坡面径流类型对侵蚀产沙及水沙传递关系的影响

降雨-径流格局对土壤侵蚀过程具有重要影响,以团山沟七号全坡面径流场1961-1969年间65次径流事件的径流泥沙数据为基础,选取历时、径流深和径流变率为径流过程的特征指标,采用K均值聚类和判别分析相结合的方法,将坡面径流划分为5种类型。其中,A型径流具有超长历时、低变率、小径流的特点,是较为特殊的类型,B、C型径流具有中长历时、中高变率、大径流的特点,D型径流具有短历时、低变率、小径流的特点,是最为普遍的类型。E型径流具有中历时、中变率、中径流的特点。不同径流类型下的输沙模数、平均含沙量及最大含沙量由大到小依次为:C>B>E>D>A,B、E、C型径流应是坡面径流调控的重点。不同径流类型输沙模数的差异主要来源于径流量(深)的变化,相同径流量(深)条件下,不同径流类型输沙模数的差异主要来源于由径流历时和径流变率所引起的水沙传递关系的改变;与A型径流相比,其作用使D、E、B、C型径流的输沙模数相对增大7.9、6.3、4.8和4.5倍,增大倍数随径流量(深)的增加呈逐渐减小趋势。通过构建包含主要径流特征指标的动力参数ξ,对不同径流类型及径流阶段的径流-泥沙传递关系进行数学描述,其最优回归关系均符合S=alnξ+b的一般形式,能合理解释不同径流类型及不同径流阶段含沙量变化的主要驱动因素。研究结果可为坡面径流类型划分、水沙传递关系构建、全面评估坡面径流调控系统的水土保持意义、进一步丰富坡面径流调控理论的内涵提供一定的参考。

紫色土区小流域泥沙输出过程对雨型和空间尺度的响应

以紫色土区3个具有不同集水面积、物理特征和土地利用方式的小流域为研究对象，在1999～2000年间对流域野外自然降雨下泥沙输出过程进行了监测，旨在从小流域尺度阐明径流含沙量过程特征及其空间约束效应。结果表明：天然降雨侵蚀过程中流域径流含沙量时间曲线表现为波浪起伏形、幂函数递减形和抛物线复合形3种类型；峰值径流流量后，含沙量降低，表现为变化幅度小的低含沙量特征。泥沙输出过程对流域空间尺度的响应受降雨型式的强烈影响。均匀型降雨侵蚀下，径流含沙量时间曲线表现为低含沙量的波浪起伏形，并且，随流域面积的增加，次降雨平均含沙量增加；间歇型降雨侵蚀下，随流域面积的增加，径流含沙量曲线从抛物线复合形向幂函数递减形过渡；中大型降雨侵蚀下，径流含沙量时间曲线表现为幂函数递减形，泥沙输出过程对流域空间尺度的响应不敏感。

高含沙水流对管道穿越工程的影响

1999年 7月 14日靖边至西安的天然气管线在陕西省富县洛河穿越处断裂 ,引起了省政府和社会的关注。为总结经验 ,通过实地踏勘 ,结合以往的研究 ,从水流泥沙条件及设计方面就该事故发生原因进行了分析。结果表明造成事故的主要原因除管线埋设位置不利外还有对高含沙水流特性认识不足 ,对高含沙洪水冲刷规律认识不足 ,致使设计配重和设计埋深不够。建议在管道穿越多沙河流时 ,一定要按高含沙水流特点进行设计埋深的研究计算。

水动力作用下泥沙对磷的吸附特征

为了研究水动力作用下泥沙对磷的吸附规律,在加长型环形水槽中进行不同流速、初始磷质量浓度及含沙量条件下泥沙对磷的吸附以及磷在水深方向的分布规律试验。结果表明,加长型环形水槽内试验段流速的垂向分布满足对数规律。溶解性活性磷酸盐质量浓度在水深方向非均匀分布,中部水深处磷质量浓度达到最大值。流速影响下的吸附规律取决于水相磷质量浓度:磷质量浓度较低时,流速越大对应的单位泥沙吸附量越小;磷质量浓度较高时,流速越大对应的吸附量就越大。泥沙质量浓度越小,初始磷质量浓度越大,单位质量泥沙对磷的吸附量越大。一阶、二阶动力学方程能够更好地表征淮河泥沙的吸附行为。伴随着泥沙沉降,水体磷质量浓度先增大、后降低,且在沉降0.25 h达到最大值。

基于水模拟回风流场的PIV测试粒子跟随性研究

根据相似理论,选择某大空间建筑,以1∶15的缩尺比例搭建液态水模型实验台,研究实际大空间下送中回分层空调建筑中部回风汇流流场特性。选取粒径10~100μm聚苯乙烯示踪粒子,以盐水溶液为流体介质,分析计算其示踪模型回风汇流区域速度不均匀流场的准确性。结果表明:当粒子与流体的密度比σ【1.0时,粒子粒径越小,速度幅值比η越小,数值越接近1,示踪粒子跟随性越好;当粒子与流体的密度比σ】1.0时,获得的流场信息越能真实地反映实际流场特性。利用粒子图像测速技术PIV获得模型回风汇流区域流场速度矢量信息及其流线图。实验结果表明:在实验特定条件下,规定的汇流区域内示踪粒子几乎不受沉降速度Ug影响且延迟速度Us较小,说明粒子跟随性较好。

不同流速下沉积物中六溴环十二烷的释放及再分配规律

六溴环十二烷(HBCD)作为一种典型卤代有机污染物已在河湖沉积物中被广泛检出,但流速变化下HBCD的迁移和释放行为尚不清楚.本文通过模拟5种流速条件,分析不同流速下表层沉积物中HBCD的释放规律以及HBCD在水-沉积物系统的再分配特征.结果表明,沉积物再悬浮的临界流速为0.4m/s,上覆水中HBCD浓度随流速增大而增加,且不同流速下HBCD向上覆水中的释放过程均符合准二级动力学模型.与上覆水不同,流速变化对悬浮颗粒物(SS)中HBCD浓度并无明显影响.相比静水和低流速条件,高流速条件下沉积物中HBCD的释放总量较高,0.6m/s流速下HBCD的释放总量是静水条件的31.6倍.流速是引起沉积物中HBCD再分配的关键因素,HBCD的再分配随流速增大而更加明显.不同流速下,SS中HBCD的分配量在HBCD释放总量中均占主导地位;表层沉积物中HBCD更易向较小粒径沉积物中分配.