砒砂岩区沙棘减蚀机理及其影响因子研究

为揭示在次降雨(暴雨)条件下砒砂岩区沙棘的减蚀机理及其影响因子,采用逐步回归分析法对砒砂岩区两个水土保持监测站点的沙棘小区和裸地小区2022年观测数据进行了分析,结果表明:沙棘小区的水土流失量大幅少于裸地小区,仅为裸地小区的4%左右;裸地小区水土流失模型的第一影响因子为最大30 min降雨强度,而沙棘小区的第一影响因子是降雨侵蚀力,说明沙棘覆盖影响了水土流失成因,改变了产生水土流失的机理。

大兴安岭沿麓黑土区翻耕农田微立垡覆盖阻风减蚀技术创新与应用

大兴安岭沿麓是我国重要的农畜产品生产基地,由于长期过度耕作和单一翻耕等不合理的耕作方式,加速了该地区农田风蚀退化、质量下降和产能降低,因此,减少土壤风蚀、提升农田地力和作物产量是农业可持续发展亟待解决的问题。文章综述了不同类型生态区传统翻耕、长期免耕、合理轮耕技术及其应用效果,论述了翻耕地微立垡覆盖阻风减蚀核心技术的内容及其对土壤风蚀、蓄水保墒、作物生长与产量等方面的影响,明确了微立垡覆盖是大兴安岭沿麓黑土区翻耕地冬春季风蚀防控的关键技术和途径。翻耕地微立垡覆盖阻风减蚀技术大面积应用效果显著,破解了长期以来翻耕农田裸露风蚀重、水土流失损失大导致农田逐步退化的科技难题,为大兴安岭沿麓及其生态类型相似区翻耕农田风蚀防控研究提供了重要支撑。

高压弧形闸门突扩跌坎式掺气减蚀应注意的问题

根据有关试验资料,分析研究探讨了高压弧形闸门突扩跌坎式通气减蚀设施的最佳体型.介绍了三峡工程深孔弧门突扩跌坎通气减蚀的试验研究,提出各种最佳掺气减蚀设施,供设计选择,确保工程安全运行.

岸边溢洪道掺气减蚀设施设计研究与实践综述

综述岸边式溢洪道设计研究技术，阐述了掺气减蚀原因，探讨了掺气减蚀设施的体型和水力设计原则，研究了水力特性及通气孔的布置，介绍了国内外工程典型实例及水工模型试验研究进展情况，并总结了掺气减蚀技术、原型运行及应用于岸边溢洪道的经济和社会效益。

狗牙根和牛鞭草的消浪减蚀作用

剧烈的土壤侵蚀和库岸坍塌是三峡水库消落带的主要生态环境问题之一，而植被恢复是治理消落带的关键措施之一，植物的消浪固土能力是消落带适宜植物配置的重要依据。为了探讨三峡水库消落带典型草本植物狗牙根（Cynodon dactylon （L.） Pers.）和牛鞭草（Hemarthria altissima （Poir.） Stapf et C. E. Hubb.）的消浪减蚀效应，进行了植物消浪和波浪冲刷的水槽概化模拟试验。结果表明，2种植物的消浪效应有较大差异，在周期较长（1.2～1.5 s）时狗牙根平均消浪系数为0.54，明显高于牛鞭草（0.37）；而在周期较短时（0.8～1.0 s）则2种草本消浪性能相当，消浪系数均介于0.15～0.30之间。在同样的试验条件下，狗牙根、牛鞭草平均侵蚀模数分别为17.63、57.28 g/（m2＆#183;min）。2种草本的减蚀效应均在89%以上，最高可达98.59%。植物的减蚀效应是其地上部分和地下根系的综合作用结果，其中牛鞭草根系的固土贡献率在91%以上，而地上部分仅为7.4%～8.6%；狗牙根根系固土贡献率（71.2%～76.2%）显著低于牛鞭草，但其地上茎干部分贡献率（23.8%～28.8%）要显著高于牛鞭草（P＜0.05）。可见2种植物都有较好的消浪减蚀效应，总体上狗牙根的消浪能力和综合减蚀效果均要略强于牛鞭草。波浪大小和周期、植被盖度、植物地上部分和根系形态对消浪减蚀效应有重要影响。该研究结果可以为三峡水库消落带的植被恢复和水土保持工程提供一定的参考依据，并可适当的推广到其他水库或湖泊消落带。

黄河中游地区淤地坝减洪减沙及减蚀作用研究

本文对黄河中游河龙区间及泾河、北洛河、渭河流域淤地坝的减洪减沙及减蚀作用进行了深入地分析和研究。提出了淤地坝减洪量、拦泥量和减蚀量的计算方法;对淤地坝的减蚀量进行了分析和计算。分析研究结果表明:作为多沙粗沙区核心地区的河龙区间,1970～1996年淤地坝减洪减沙量分别占水土保持措施减洪减沙总量的59 3%和64 7%,其减洪减沙作用十分明显。1970～1996年,河龙区间及泾河、北洛河、渭河流域淤地坝年均减沙达1 138亿t,可为黄河下游减少淤积0 285亿t;可减少冲沙用水22 8亿m3;节约清淤费用85 5亿元。淤地坝建设的生态效益、社会效益和经济效益十分显著。为此,建议黄河中游黄土高原地区应以淤地坝建设为重点,全面推进水土保持生态建设。

高坝明流泄洪洞掺气减蚀三维数值模拟分析

高坝明流泄洪洞的掺气减蚀问题倍受关注。以溪洛渡水电站3#泄洪洞为研究对象,结合大比尺单体模型试验成果,应用分段计算方法对泄洪洞掺气减蚀问题进行了三维紊流数值模拟分析。结果表明:泄洪洞各道掺气坎布置合理且有稳定掺气空腔,掺气坎体型基本合理,明流段洞顶余幅足够。泄洪洞反弧段及末端一段区域水力特性复杂,应重点关注此部位的设计及施工问题。对于高流速、大梯度泄洪洞水力学问题,采用分段计算能提高计算速度。

吉林省低山丘陵区水土保持措施减蚀效应研究

对吉林省梅河口市吉兴小流域2004年7个试验小区的径流和产沙情况进行了测定,并将各小区年产沙量换算成土壤侵蚀模数,其中裸地和顺垄试验小区最高,分别为3 070.70,3 008.40 t/km2;地埂植物带、荒山灌木梗小区侵蚀模数略小,分别为629.50,601.40 t/km2;横垄试验小区侵蚀模数297.20 t/km2;生态修复试验小区侵蚀模数只有85.20 t/km2,水平台田试验小区几乎没有产生侵蚀。从产流量来看,裸地试验小区年径流深为27.10 mm,顺垄试验小区年径流深为24.50 mm,水平台田试验小区几乎没有产生径流。对各水保措施的水土保持效益进行了计算,结果表明顺垄试验小区水土保持效益最差,地埂植物带、荒山灌木梗试验小区水土保持效益居中等水准,生态修复试验小区水土保持效益较高,横垄试验小区改垄效益相当明显,水平台田试验小区水土保持效益最高。

泄洪洞反弧段下游侧墙掺气减蚀试验研究

龙抬头明流泄洪洞采用常规的底部掺气设施,容易在反弧末端下游附近侧墙处形成掺气盲区,从而导致该侧墙的空蚀破坏,反弧末端下游侧墙是龙抬头明流泄洪洞掺气减蚀设计的重点和难点。文中通过大比尺的模型试验,系统分析了侧墙贴角及边墙突扩两类反弧末端侧向掺气设施的水力掺气特性,试验表明,这两类侧向掺气设施均能有效消除反弧末端下游附近侧墙上的掺气盲区,达到减免侧墙空蚀的目的。

掺气减蚀保护作用的新概念

利用针式掺气流速仪测量原型和模型掺气浓度场、流速场,气泡尺寸及其概率分布的研究成果表明,原型水流韦伯数高,形成微小气泡的能力比模型强,气泡上浮慢,接近底部的小尺寸气泡概率及掺气浓度比模型大。初步研究认为:0 2mm或0 5mm以下的微小气泡在掺气减蚀中起着主要作用,可能只要很小掺气浓度即可达到掺气减蚀的效果。因此以小尺寸气泡的掺气浓度,作为判断掺气减蚀保护作用的指标将更为准确。

高水头泄水建筑物侧墙掺气减蚀特性研究

工程中通常采用强迫掺气减蚀措施,防止泄水建筑物在高速水流作用下发生空蚀破坏,但在保护过流面底板的同时,忽视了对其侧墙的保护。为了减免位于高流速区域和低压区域侧墙发生空化空蚀,消除侧墙清水区,采用理论分析和物理模型试验研究方法,对龙抬头明流泄洪洞下游边墙掺气减蚀进行了研究,提出了在反弧末端加折流器(突扩)和突跌掺气方式。结果表明,采用突扩和突跌的掺气方式后,侧墙水流的出射角增大,侧空腔畅通,并直接和底空腔相连,有助于掺气坎后水舌的全断面的掺气,对侧墙和底板皆起到了很好的保护作用。

空蚀冲击波模式下气泡尺寸在掺气减蚀中的作用

根据纵波在气液两相流(泡状流)中传播时的衰减规律,从理论上详细探讨了水中单个小气泡、气泡群对压力冲击波衰减所起的作用。结果表明小气泡的尺寸或气泡群的最大概率尺寸是减缓压力波强度的关键因素。给出了减缓已知频率的空化压力冲击波的最有效气泡半径(最大概率半径)的计算公式,对应各种不同的气泡尺寸(最大概率尺寸)压力衰减程度的计算公式。这有助于从微观上深入理解掺气减蚀的机理以及认识掺气减蚀的保护作用。

明流泄洪洞掺气减蚀设施优化试验研究

通过水工常压模型试验,对高水头、大单宽流量、小底坡龙抬头式明流泄洪洞掺气坎进行了系统的试验研究及优化试验,提出了一种新型的V形掺气挑坎。该掺气坎的空腔长度沿水流的横断面方向是连续变化的,射流挑距两边长、中间短,尽管最小空腔的长度可能已小于临界值,但由于最大空腔长度仍远大于临界值,在其作用下,便可使回流退去,空腔恢复,保证一定的通气量。这对类似工程掺气设施的合理设计有十分重要的参考意义。

延河流域水土保持措施减蚀效应分析

利用延河流域35个雨量站50多年的日降雨、数字高程模型、土壤类型图、土地利用图和植被覆盖图、水土保持措施调查数据,结合黄土高原的区域特征,运用CSLE,在ArcGIS的支持下分别计算研究区1986、1997和2006年土壤侵蚀量,以1986年的水土保持措施实施情况作为基期水平,模拟1997、2006年在水土保持基期水平情景下的土壤侵蚀量,对比分析水土保持措施变化对土壤侵蚀量的影响。结果表明:以1986年作为基期,新增水土保持措施在1997年减少土壤侵蚀量96万t,在2006年减少土壤侵蚀量628万t;考虑2006年降雨特征不同于研究区多年降雨特征,按照2006年降雨特征计算,则新增水土保持措施在2006年减少土壤侵蚀量140万t。研究结果可为延河流域水土保持效益评价、水土流失治理和生态建设提供参考。

水土流失区淤地坝的拦泥减蚀作用及发展前景

淤地坝是水土流失地区拦泥、减蚀、增产的措施，不论从单坝、小流域、支流和全流域来看，其拦泥减蚀作用都非常显著。在无定河流域每公顷坝地平均拦泥５７１５０ｍ３，淤地坝的拦泥量约占水保总拦泥量的４０％～８０％。淤地坝的发展前景是建设坝系相对稳定，在暴雨频率为１．０％～０．５％时，坝地水深不大于０．８ｍ，淹水时间小于７昼夜，如达到此条件，淤地坝即可长期起拦泥减蚀增产的作用，因此坝系相对稳定是沟道发展淤地坝的最终目标，是淤地坝发展的必然结果。

三峡库区坡耕地有限顺坡耕作模式及减蚀效应

有限顺坡耕作坡耕地地块坡长因坡度而异,可依据细沟侵蚀发生临界确定,在野外调查和实验基础上提出了有限顺坡耕作地块坡长推荐值。研究表明,较无措施坡耕地而言,采取水平沟、埂坎和地埂植物篱等措施的坡耕地减蚀效益分别达到63%、77%和94%,具有显著的理水保土作用。同时,有限顺坡耕作模式具有成本低,高效实用,操作简单方便,农民易于接受等优点,适合在三峡库区推广。

弧形闸门突扩跌坎式通气减蚀研究进展综述

偏心铰弧形闸门门座结构特殊 ,所处水流情况复杂 ,实际运行中大多数是成功的 ,但也有少数发生空蚀破坏。应找出发生空蚀破坏的原因 ,并提出改善措施 ,使工程应用建立在可靠的基础上。

大朝山水电站台阶溢流坝掺气减蚀问题的研究

根据大朝山水电站表孔减压模型试验资料,结合原型观测有关资料,对台阶溢流坝掺气减蚀的有关问题进行了分析研究。结果表明,利用堰面带小挑坎的宽尾墩过流形式,可以解决台阶面大单宽过流掺气减蚀问题;同时也发现,由于缩尺效应问题的影响,现有减压试验方法和理论已不适应小比尺掺气水流的减蚀问题研究。

泄洪洞反弧段上游掺气坎对反弧段下游侧墙的减蚀作用

通过对龙抬头明流泄洪洞反弧末端下游易蚀原因的总结分析,指出在设计掺气坎时应重视反弧段下游附近边墙的掺气防护。通过大比尺模型试验,对能否通过增加反弧段上游掺气坎的掺气能力达到对反弧段下游侧墙的减蚀目的的问题进行了研究,试验表明:增加反弧段前掺气坎的掺气能力,虽然能在一定程度上改善反弧段下游边墙的掺气效果,并减小边墙清水区范围,但反弧段前掺气坎的掺气能力即使较大时,也难以完全消除边墙清水区,该措施难以可靠地解决反弧段下游边墙的空蚀问题。

掺气减蚀研究的新方向

利用针式掺气流速仪测量掺气浓度场、流速场,气泡尺寸及其概率分布的研究成果表明,原型水流韦伯数高,形成微小气泡的能力比模型强,气泡上浮慢,接近底部的小尺寸气泡概率及掺气浓度比模型大.0.2mm或0.5mm以下的微小气泡可能在掺气减蚀中起着主要作用.完善掺气检测仪器,加强掺气水流中气泡尺寸及其概率分布的观测,比较不同气泡尺寸的掺气减蚀作用,建立多级气泡尺寸的掺气水流数学模型,是今后掺气减蚀研究的新方向.