降雨和蒸发对土质边坡稳定性的影响

降雨入渗降低边坡的稳定性,蒸发增加边坡的稳定性,降雨和蒸发对边坡稳定性的定量研究是很有意义的。采用蒸发和降雨模型对边坡进行非饱和-非稳定渗流分析,用总凝聚力表示的Bishop极限平衡法计算边坡安全系数。采用数值方法对算例土质边坡进行了研究,得到了孔隙水压力随时间变化的关系、边坡安全系数随时间变化的关系。结果显示:土体中孔隙水压力与天气条件、边坡安全系数与天气条件之间存在滞后关系;降雨和蒸发对边坡的表层滑动稳定性影响非常大,对深层滑动稳定性影响相对较小;降雨过程中边坡的临界滑动面由较深位置向较浅位置转变,蒸发过程则相反。

土壤水-汽-热耦合运移的数值模拟研究与验证

土壤水是自然界水分循环的重要组成部分,在研究土壤水分运移中考虑热量的影响能够提高模拟的精度并反映真实的物理过程。基于土壤水-汽-热耦合运移方程建立土壤含水率和温度的数值模拟模型,通过对VG模型的经验拟合参数n和α、土壤残余含水率θ_r、饱和含水率θ_s的率定使模拟结果得到优化;将修改后的参数作为模型的基本参数,连同气象资料,边界条件输入到模型中模拟土壤中含水率、温度的变化过程。结果表明:降雨阶段含水率和温度的模拟效果优于蒸发阶段,降雨阶段含水率、温度模拟精度都"比较好"或"很好",只有3 cm处的表层土壤含水率模拟精度为"一般"(相对均方根误差RRMSE为21.99%),这是由于表层土壤的质地不均匀所致。蒸发阶段含水率和温度在大部分深度模拟精度"很好",只有在深层(28及48 cm处)的温度模拟精度为"一般"(RRMSE为21.18%及22.92%),原因应该是土柱下部会受环境温度显著影响所致。本研究可以应用于水文循环的模拟中,可以提高下渗过程的模拟精度。