裂隙及强降雨入渗对堆积体滑坡渗流场及稳定性的影响

降雨入渗导致滑坡地下水位以上的非饱和区水压力暂时升高,坡体基质吸力减小,抗剪强度降低;同时,滑坡内的裂缝又为雨水下渗提供快速通道,雨季强降雨将在坡体裂隙较发育的部位汇集形成暂态水源,连续补给产生高孔隙动水压力,并导致深层滑坡的地下水位上升。这种瞬态的地下水运动及暂态附加水荷载成为非饱和边坡在雨季失稳的控制因素。以某大型堆积体滑坡为研究对象,采用土体饱和—非饱和渗流理论和有限差分方法,研究强降雨在坡体的裂缝末端形成的暂态水源对滑坡渗流场和地下水位的影响机制,通过强度折减方法计算暂态补给水对滑坡稳定性带来的不利影响。这些研究可为堆积体滑坡的预防和排水治理设计提供科学依据。

科尔沁沙地樟子松人工林土壤水分动态及其对降雨的响应

在科尔沁沙地采用“两行一带”种植模式低密度栽培樟子松进行生态修复后,林地土壤水分动态及其对降雨的响应影响了同类型地区是否可以持续使用樟子松进行生态修复。为了研究科尔沁沙地南缘植被修复后土壤水分动态特征,本研究综合运用原位观测、数值模拟的方法,基于土壤水分实测数据校正Hydrus-1D模型,探究降雨-土壤水分响应关系。结果表明:(1)樟子松人工林显著改变了地区水分分布,裸沙地2.0 m处深层渗漏量占降雨量的44.16%,而樟子松林地深层渗漏量仅占降雨量的0.7%。(2)监测期内,0.4 m深度以下土壤水分对小雨无响应,土壤水分对中雨的响应深度可达1.0 m,对大雨和暴雨的响应深度涉及整个观测剖面。随着土壤深度的增加,水分波动幅度呈现减小的趋势。(3)降雨量和深度较浅的土壤体积含水量之间存在较强的相关关系,周期为周、半月的累计降雨量与各层土壤体积含水量显著相关;降雨量大于50 mm时,能保证对2.0 m处土壤水分的补给。(4)模型的决定系数范围在0.61~0.85,均方根误差范围在0.0061~0.0096 cm^(3)·cm^(-3),能较好地模拟研究区土壤水分的动态变化特征,且深层模拟精度高于浅层。研究结果对科尔沁沙地雨养型植被造林、生态恢复和水资源管理具有重要的意义。

河北平原典型小流域降雨入渗补给规律研究

准确计算降雨入渗补给量是评价平原区地下水资源量的基础,传统的年补给系数法未考虑降雨特征、土壤墒情等因素影响,导致评价结果精度不高。本研究以河北平原下博和沧县运西两个典型小流域为例,采用动态分析法研究次降雨的入渗补给过程。结果显示以7 d为时间间隔适合作为划分次降雨的标准,次降雨量加土壤含水量(P+SW)与降雨入渗补给量(Pr)相关性最好,优于次降雨量(P)和次降雨量加前期雨量(P+Pa);动态分析法计算的降雨入渗补给量较传统降雨入渗系数法,精度提高22%~40%,且年补给系数法高估了河北平原区的年地下水补给量。本研究为河北中东部平原准确评价降雨入渗补给量提供了技术参考,对支撑区域的地下水合理开发利用及地下水超采综合治理具有较强的科学和实践意义。

流动沙丘水分深层入渗量与降雨的关系

为分析流动沙丘水分深层入渗与降雨的关系,采用YWB-01型水分深层渗漏记录仪,运用土壤水动力学原理,研究了毛乌素沙地流动沙丘降雨入渗水分传递过程及地表以下150 cm深度入渗补给特征。结果表明：流动沙丘深层土壤水分来源主要为降雨入渗,2010年入渗补给量为141.4 mm,2011年为355.8 mm,分别占同期降雨量的55.1%和68.2%。深层入渗主要补给期为5—11月,期间补给量占全年总量的95%。当土壤水分条件保持在田间持水量范围之内时,降雨过程对土壤150 cm深度的补给作用主要受降雨量和降雨强度的影响,入渗量与降雨量呈极显著正相关（P〈0.01）,降雨通常在30~48 h后渗透补给到150 cm深层土壤,入渗补给速率在前3~5 h呈快速上升趋势,3~8 h左右达到最大值,此后缓慢下降,整个入渗补给过程可以持续96 h以上。

基于HYDRUS的三舟溪滑坡降雨入渗规律研究

以三舟溪滑坡为例,运用HYDRUS-1D模拟软件,对由于降雨影响造成滑坡土壤不饱和区的土壤水运动进行模拟计算,为滑坡体降雨入渗规律研究提供参考依据。将模拟计算结果与实际监测结果进行对比,发现在考虑降雨影响下,评价滑坡体降雨入渗规律采用Hydrus-1D是可靠的。受降雨特征和初始含水率的影响,降雨对地下水位的影响存在滞后作用,5月25日和5月29日降雨期间,湿润锋到达模型底部所用的时间分别为6 h、19.2 h。

Elman神经网络在平原区降水入渗补给预测中的应用

在概括性地介绍了Elman神经网络的基本原理的基础上,以吉林省中部某平原区降水入渗补给的多年动态变化为例,建立了5-7-1结构的Elman神经网络动态预测模型。模型的检验结果表明,该模型的预测精度较高且能够反映该地区降水入渗补给的周期性变化特征。借此说明Elman神经网络在降雨入渗补给的多年动态变化预测中具有一定的实用价值,为Elman网络在其他领域的动态模拟应用提供参考。

降雨灌溉入渗条件下土壤水分运动的数值模拟

根据中科院栾城农业生态系统综合试验站和栾城县气象站的常规观测资料,运用SWAP软件对太行山山前平原-河北省栾城县田间土壤水分运动进行了数值模拟。从土壤含水量及土水势等方面,初步分析了降雨入渗补给条件下土壤水分运动的规律,运用实际观测资料与数值模拟结果进行了初步分析,论述了降雨与土壤水、地下水之间的转换关系。通过分析和讨论,探求了大埋深条件下降雨入渗过程,初步揭示了降雨入渗对地下水位变化的影响。

库水位涨落和降雨入渗作用下岸坡中浸润线的计算

对岸坡进行稳定性分析时,需要确定库水位升降和降雨联合作用下岸坡中浸润线的位置,为此以均质土坡为地质模型,考虑在库水位升降与降雨入渗联合作用下岸坡中的非稳定渗流计算,推得库水位升降和降雨联合作用时岸坡中浸润线的计算公式;通过计算得到浸润线的动态变化规律以及压力传导系数、库水位升降速度和降雨强度对浸润线的影响,为库水位变化和降雨条件下岸坡的稳定性分析提供了依据。

滞后补给权函数——降雨补给潜水滞后性处理方法

本文分析了当前数值模型中处理降雨入渗补给潜水方法中存在的问题，提出一种能刻画滞后补给且使用方便的方法——滞后补给权函数法。

降雨入渗补给下的滑坡潜水面近似解析解浅析

近年来,伴随着极端气候的不断出现,强降雨引发的地质灾害逐渐增多。大气降雨的入渗一方面改变了岩土体的物理力学性质,另一方面,随着降雨的进一步进行和包气带内土中所含水分进一步下渗,大气降雨将补给在相对隔水的滑带处形成的潜水面。论文从渗流基本原理出发,采用稳定渗流情况下的潜水面作为非稳定渗流的初始值,推导出降雨入渗下潜水面的解析解,然后对近似解析解的误差做定量分析,阐述近似解析解在滑坡等地质灾害的潜水位求解过程中的适用性,可用于指导受大气降雨补给潜水面的滑坡浸润线的求解,便于分析大气降雨产生的直接影响。

运城市地下水咸化趋势预测——准三维数值模拟方法

开采地下水引起运城市盐湖、硝池高矿化水倒补给而咸化地下水,是运城市一个严重的水环境问题。本文根据运城市的复杂水文地质条件,建立了一个“非均质五层结构越流系统准三维非稳定流”的数学模型,该模型突出考虑:(1)弱透水层由于水头升降而储水或释水;(2)降雨入渗补给潜水的滞后效应;(3)蒸发强度随潜水面埋藏深度、包气带岩性和植物生长变化而变化的特征,该非线性复杂的数学模型采用有限单元数值法求解,利用所建立的模型模拟并选定较优的三种方案,预测实施十年(1990年～1999年)地下水的咸化趋势并作出定量评价。

潜水的降雨入渗补给模型研究

根据土水势能原理,在试验、监测资料基础上,建立活塞武、扩散式两种入渗补给模型和单一入渗、单一蒸发及入渗蒸发三个子模型,与此相应地建立了积水模型法,表面通量法,毛细带上缘通量法和零通量面法的数学模型,描述入渗补给的时、空变化过程,计算降雨入渗补给量,从土水势能观点提出降雨入渗补给的物理机制,并在实际应用中得到了证实。

农田排水条件下降雨补给与地下水埋深关系的试验研究

以室内一维土柱试验和室外水平衡小区观测资料为基础 ,对农田排水条件下降雨入渗补给与地下水埋深关系进行了分析 ,根据降雨、蒸发与地下水埋深关系相似的规律 ,仿照国内外排水计算中较为广泛应用的阿维里扬诺夫经验公式的结构形式 ,建立起降雨入渗补给与地下水埋深的关系 ,并采用室内外试验资料对该关系式进行了验证。

年平均降雨入渗补给对滨海含水层系统水位波动影响的解析研究

降雨入渗补给是影响滨海含水层系统水位波动的主要因素之一.本文建立了一个较为一般的滨海含水层系统模型.模型中不仅考虑了年平均降雨入渗补给对含水层系统水位波动的影响,同时也考虑了潜水含水层中地下水的波动及其通过半透层对承压含水层的越流补给.利用解析法分析了降雨入渗补给对潜水水位、承压水头和地下水海底排泄量的影响.

不同土地利用/覆被条件下松嫩盆地降水入渗补给量研究

土地利用／覆被条件是降水入渗补给量的主要影响因素，近10年来松嫩盆地土地利用／覆被变化显著。本次研究采WetSpass模型计算土地利用／覆被条件不同对降水入渗补给量的影响。定性分析不同土地利用／覆被类型的转化对降水入渗补给量的影响，并计算1995-2005这10年间，松嫩盆地的土地利用／覆被条件变化对其年均降水入渗补给量的影响。

黄土高原半干旱区降雨入渗试验研究

黄土高原地区地下水资源缺乏,降雨是土壤水的唯一补给来源。为研究降雨补给地下水过程,在黄土丘陵半干旱区的米脂试验站,对野外10 m土柱土壤水分进行了定位观测,分析自然降雨下土壤水分入渗深度和补给量。结果表明:自动监测显示单次降雨量为5.2 mm(小雨)时,11 h后入渗达到最大深度0.3 m,此深度以下几乎没有变化;单次降雨量为15.8 mm(中雨)时,4 d内影响深度可达0.6 m;单次降雨量为33.6 mm(大雨)时,8 d内1.2 m处土壤含水量增长明显,1.4 m以下没有变化。水分循环主要在0.8 m以内的蒸发带,该层土壤水分易被蒸发,0.8 m以下随着深度增加,土体含水率变化逐渐滞后,增幅逐渐减小。受多种因素影响,入渗过程持续时间不一。覆盖处理观测期土壤水分补给量显示:覆膜>石子>树枝>裸地,补给量与降雨量呈线性关系,覆膜补给量上升最大。

基于稳定同位素的土壤水分运动特征

土壤水分受降雨和地下水的共同补给作用，是陆地水循环的重要环节。通过模拟试验，结合土壤水同位素特征，以黄土高原黄绵土为研究对象，研究降雨入渗和地下水补给方式下土壤水分的运移变化特点。结果表明：土壤体积含水量随时间的延长而增大，最终趋于稳定，土壤水分的运移有明显滞后效应；土壤水氢同位素受补给水源、交换}昆合以及蒸发的影响，随时间的延长，补给水源的影响逐渐减弱，水分的交换混合和蒸发作用逐渐显现，土壤水最终达到动态平衡状态；两种补给条件下，土壤水运移方式均为活塞式推进，降雨入渗方式土壤水δD随土层深度的增加先减小后增大最终趋于稳定，表层0～5cm土壤水由于蒸发富集重同位素，5～20cm土壤水滞留时间最长，保水能力最强，地下水补给方式下土壤水δD随土层深度的增加而减小，上层土壤水δD由于蒸发富集重同位素，下层受地下水补给影响贫化；两种补给方式下土壤水δD与δ^18O有良好线性关系，降雨入渗方式土壤水蒸发分馏作用大于地下水补给方式，地下水补给具有较好的保水效果。

基于MODFLOW-CFP的岩溶水模型降雨非线性入渗补给研究——以湖南省香花岭地区为例

利用MODFLOW-CFP建立湖南省香花岭渗流-管道流耦合模型,并使用降雨量系数法实现非线性入渗过程,以探讨此方法在模型中的适用性。通过人工试错反演参数,得出6个不同降雨强度区间的降雨量系数;非线性入渗处理后,地下河流量模拟结果的纳什系数提高至0.91。结果表明:降雨量系数法可使该模型更好地模拟地下河流量变化,此方法也适用于一些岩溶小流域的数值模拟工作。

季节性降雨入渗补给对滨海含水层系统水位波动影响的解析研究

降雨入渗补给是影响滨海含水层系统水位波动的主要因素之一,本文在文[1]的基础上,利用解析法进一步考虑了季节性降雨补给对滨海含水层系统水位波动的影响,文章同时也考虑了潜水含水层中地下水的波动及其通过半透层对承压含水层的越流补给.