河径流。黄土高原是我国水土流失最为严重的地区,也是黄河泥沙的主要来源区域,同时也是造成水体污染的主要策源地。因此,本文通过模拟降雨试验,分析黄土坡面降雨-产流-产沙过程及其空间变化特征,阐明不同降雨条件下坡面初始产流时间、入渗能力、坡面流速等水力学参数的变化,以及降雨条件改变对产流产沙的影响,揭示黄土坡面的产流产沙规律。在此基础上增加草被覆盖措施,分析不同草被覆盖宽度与草被格局下的坡面产流-产沙-氮磷迁移过程,阐明不同草被覆盖措施布局对坡面产流-产沙-氮磷过程的调控作用,建立草被覆盖坡面产流-产沙-氮磷之间的响应关系,量化草被覆盖措施对产流-产沙-氮磷输出的效应,取得了以下研究成果:(1)定量阐明了坡面产沙随雨强增大的增幅高于坡面产流的增幅,坡面产沙对雨强变化更为敏感。1.0mm/min、1.5mm/min和2.0mm/min雨强下坡面的稳定入渗率分别为0.47mm/min、0.51mm/min和0.53mm/min。雨强与坡面初始产流时间之间呈现出幂函数关系,随着降雨强度的增加,坡面径流的初始产流时间逐渐减小,1.5mm/min和2.0mm/min雨强下的坡面初始产流时间分别是1.0mm/min雨强下的1/2和1/5。降雨强度对坡面产沙量的影响大于其对坡面产流量的影响,2.0mm/min雨强下的坡面产流量分别是1.0mm/min和1.5mm/min雨强的1.68倍和1.27倍,而产沙量分别是17.1倍和5.23倍。(2)阐明了降雨条件下细沟发育过程及坡面流速沿坡面分布特征,细沟流的形成加大了坡面平均流速。坡面流速从坡顶至坡底沿程呈现出逐渐增大的趋势。随着雨强的增加,坡面平均流速呈现出指数上升的趋势。2.0 mm/min雨强坡面平均流速是1.0 mm/min和1.5 mm/min雨强坡面的4.1倍和3.7倍。坡面细沟的流速沿程变化从坡顶至坡底可分为缓慢增加阶段(7~13m)、平稳过渡阶段(3~7m)、快速上升阶段(0~3m)。坡面细沟的流速明显高于坡面平均流速,且主沟内的流速大于支沟的流速。随着雨强的增加,坡面流速分布逐渐分散,主沟内流速逐渐增大。坡面细沟主要分布在坡面下部,降雨强度越大坡面细沟发育越强。随着雨强的增加,坡面侵蚀细沟的数量逐渐增加,分布逐渐分散,连通度逐渐增强。1.0 mm/min雨强下坡面仅发育1条细沟,位于坡面0~1.6m的处;1.5 mm/min雨强下坡面发育有2条细沟,位于坡面0~3m处;2.0 mm/min雨强下坡面发育有5条细沟,分别在坡面中上部区域8~9m的位置和下部区域0~4m的位置。当坡度一定时,随着降雨强度的增大,坡面侵蚀细沟发育的沟头位置逐渐向坡面上部移动。(3)揭示了草被宽度及其空间格局削减坡面产流产沙的作用机制。草被对坡面产沙的调控作用大于对产流的调控作用。在1米、2米和3米覆盖宽度下,草被对坡面产流量的平均削减率分别为29%、38%和49%,削减率增长幅度约10%;草被对坡面产沙量的平均削减率分别为37%、57%和79%,削减率增长幅度约20%。草被坡下格局对坡面产流产沙的调控作用明显大于其在坡上格局。以1米覆盖宽度草被为例,坡下布置L1格局草被对坡面产流产沙量的削减率分别为40%和54%,而坡上布置U1格局草被对坡面产流产沙量的削减率仅分别为15%和8%。(4)揭示了草被宽度及其空间布置通过削减坡面产流产沙量来调控坡面氮磷养分流失的作用机制。随着草被覆盖宽度的增加,径流和泥沙中的氮磷的流失量减少,但其随径流和泥沙迁移的流失浓度差异不显着。在相同草被覆盖宽度条件下,当草被从坡下位置移至坡上位置时,坡面氮磷流失量增大,但随径流泥沙迁移的浓度差异不显着。草被覆盖坡面的累积氮磷流失量与累积产流量、累积产沙量间具有良好的线性关系。且当草被宽度一定时,坡下格局的氮磷流失速率最小,累积流失量最少,坡下布置草被带具有削减径流减少氮磷流失量的作用,随着草被带宽的增加其拦截泥沙能力逐渐增强。试验条件下的土壤氮磷输移主要以随泥沙输出为主。不同覆盖宽度、覆盖格局的草被对坡面径流中氮磷的削减作用大小排序依次为L3>L2>L1>U3>IU2>ML1>IL2>M2>U2>MU1>U1,减少的平均值分别为 62%、58%、49%、45%、44%、43%、43%、38%、32%、30%、25%;不同覆盖宽度、覆盖格局的草被对坡面对随泥沙流失的氮磷削减作用大小排序依次为L3>L2>U3>IL2>L1>IU2>M2>U2>ML1>MU1>U1,减少率的平均值分别为 91%、72%、71%、63%、55%、54%、53%、44%、44%、37%、22%。草被带对随泥沙流失的氮磷削减作用明显优于其对随径流流失的氮磷削减作用,草被在坡下布置更有利于减少径流、泥沙和氮磷养分的流失。

刘媛媛[8](2019)在《基于DIK-6000人工模拟降雨器的水文特性研究》文中研究说明为了确保人工模拟降雨器能够在在水土保持试验中获得的的水文特性数据更为可靠,采用滤纸色斑法,通过DIK-6000人工模拟降雨装置,在不同的降雨频率和雨强条件下,解析与探讨各个降雨参数之间相互关系以及该降雨装置的适用性。结果表明:(1)该降雨装置的有效降雨面积率定:当降雨频率相同时,降雨面积随着雨强的增大逐渐接近有效降雨面积1.0404m2;当雨强相同时,降雨面积随降雨频率的增大而增加。(2)该人工模拟降雨器雨强的率定:当频率分别为0 hz、300 hz和600 hz时,实际雨强与设计雨强差异显着。当频率为900 hz时,实际雨强与设计雨强差异不显着。(3)该人工模拟降雨器降雨均匀系数随着雨强和频率不同而不同,因降雨面积较小,误差小,降雨均匀性均达到较好的程度。频率为0-900 hz、雨强为0.17-2.0mm/min时,均匀系数均在0.99-1之间,平均均匀系数为0.991;频率900 hz,雨强0.17mm/min时,变异系数为0.69最大,均匀系数更是达到0.99。雨强为1.5mm/min时,变异系数0.04为最小,但均匀系数也达到0.99。(4)该人工模拟降雨器测定参数特征,(1)色斑直径:降雨频率相同,雨滴的直径、雨滴的质量和色斑直径随着雨强的增大则呈现增大的趋势;雨强相同,雨滴的直径、雨滴的质量和色斑直径随着频率的增大则趋于减小趋势。(2)中数直径:在降雨试验雨强范围内,模拟降雨条件下雨滴的累积体积比例Y与雨滴的直径d符合Y=adb(a、b为常数)型幂函数的分布关系,随着雨强的增大而增大;随着频率的增大而减小。(3)雨滴谱:雨滴的中数直径、最大直径和平均直径随着雨强的增大而增大与自然降雨规律呈现一致趋势;但雨滴的中数直径、最大直径和平均直径则随频率的增大而呈现减小的趋势。(4)雨滴直径的拟合:频率0 hz时,雨滴中数直径与雨强d50=0.0767x2+0.2534x+2.9359;频率300 hz时,雨滴中数直径与雨强d50=-0.0728x2+0.2526x+2.9118;频率600 hz时,雨滴中数直径与雨强d50=-0.155x2+0.549x+2.5463;频率900 hz时,雨滴中数直径与雨强d50=-0.0113x2+0.235x+2.1069。均呈现幂函数的关系,频率越大,R2越大,拟合度越高,越精确。(5)该人工模拟降雨器在试验雨强和频率的范围以内,雨滴动能随着雨强的增大而增大,随着降雨频率的增大而减小。当频率为0hz时,呈现E=20.815x-0.775的线性关系;当频率为300 hz时,呈现E=17.497x-0.7695的线性关系;当频率为600 hz时,呈现E=9.8552x2-33.454x+36.1525的线性关系;当频率为900 hz时,呈现E=2.9649x-0.5495的线性关系。(6)雨滴速度和雨滴动能的关系:雨滴动能与单位面积上的雨强、雨滴大小与雨滴速度密切相关,随着频率和雨强的增大,雨滴速度的变化幅度范围较小,而动能的变化幅度较大。

李军[9](2019)在《基于现场监测的降雨型堆积层滑坡水文响应及稳定性研究 ——以秦巴山区镇巴县晒纸梁滑坡为例》文中研究表明陕西省秦巴山区作为我国地质灾害多发地区之一,降雨诱发的滑坡灾害长期严重影响该地区人民正常生产活动及阻碍该地区经济建设发展,为此本文依托中国地质科学院探矿工艺研究所项目,在野外详勘、地质测绘、物探、勘探及填图等多种技术手段以及大量室内试验的基础上,以陕西省秦巴山区晒纸梁滑坡为典型坡体,基于滑坡多因素监测数据,分析降雨条件下斜坡土体水文响应规律和渗流机理,并揭示坡体变形机理及变形模式,同时利用Geostudio软件进行模拟验证上述规律,主要取得如下成果:1.通过野外综合勘探和室内物理力学试验,综合评判并选定合理的监测坡体,并对斜坡土体性质及分层特性进行探讨,同时建立了一套全方位、高精度、自动化多因素气象水文和GPS/BDS地表变形位移相结合的综合实时监测分析系统;2.利用气象水文实时监测系统,对坡体水文响应和渗流机理进行了详细的分析:(1)降雨量及温湿度分布规律:降雨主要集中在5月-9月,尤其是6月-7月降雨频率最为集中,强度最大,而10月-次年4月,降雨频率相对较低,强度相对较小;温度表现为4-7月波动式上升,7月和8月保持较高温度两个月,从9月份开始,温度表现为波动式降低;该地区总体湿度较高,空气湿度与降雨量呈正相关,与温度呈负相关;(2)体积含水量重分布特征:在降雨条件下,降雨强度、持时与影响的土层深度成正比;土体形成的最高体积含水量与土层深度、降雨强度成正相关;同时证实了裂缝的存在将影响监测区域饱和非饱和分区,由此解释了秦巴山区浅表层滑坡多发机理,即滑带通常位于土体饱和非饱和分层界面处;(3)体积含水量响应速度分析:正常情况下,土体对雨水的响应速度与深度呈反比,而当土层存在优势渗流面时,深部土层较浅部土层的体积含水量响应速度更快;(4)暂态饱和区分析:坡上区域相对坡下区域稳定性较高,主要因为持续性高强度降雨条件下,坡下表层土出现暂态饱和区,而坡上区域表层土质疏松,裂缝较多,蒸发排泄相对容易,致使暂态饱和区不会出现在坡上区域土体表层;(5)基质吸力与体积含水量变化关系:体积含水量越小,基质吸力越大,最大基质吸力往往存在于表层土中,且基质吸力变化与降雨事件的发生趋于同步,而针对深层饱和土体,孔隙水压力随首次连续降雨的发生有一定的滞后性,滞后时间约1-2天,且持续高强度降雨会使孔压出现突变现象;(6)地下水位变化规律分析:随着降雨发生,坡上区域地下水位有所上升,而坡下区域地下水位高程基本保持不变,但坡体整体水位埋深较深,对坡体稳定性基本没有影响;3.利用GPS/BDS地表变形位移实时监测系统,对滑坡三个维度变形位移进行了详细的分析并总结滑坡变形机理和变形模式:(1)在高程方向上,坡体前缘和中下部较其它部位变形量大,是典型的牵引式滑坡变形特征。在干湿循环条件下,坡体稳定性表现为间断性缓慢滑动特点,其中基质吸力的增大有利于坡体整体稳定性,而暂态饱和区的出现可加速坡体变形;(2)在水平方向上,坡体各部位变形量均较小,判定该坡体在水平方向上没有滑动的趋势。4.在充分还原坡体现场工程地质条件和水文气象条件所构建的计算模型和边界条件基础之上,运用Geostudio软件对不同降雨历时渗流场、不同深度土层孔压变化规律以及降雨条件下坡体稳定性进行全面模拟和详细分析,所得结果验证了第四章和第五章相关结论的可靠性。

丁若莹[10](2019)在《透水路面径流系数的测定及其影响因素研究》文中提出城市内涝灾害问题日益严重,不透水地表面积大是导致内涝的原因之一。随着海绵城市建设的推广,透水路面逐步取代既有硬质路面。径流系数是透水路面的重要参数,取值大小关系到内涝防治和径流控制目标能否实现。但既有透水路面径流系数设计值普遍依照规范(经验)进行确定,缺乏对降雨参数和应用地区环境情况的考虑,导致设计值和实际值存在偏差。本研究目的在于确定透水路面径流系数的取值,主要内容包括确定影响因素、设计人工模拟试验降雨装置、各因素试验及结果分析。通过收集福建省部分地区降雨资料确定雨强、雨型、历时三个因素,其中降雨强度取1.0 mm/min、1.5 mm/min、2.5 mm/min,雨型取前峰型、中峰型、后峰型,历时取45 min、60min、90 min。根据试验结果得到径流系数取值并分析各因素对径流系数的影响情况,利用SWMM模拟软件验证试验结果的准确性,并模拟不同透水铺装路面的径流系数。经过上述研究得到以下成果与结论:(1)设计下喷式人工模拟试验降雨装置,该装置降雨高度可在0.5~2.0 m内调节,雨强可在0.6~10.0 mm/min内调节。经过率定,该装置的降雨面积、雨强和均匀度可满足试验要求;(2)通过正交试验,得到不同雨强、雨型、历时下径流系数取值范围为0.01~0.60。试验结果可得各因素对径流系数均有影响。径流系数和雨强呈正相关关系;雨峰越靠后,径流系数越大;降雨时间越长,径流系数越大;(3)对三个影响因素和径流系数的关系进行拟合,采用指数方程拟合效果最佳,且能较好反映试验所得结论。并综合考虑三个因素对径流系数影响情况,拟合得到三个因素和径流系数的函数关系式,拟合度为0.94;(4)应用拟合公式及福建省降雨资料,计算设计条件下径流系数取值为0.32~0.66,根据规范现有径流系数取值为0.08~0.45,计算值大于规范取值,在实际工程中,应综合考虑各因素因地制宜地确定径流系数;(5)利用SWMM模拟软件建立试验模型,模拟条件同试验条件,模拟结果和试验结果一致性较高,最大差值为0.02,且径流系数随各因素的变化情况同试验一致,但由于软件局限性,雨型对径流系数的影响情况难以模拟。同时,利用软件模拟不同透水铺装的径流系数,同一降雨条件下,径流系数从小到大分别为透水混凝土、透水沥青、砂基透水砖、普通透水砖。表明径流系数的大小还与透水路面的下渗系数有关,下渗系数越大径流系数越小。

二、SR型野外人工模拟降雨装置(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、SR型野外人工模拟降雨装置(论文提纲范文)

(1)黄土丘陵沟壑区典型沟道土地整治工程对水系平衡影响研究(论文提纲范文)

本论文得到以下项目的资助
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 土地整治的内涵与国内外发展趋势
        1.2.2 国内外沟道流域水土保持技术发展与现状
        1.2.3 黄土丘陵沟壑区沟道土地整治现状
        1.2.4 土地整治措施对沟道流域水系平衡的影响
        1.2.5 土地整治对沟道水系影响研究与评价方法
    1.3 存在问题与不足
第2章 研究内容与方法
    2.1 研究内容与技术路线
        2.1.1 研究目标
        2.1.2 研究内容
        2.1.3 技术路线
    2.2 研究方法
        2.2.1 线性沟道土地整治工程室内试验模拟系统
        2.2.2 线性沟道土地整治室内模拟试验设计与试验材料
        2.2.3 线性沟道土地整治室内模拟试验试验监测项目与监测方法
        2.2.4 盆地式沟道土地整治研究区域
        2.2.5 沟道土地整治水系平衡数值模拟平台
第3章 沟道土地整治条件下“流域自响应理论”的进一步完善
    3.1 “流域自响应理论”简述
    3.2 沟道土地整治水系平衡研究中需要考虑的问题
    3.3 沟道土地整治下的“流域自响应理论”完善
    3.4 基于“流域自响应理论”的沟道整治条件下水系平衡新理论
    3.5 本章小结
第4章 线性沟道土地整治对流域水系平衡的影响
    4.1 线性沟道土地整治对地表产汇流的影响
        4.1.1 不同整治沟道下垫面对地表径流的影响分析
        4.1.2 降雨强度对地表径流的影响分析
    4.2 线性沟道土地整治对土壤水变化的影响
        4.2.1 不同整治沟道下垫面对土壤水的影响分析
        4.2.2 降雨强度对土壤水的影响分析
    4.3 线性沟道土地整治对地下水动态变化的影响
        4.3.1 不同整治沟道下垫面对地下水动态变化的影响分析
        4.3.2 降雨强度对地下水动态变化的影响分析
    4.4 线性沟道土地整治对沟道降水分配各水系要素的影响
        4.4.1 不同整治沟道措施对沟道水系要素分配的影响分析
        4.4.2 降雨强度对沟道水系要素分配的影响分析
    4.5 本章小结
第5章 基于数值模型不同线性沟道土地整治条件下水系平衡模拟
    5.1 基于HYDRUS-3D不同条件下线性沟道土地整治水量转化模拟分析
        5.1.1 HYDRUS-3D模型的建立
        5.1.2 不同模拟沟道下垫面模型参数的率定与验证
        5.1.3 基于室内模拟条件下不同沟道土地整治条件对水系要素转化影响
    5.2 基于Visual MODFLOW不同线性沟道整治下垫面对地下水位影响模拟
        5.2.1 Visual MODFLOW模型的建立
        5.2.2 不同模拟沟道下垫面模型参数的率定与验证
        5.2.3 基于室内模拟不同沟道整治下垫面对地下水动态变化影响
    5.3 本章小结
第6章 盆地式沟道土地整治对流域水系的影响
    6.1 基于实地调查和水文模型的盆地式沟道土地整治对地表水环境的影响
        6.1.1 基于水文比拟法和SCS模型盆地式沟道土地整治对地表径流的影响
        6.1.2 基于水土保持监测资料的盆地式沟道土地整治对地表水环境的影响
    6.2 基于ESA CCI土壤含水量数据的盆地式沟道土地整治对土壤水分的影响
    6.3 基于Visual MODFLOW盆地式沟道土地整治对地下水动态变化的影响
        6.3.1 水文地质条件概化与建模
        6.3.2 边界条件与初始水文地质参数设定
        6.3.3 模型率定及模拟结果分析
    6.4 本章小结
第7章 沟道土地整治流域水系失衡灾害调控与防治技术
    7.1 基于Google Earth的沟道土地整治坝体冲毁量的测算技术
        7.1.1 Google Earth对地观测原理
        7.1.2 系统与随机误差及纠偏
        7.1.3 侵蚀量计算过程
        7.1.4 侵蚀量计算结果与精度分析
        7.1.5 沟道土地整治坝体冲毁侵蚀量测算验证
    7.2 沟道土地整治对沟道控制工程设计标准的影响
        7.2.1 对沟道控制骨干坝体设计标准的影响
        7.2.2 对坝地田坎防护的影响
    7.3 沟道整治流域水系失衡灾害防治及地下水排泄调控措施设计
        7.3.1 高边坡水流出露点处工程及植被修复技术
        7.3.2 整治沟道控制性工程的管涌防治技术
        7.3.3 整治沟道新造农田地下水排泄调控技术
    7.4 本章小结
第8章 结论与展望
    8.1 主要结论
    8.2 主要创新点
    8.3 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(2)西宁盆地黄土区植物水文效应及其增强边坡稳定性评价(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景、目的及其意义
    1.2 国内外研究现状方面
        1.2.1 植物与坡面形态对坡面地表径流影响
        1.2.2 植物与坡形对坡面土壤入渗影响
        1.2.3 不同植物和坡形条件下边坡稳定性研究
    1.3 研究内容和技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
第2章 研究区基本特征
    2.1 自然地理概况
        2.1.1 交通位置
        2.1.2 气象水文条件
        2.1.3 土壤与植被类型
        2.1.4 社会经济发展
    2.2 工程地质条件
        2.2.1 地形地貌
        2.2.2 地层岩性
        2.2.3 地质构造
        2.2.4 水文地质条件
        2.2.5 物理地质现象
        2.2.6 人类工程活动情况
    2.3 小结
第3章 试验区草本和灌木植物种植及土体基本特征
    3.1 试验区护坡植物筛选与种植
        3.1.1 供试种植物筛选原则
        3.1.2 供试种植物筛选结果
        3.1.3 试验区草本和灌木植物种植方案
        3.1.4 试验区植物播种量与种植方法
    3.2 试验区植物生长特征及其土体特性
        3.2.1 植物生长特征
        3.2.2 植被覆盖度
        3.2.3 边坡土体基本物理力学性质指标测试原理与方法
        3.2.4 边坡土体物理力学性质指标测试结果
    3.3 小结
第4章 试验区模拟降雨条件下边坡坡面产流产沙特征
    4.1 试验材料与方法
        4.1.1 模拟降雨试验基本原理与方法
        4.1.2 模拟降雨试验装置基本结构及组成
        4.1.3 模拟降雨试验水文参数类型及其确定
        4.1.4 模拟降雨试验及径流量和泥沙量的测量
        4.1.5 径流系数计算方法
    4.2 试验结果与分析
        4.2.1 不同草本植物和坡形条件下坡面产流特征
        4.2.2 不同草本植物和坡形条件下坡面产流特征对比
        4.2.3 不同草本植物和坡形条件下坡面产沙特征
        4.2.4 不同草本植物和坡形条件下坡面产沙特征对比
    4.3 小结
第5章 模拟降雨条件下土壤水分入渗过程及含水量分布特征
    5.1 试验材料与方法
        5.1.1 坡面入渗率计算原理与方法
        5.1.2 Pearson相关性分析评价法
        5.1.3 土壤水分入渗模型及其特征
        5.1.4 含水量传感器的安置及其含水量测量
    5.2 试验结果与分析
        5.2.1 不同草本植物和坡形条件下坡面土壤入渗特征
        5.2.2 不同草本植物和坡形条件下坡面入渗特征对比
        5.2.3 影响坡面土壤入渗的主要因素及其特征
        5.2.4 坡面土壤入渗过程模拟评价
        5.2.5 模拟降雨条件下边坡坡面土体含水量分布特征
    5.3 小结
第6章 模拟降雨条件下边坡稳定性评价
    6.1 试验材料与方法
        6.1.1 计算模型建立及边界条件设定
        6.1.2 数值模拟物理力学性质指标选取
        6.1.3 极限平衡法计算边坡安全系数
        6.1.4 抗剪强度指标评价方法
    6.2 试验结果与分析
        6.2.1 有限元数值法及其评价结果
        6.2.2 抗剪强度指标法评价结果
        6.2.3 3 种不同方法评价边坡稳定性结果对比
    6.3 小结
第7章 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 不足与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(3)侵蚀性风化花岗岩坡地土壤侵蚀及养分流失机理模拟研究(论文提纲范文)

本研究资助项目
致谢
摘要
Abstract
文中缩略
1 文献综述
    1.1 研究背景和意义
    1.2 研究进展
        1.2.1 坡地土壤侵蚀形式
        1.2.2 坡地土壤侵蚀的影响因素
        1.2.3 土壤侵蚀过程携带养分流失
        1.2.4 坡地土壤侵蚀的研究方法
        1.2.5 风化花岗岩坡地土壤侵蚀研究概述
        1.2.6 存在的问题
    1.3 研究目标和内容
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 技术路线
2 试验设计
    2.1 研究区概况
    2.2 土壤理化性质的测定
    2.3 降雨试验的设计
    2.4 样品的收集与测定
    2.5 相关参数的计算
        2.5.1 水动力学参数
        2.5.2 泥沙相关系数
        2.5.3 养分流失量的计算
    2.6 试验数据分析
3 坡面产流动态模拟与机理研究
    3.1 引言
    3.2 研究方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 坡面径流的初始产流时间
        3.3.2 坡面径流的径流率
        3.3.3 坡面径流的产流总量
        3.3.4 坡面径流的流速变化
        3.3.5 坡面径流的水动力学特征
    3.4 本章小结
4 壤中流水文动态模拟与机理研究
    4.1 引言
    4.2 研究方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 壤中流的初始产流时间
        4.3.2 壤中流的径流率特征
        4.3.3 壤中流的产流总量
        4.3.4 壤中流的平均流速特征
        4.3.5 壤中流对降雨产流的贡献
    4.4 本章小结
5 坡面产沙动态模拟与机理研究
    5.1 引言
    5.2 研究方法
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 坡面径流的产沙动态过程
        5.3.2 坡面径流的含沙率特征
        5.3.3 侵蚀泥沙颗粒特征分析
    5.4 本章小结
6 径流泥沙携带氮素流失动态过程
    6.1 引言
    6.2 研究方法
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 坡面径流氮素流失特征分析
        6.3.2 壤中流氮素流失特征分析
        6.3.3 侵蚀泥沙氮素流失特征分析
        6.3.4 氮素流失路径比较分析
    6.4 本章小结
7 径流泥沙携带磷素流失动态过程
    7.1 引言
    7.2 研究方法
    7.3 结果与讨论
        7.3.1 坡面径流磷素流失特征分析
        7.3.2 壤中流磷素流失特征分析
        7.3.3 侵蚀泥沙磷素流失特征
        7.3.4 磷素流失路径比较分析
    7.4 本章小结
8 径流泥沙携带养分流失综合分析
    8.1 引言
    8.2 研究方法
    8.3 结果与讨论
        8.3.1 坡地养分流失的N/P质量比特征
        8.3.2 养分流失模型的构建与分析
    8.4 本章小结
9 结论与展望
    9.1 主要结论
        9.1.1 三种不同侵蚀强度坡地的产流特征
        9.1.2 三种不同侵蚀强度坡地的侵蚀产沙特征
        9.1.3 径流泥沙携带TN、TP流失特征
        9.1.4 径流泥沙携带养分流失综合分析
    9.2 创新点
    9.3 研究展望
参考文献
作者简历

(4)堆积体巨颗粒和粗颗粒局部富集对降雨入渗的影响(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 选题依据和研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 局部巨颗粒、粗颗粒富集对边坡稳定性的研究现状
        1.2.2 降雨入渗的研究现状
        1.2.3 室内滑坡模拟降雨实验的研究现状
    1.3 研究内容、思路及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究思路及技术路线
第2章 调查区域的地质背景
    2.1 地理位置
    2.2 气象水文
    2.3 地形地貌
    2.4 地层岩性
第3章 土门河两岸堆积体的发育特征
    3.1 调查区内堆积体概况
    3.2 东兴乡堆积体的发育特征
        3.2.1 东兴乡堆积体概况
        3.2.2 堆积体的基本特征
        3.2.3 堆积体成因分析
    3.3 青坪村1号滑坡堆积体发育特征
        3.3.1 堆积体概况
        3.3.2 堆积体的基本特征
        3.3.3 堆积体成因分析
    3.4 青坪村2号堆积体发育特征
        3.4.1 青坪村2号堆积体概况
        3.4.2 堆积体的发育特征
        3.4.3 堆积体成因分析
    3.5 本章小结
第4章 局部巨颗粒粗颗粒富集区域的发育特征
    4.1 本章概述
    4.2 东兴乡滑坡堆积体及其巨颗粒、粗颗粒富集现象
    4.3 青坪村1号滑坡堆积体及其巨颗粒、粗颗粒富集现象
    4.4 青坪村2号滑坡堆积体及其巨颗粒、粗颗粒富集现象
    4.5 现场渗透实验
    4.6 本章小结
第5章 堆积体的室内降雨入渗模拟实验
    5.1 实验概述
    5.2 室内降雨实验模型装置概况
        5.2.1 实验模型框架
        5.2.2 降雨模拟系统
        5.2.3 数据测量系统
    5.3 堆积体模型的设计方案
    5.4 降雨条件的设定
        5.4.1 降雨时长设置
        5.4.2 降雨均匀度的标定
        5.4.3 降雨强度的标定
    5.5 坡度32°、坡中巨颗粒粗颗粒富集型堆积体
        5.5.1 湿润锋的变化趋势与分析
        5.5.2 体积含水率的变化与分析
        5.5.3 基质吸力的变化与分析
        5.5.4 孔隙水压力的变化与分析
        5.5.5 试验结果分析
    5.6 坡度32°、坡脚巨颗粒粗颗粒富集型堆积体模型
        5.6.1 湿润锋的变化趋势与分析
        5.6.2 体积含水率的变化与分析
        5.6.3 基质吸力的变化与分析
        5.6.4 孔隙水压力的变化与分析
        5.6.5 试验结果分析
    5.7 坡度16°、坡中巨颗粒、粗颗粒富集型堆积体模型
        5.7.1 湿润锋的变化趋势与分析
        5.7.2 体积含水率的变化与分析
        5.7.3 基质吸力的变化与分析
        5.7.4 孔隙水压力的变化与分析
        5.7.5 试验结果分析
    5.8 本章小结
第6章 降雨在室内模型堆积体中的入渗机理分析
    6.1 降雨在土体中的入渗原理
    6.2 三组堆积体实验模型的入渗规律和机理
        6.2.1 坡度32°、坡中巨颗粒、粗颗粒富集型堆积体的入渗机理
        6.2.2 坡度32°、坡脚巨颗粒、粗颗粒富集型堆积体的入渗机理
        6.2.3 坡度16°、坡中巨颗粒、粗颗粒富集型堆积体的入渗机理
    6.3 三种堆积体模型入渗的差异
    6.4 本章小结
第7章 实例分析
    7.1 本章概述
    7.2 数值模拟适用性的验证
        7.2.1 模型的建立
        7.2.3 计算参数的取值
        7.2.4 渗流结果的输出
    7.3 实际案例分析——以根达坎堆积体为例
        7.3.1 根达坎堆积体基本概况
        7.3.2 有限元模型的建立
        7.3.3 模型计算结果分析
    7.4 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间取得学术成果

(5)降雨和上方来水条件下工程堆积体坡面土壤侵蚀特征(论文提纲范文)

0 引言
1 材料与方法
    1.1 研究区概况
    1.2 试验设计
    1.3 试验方法
    1.4 试验过程
    1.5 数据处理与分析
2 结果及分析
    2.1 产流产沙及侵蚀形态特征
        2.1.1 降雨条件下堆积体坡面产流产沙及侵蚀形态特征
        2.1.2 上方来水条件下堆积体坡面产流产沙及侵蚀形态特征
        2.1.3 上方来水与降雨组合条件下堆积体坡面产流产沙及侵蚀形态特征
    2.2 径流量和泥沙量大小及其增率
    2.3 流速和水深大小
    2.4 径流量和泥沙量与汇流强度和降雨强度之间关系
3 讨论
4 结论

(6)降雨边坡试验研究进展及关键问题(论文提纲范文)

1 降雨诱发滑坡成因机制
2 室内降雨边坡模型试验研究
    2.1 普通1g室内降雨边坡模型试验研究
    2.2 边坡离心模型试验研究
3 降雨入渗作用下现场边坡试验研究
    3.1 现场边坡试验人工模拟降雨装置研究
    3.2 现场降雨边坡试验研究
4 结论

(7)坡面水-沙-氮磷迁移过程与调控试验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 坡面水文过程研究
        1.2.2 降雨入渗产流研究
        1.2.3 坡面土壤侵蚀研究
        1.2.4 坡面养分迁移研究
        1.2.5 坡面植被覆盖相关研究
        1.2.6 降雨产流过程的试验研究
    1.3 研究目的
    1.4 研究内容
    1.5 主要创新点
    1.6 技术路线
2 试验材料及方法
    2.1 黄土坡面试验
        2.1.1 试验装置
        2.1.2 试验用土
        2.1.3 试验坡面
        2.1.4 试验设计
    2.2 草被覆盖坡面试验
        2.2.1 试验装置
        2.2.2 试验设计与方法
        2.2.3 试验样品测定方法
3 模拟降雨条件下黄土坡面产流产沙特征
    3.1 坡面产流时间变化
    3.2 坡面入渗特征分析
        3.2.1 入渗量计算
        3.2.2 入渗过程分析
        3.2.3 降雨强度对坡面入渗的影响
    3.3 坡面产流产沙特征分析
        3.3.1 坡面产流过程
        3.3.2 坡面产沙过程
    3.4 坡面累积产流产沙特征分析
        3.4.1 累积产流产沙过程
        3.4.2 累积产流产沙量对比分析
    3.5 本章小结
4 模拟降雨条件下坡面水动力学特征研究
    4.1 数学模型介绍
    4.2 模型构建
        4.2.1 地形资料获取
        4.2.2 计算坡面概化
        4.2.3 网格划分
        4.2.4 模拟计算工况
        4.2.5 边界条件及参数选取
    4.3 不同雨强下坡面平均流速变化过程
        4.3.1 1.0mm/min降雨条件下坡面平均流速变化过程
        4.3.2 1.5mm/min降雨条件下坡面平均流速变化过程
        4.3.3 2.0mm/min降雨条件下坡面平均流速变化过程
        4.3.4 降雨强度及产流量对坡面流速的影响
    4.4 不同雨强下坡面流速空间分布
        4.4.1 1.0mm/min降雨条件下流速空间变化
        4.4.2 1.5mm/min降雨条件下流速空间变化
        4.4.3 2.0mm/min降雨条件下流速空间变化
    4.5 本章小结
5 草被覆盖坡面产流-产沙过程与调控
    5.1 坡面产流过程
    5.2 坡面产沙过程
    5.3 坡面入渗过程
    5.4 坡面产流-产沙过程的差异性
    5.5 草被覆盖对坡面产流-产沙-入渗的调控作用
        5.5.1 草被覆盖对坡面产流的调控作用
        5.5.2 草被覆盖对坡面产沙的调控作用
        5.5.3 草被覆盖对坡面入渗的调控作用
    5.6 本章小结
6 草被覆盖坡面氮磷流失过程与调控
    6.1 坡面氮流失过程
        6.1.1 径流中氮的流失特征分析
        6.1.2 泥沙中氮流失特征分析
    6.2 坡面磷流失过程
        6.2.1 径流中TP的流失特征分析
        6.2.2 泥沙中AP的流失特征分析
    6.3 坡面氮磷流失过程的差异性分析
        6.3.1 径流中氮磷流失过程的差异性
        6.3.2 泥沙中氮磷流失过程的差异性
    6.4 草被覆盖对坡面氮磷流失的调控作用
        6.4.1 草被覆盖对径流氮磷调控作用
        6.4.2 草被覆盖对泥沙氮磷调控作用
    6.5 本章小结
7 草被覆盖坡面产流-产沙-氮磷流失过程的响应关系
    7.1 累积产流量-累积产沙量-累积氮磷流失量关系
        7.1.1 累积产流量与累积产沙量关系
        7.1.2 坡面累积产流量与累积径流氮磷流失量关系
        7.1.3 累积产沙量与累积泥沙氮磷流失量关系
    7.2 产流-产沙-氮磷流失的Pearson相关性
    7.3 草被覆盖的水土保持环境效应识别
        7.3.1 草被覆盖坡面产流-产沙-氮磷流失时间效应
        7.3.2 草被覆盖对产流-产沙-氮磷输出的调控效益
        7.3.3 坡面氮磷流失非点源污染效应
    7.4 本章小结
8 结论
致谢
参考文献
附录

(8)基于DIK-6000人工模拟降雨器的水文特性研究(论文提纲范文)

摘要
第一章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 目的及意义
    1.3 国内外研究动态
    1.4 研究内容
    1.5 技术路线
第二章 试验处理与方法
    2.1 试验装置
        2.1.1 DIK-6000 降雨器
        2.1.2 雨滴取样器
        2.1.3 其他试验器材
    2.2 试验设计与方法
        2.2.1 试验处理
        2.2.2 试验方法
第三章 试验结果与分析
    3.1 降雨面积率定
    3.2 雨强的变化特征
    3.3 降雨空间分布均匀性变化特征
        3.3.1 面平均降雨量的变化特征
        3.3.2 变异系数的变化特征
        3.3.3 均匀系数的变化特征
    3.4 雨滴特性
        3.4.1 雨滴大小
        3.4.2 雨滴中数直径
        3.4.3 累积体积比例曲线
        3.4.4 雨滴滴谱变化特征
        3.4.5 雨滴直径拟合
    3.5 雨滴动能变化特征
    3.6 雨滴速度和雨滴动能的关系
第四章 结论与讨论
    4.1 结论
    4.2 讨论
参考文献
ABSTRACT
附录
致谢

(9)基于现场监测的降雨型堆积层滑坡水文响应及稳定性研究 ——以秦巴山区镇巴县晒纸梁滑坡为例(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 滑坡监测研究现状
        1.2.2 堆积层滑坡形成机理研究现状
        1.2.3 降雨型滑坡稳定性研究现状
    1.3 研究内容及技术路线
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 技术路线图
第二章 研究区自然地理与地质概况
    2.1 自然地理
        2.1.1 地理位置及交通
        2.1.2 气象水文
    2.2 研究区工程地质条件
        2.2.1 地形地貌
        2.2.2 地层岩性
        2.2.3 地质构造
        2.2.4 人类工程活动
    2.3 小结
第三章 监测坡体概况
    3.1 监测坡体选择原则
    3.2 滑坡成灾环境
        3.2.1 地球物理勘探
        3.2.2 工程地质钻探
        3.2.3 槽探工程
        3.2.4 工程地质测绘及填图
        3.2.5 滑坡体工程地质条件
    3.3 土体物理力学性质测试
        3.3.1 矿物成分分析
        3.3.2 颗粒级配分析
        3.3.3 土体物理力学性质分层特性
    3.4 小结
第四章 气象水文监测及响应分析
    4.1 监测设备
        4.1.1 水分计
        4.1.2 张力计
        4.1.3 渗压计
        4.1.4 雨量计和温湿度计
        4.1.5 数据采集、远程传输及附属装置
    4.2 监测方案
    4.3 滑坡水文响应及渗流机理分析
        4.3.1 降雨量及温湿度分布规律
        4.3.2 坡体体积含水量重分布特征分析
        4.3.3 不同区域土体体积含水量响应速度分析
        4.3.4 暂态饱和区分析
        4.3.5 基质吸力与体积含水量变化关系
        4.3.6 地下水位变化规律分析
    4.4 小结
第五章 斜坡变形监测及机理分析
    5.1 采用的监测技术特点
    5.2 GPS/北斗变形监测系统介绍
    5.3 滑坡变形监测网布设方案
    5.4 斜坡变形位移及变形机理分析
        5.4.1 高程方向变形位移分析
        5.4.2 水平方向变形位移分析
    5.5 小结
第六章 降雨条件下边坡稳定性分析
    6.1 数值模拟方法介绍
    6.2 建立模型及参数选择
    6.3 降雨条件下渗流场分析
        6.3.1 模拟工况及边界条件
        6.3.2 不同降雨历时渗流场分析
        6.3.3 不同深度土层孔压变化规律
    6.4 降雨条件下稳定性分析
    6.5 小结
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
致谢

(10)透水路面径流系数的测定及其影响因素研究(论文提纲范文)

中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 城市内涝及防治研究现状
        1.2.2 透水路面研究现状
        1.2.3 径流系数研究现状
    1.3 研究目的和意义
    1.4 主要研究内容、研究方法及技术路线
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 研究方法及技术路线
第二章 福建降雨特性分析及模拟参数的确定
    2.1 福建生态环境基本概况
        2.1.1 福建地理环境概况
        2.1.2 福建水资源概况
        2.1.3 福建气候概况
        2.1.4 福建降雨概况
        2.1.5 福建省透水路面应用概况
    2.2 模拟降雨各相关参数的确定
        2.2.1 降雨基础资料的选取
        2.2.2 降雨雨型的确定
        2.2.3 降雨历时及降雨场次时间间隔的确定
        2.2.4 降雨强度及降雨峰值的设计
    2.3 本章小结
第三章 试验装置及试验方法
    3.1 概述
    3.2 人工模拟试验降雨装置设计
        3.2.1 人工模拟试验降雨装置总体布局
        3.2.2 供水系统设计
        3.2.3 喷洒系统设计
    3.3 下垫面装置设计
        3.3.1 透水砖路面面层设计
        3.3.2 透水砖路面结构层设计
        3.3.3 径流收集装置设计
    3.4 人工模拟试验降雨装置的率定
        3.4.1 人工模拟试验降雨装置性能要求
        3.4.2 降雨面积的率定
        3.4.3 降雨强度的率定
        3.4.4 降雨均匀度的率定
        3.4.5 试验采用的人工模拟试验降雨装置相关参数
    3.5 试验方法
        3.5.1 试验安排
        3.5.2 数据记录与处理
    3.6 本章小结
第四章 径流系数影响因素试验研究
    4.1 概述
    4.2 降雨强度对透水砖路面径流系数的影响
        4.2.1 试验结果分析
        4.2.2 降雨强度和场次径流系数关系曲线拟合
    4.3 雨型对透水砖路面径流系数的影响
        4.3.1 试验结果分析
        4.3.2 雨型和场次径流系数关系曲线拟合
    4.4 降雨历时对透水砖路面径流系数的影响
        4.4.1 试验结果分析
        4.4.2 降雨历时和场次径流系数关系曲线拟合
    4.5 多因素对透水砖路面径流系数的影响
    4.6 福建省径流系数取值分析
    4.7 透水砖路面径流控制效益分析
    4.8 本章小结
第五章 径流系数影响因素模拟分析
    5.1 水文模拟软件概述
    5.2 SWMM模拟软件模拟原理
    5.3 模型构建
    5.4 径流系数模拟
    5.5 其它透水路面径流系数模拟
        5.5.1 砂基透水砖路面径流系数模拟结果
        5.5.2 透水沥青路面径流系数模拟结果
        5.5.3 透水混凝土路面径流系数模拟结果
    5.6 本章小结
结论、创新点与建议
    结论
    创新点
    建议
参考文献
致谢
个人简历

四、SR型野外人工模拟降雨装置(论文参考文献)

  • [1]黄土丘陵沟壑区典型沟道土地整治工程对水系平衡影响研究[D]. 郭子豪. 中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心), 2021
  • [2]西宁盆地黄土区植物水文效应及其增强边坡稳定性评价[D]. 李姜瑶. 中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所), 2021(01)
  • [3]侵蚀性风化花岗岩坡地土壤侵蚀及养分流失机理模拟研究[D]. 邓龙洲. 浙江大学, 2021
  • [4]堆积体巨颗粒和粗颗粒局部富集对降雨入渗的影响[D]. 万畅. 成都理工大学, 2020(04)
  • [5]降雨和上方来水条件下工程堆积体坡面土壤侵蚀特征[J]. 牛耀彬,吴旭,高照良,李永红. 农业工程学报, 2020(08)
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  • [7]坡面水-沙-氮磷迁移过程与调控试验研究[D]. 李婧. 西安理工大学, 2019(01)
  • [8]基于DIK-6000人工模拟降雨器的水文特性研究[D]. 刘媛媛. 山西农业大学, 2019(07)
  • [9]基于现场监测的降雨型堆积层滑坡水文响应及稳定性研究 ——以秦巴山区镇巴县晒纸梁滑坡为例[D]. 李军. 长安大学, 2019(01)
  • [10]透水路面径流系数的测定及其影响因素研究[D]. 丁若莹. 福州大学, 2019(12)

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SR型现场人工模拟降雨装置
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