长江中下游岸坡单元体的水力侵蚀室内试验研究

水作用下长江中下游岸坡正在面临严峻的崩岸破坏。为探究岸坡土体的水力侵蚀特性,进行单元体单面浸水湿化-崩解试验与侧向冲刷水毁室内试验,通过分析冲刷沟形态、测量单元体质量、探究侧向冲刷深度和高度变化规律,研究根系和格栅植被面层对单元体侵蚀破坏的影响,分析运用乔木根系联合格栅植被面层对岸坡进行防冲的可行性。试验结果表明:湿化-崩解与侧向冲刷二者共同作用,引起和加剧岸坡土体的淘蚀破坏。随着水深、流速及冲刷时间的增加,单元体侧向冲刷深度与冲刷高度一直增加;在本实验较小的单元体尺寸下,较粗的乔木模拟根系对于减小单元体冲蚀破坏程度的作用有限,其根土间隙优先流效应在一定程度上反而增加侧向冲刷深度;根系对黏性土的牵拉锚固作用明显强于粉土质砂,能够延缓上部土体的崩塌;设置格栅植被面层后,可有效减小单元体侧向冲刷深度,抗冲效果显著,研究结果可为生态护岸技术研发和应用提供借鉴。

广域电磁法在涉水区域的对比试验研究

地热资源勘查区可能被水域覆盖,应用广域电磁法进行探测时,电极布设不当会导致测量数据质量差、可靠性低,进而影响探测效果。以武汉某涉水区域为研究区,开展广域电磁法应用试验,通过陆域铜电极直埋测量数据和水域不同电极不同布设方式下测量数据的对比研究,提出涉水区域布设电极的有效方法和建议。结果表明,在涉水区域采用与陆域测量相同的电极,使用PVC护管加强隔水,将电极埋入水下湿土层,可以测出有效的电场数据。研究成果可为广域电磁法及其他物探方法在涉水区域的应用提供参考。

干湿交替下干热河谷冲沟不同土层的抗侵蚀性研究

为研究"旱季高温干燥、雨季降水集中且多暴雨"的干湿交替作用对冲沟形成过程的影响,选择干热河谷区典型发育的土层剖面(由上至下依次为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ层),采用干湿交替原位试验,选取土体抗剪强度、抗冲系数以及崩解性指标,分析不同土层抗侵蚀的特性及差异。研究结果表明:各土层抗剪强度差异明显,其中Ⅳ层和Ⅴ层抗剪强度较大;内摩擦角随干湿交替次数增多呈波动不定趋势而粘聚力则呈显著负相关关系;各土层抗冲性差异明显,其中Ⅲ层和Ⅵ层抗冲性较小;抗冲性随干湿交替次数增多而增大、剥蚀率则随干湿交替次数增多呈波动减小趋势;各土层平均崩解速度与干湿交替次数呈显著线性相关,Ⅲ层和Ⅵ层较大、Ⅳ层和Ⅴ层较小、Ⅰ层和Ⅱ层介于二者之间。各土层具有"软硬岩层相间"的发育特征,其抗蚀性在垂直方向大致呈现"减小—增大—减小"的趋势,该研究从土壤侵蚀的角度在一定程度上揭示了冲沟发展过程。

地下滴灌湿润比计算方法探讨

最近几年地下滴灌在国内推广迅速,但其工程设计仍按地表滴灌模式进行,一定程度上阻碍了其应用。湿润比是微灌系统设计的重要参数之一,在前人研究的基础上,对地下滴灌湿润比计算方法进行了理论推导,给出了理论计算公式,并进行了相关误差分析。认为：地下滴灌湿润比计算公式与地表滴灌类似,但与计划湿润深度、灌水器埋深等参数相关;继续使用地表滴灌湿润比计算公式会产生误差,误差大小与计划湿润深度和湿润体形状密切相关;只有在一定取值范围内才可继续沿用20~30 cm深处土层的湿润面积来计算湿润比。

层状土壤指流实验研究

为了解层状土条件下指流平均推进速度与上层土壤性状的关系,分别以西北地区三种典型土壤(西峰土、榆林土、新疆沙土)为上层土、粗沙为下层土,在室内进行充分供水条件下层状土壤指流实验。实验结果表明,上层土的饱和导水率决定了下层沙土中指流的平均推进速度,且上层土的饱和导水率与指流平均速度呈线性关系。该结论对指流特征预测具有重要参考意义。

季节冻土区高铁路基保温层稳定作用研究

针对西宁至成都高铁若尔盖湿地段路基工程,基于传热方程、水分迁移方程与力场平衡方程建立季节冻土区高铁路基冻胀的水热力耦合模型,对比分析普通路基和保温路基的温度、水分和位移特征差异。结果表明:保温层有效降低路基的冻胀量,同时减小左右路肩的冻胀量差;保温路基与普通路基的总含水量分布相似,由于保温层将冻结锋面完全阻止在保温层内,其冻深远小于普通路基。

降雨条件下分层土壤入渗特性

通过室内模拟降雨入渗试验,研究了粘土、壤土和沙土3种土壤不同分层组合方式对土壤入渗特性的影响。结果表明:垂直入渗条件下,分层土壤入渗特征由土壤分层组合方式决定;分层土壤累计入渗量与湿润锋距离呈线性相关关系;分层土壤入渗过程中,当粗沙覆盖细沙且降雨强度大于下层细沙土稳定入渗率时,湿润锋以上剖面可以达到或接近饱和,当细沙覆盖粗沙且降雨强度大于细沙土稳定入渗率时,湿润锋剖面中,除细沙土部分剖面达到饱和,其余粗沙土剖面无法达到饱和,且其饱和程度和下层粗沙土土壤持水能力有关。

微重力滴灌层状土壤入渗特性及湿润模式研究

本试验以层状土壤结构为研究对象,对微压小流量滴灌条件下点源入渗特性规律进行了室内试验,设置均质壤土、上壤下砂结构和上砂下壤结构层状土壤3个处理,对其湿润模式,湿润体在径向、垂向湿润距离与时间的变化特征及湿润锋随时间的变化特性进行分析,结果显示两种层状都具有减渗功能,湿润锋随时间的变化规律符合幂函数关系,研究结果对于层状土壤湿润体预报,准确模拟层状土壤介质中的水分和溶质运动过程有重要意义。

不同质地和夹层位置对层状土入渗规律的影响

为了对比夹层位置和土壤质地变化对层状土入渗特征的影响,选用2种土壤、设置3个夹层位置进行了积水入渗试验.结果表明:在夹层位置为距土表5～10,10～15和20～25 cm这3种情况下,湿润锋到达土层界面的时间和相应的累积入渗量随夹层位置和夹层土壤质地的差异而有所不同.夹层的层位越靠上,湿润锋到达夹层分界线所需要的时间越短,相应的累积入渗量越小.距土表10～15 cm的夹层位置减渗效果最好;夹砂层位置越深,其对入渗率的改变程度越明显,入渗率曲线整体抬高.累积入渗量及湿润锋在水分进入夹层界面前随时间延长而非线性递增,而在水分进入层界面之后趋于线性变化,两者之间具有概化的线性关系,且其线性关系随夹层位置的变化而不同.层状土的土壤含水率分布具有不连续性,同时还受夹层土壤质地的影响.总体上,夹层位置变化对不同质地层状土的入渗有明显影响.

基于层次分析和变异系数法的土壤含水率计算

土壤墒情实时监测是开展作物实时灌溉预报的重要前提,而根区土壤含水率精确数值的获取对提高实时灌溉预报的精度具有重要意义。采用层次分析和变异系数法组合赋权的方法计算了冬小麦计划湿润层内各土层土壤含水率的权重,并应用在郑州地区不同水分处理的冬小麦实时灌溉模型中。结果表明:组合赋权计算的日土壤含水率和灌水总量更符合试验区冬小麦自身生长规律和节水灌溉要求。通过组合赋权计算的日土壤含水率具有较高的准确性,可为冬小麦实时灌溉预报提供良好的基础数据支持。

基于RZWQM模型的石羊河流域春小麦灌溉制度优化

为探讨石羊河流域春小麦适宜灌水上限及不同生育期计划湿润层深度,在该地区开展田间试验。利用田间试验资料对RZWQM(root zone water quality model)模型进行率定和验证,并应用模型模拟了灌水上限及不同生育阶段计划湿润层深度对春小麦籽粒产量、灌水量、籽粒灌溉水利用效率及灌水次数的影响。结果表明:不同灌水处理间产量差异较小,但所需灌水量有较大差异,存在节水空间;灌水上限对于灌水量的影响要远远大于对产量的影响,灌水上限的降低会增加灌水次数,从而提高小麦产量;适宜的计划湿润层深度可以保证灌溉水尽可能多的分布于根系吸收范围内,避免浪费,达到节水目的;试验证明,通过调控灌水上限和各生育期计划湿润层深度可以达到节水增产的目的。综合考虑各控制因素对产量、所需灌水量及籽粒灌溉水利用效率的影响,建议该地区春小麦灌溉制度为:灌水上限选择80%田间持水量,苗期计划湿润层深度为30 cm,拔节期计划湿润层深度为60 cm,抽穗期计划湿润层深度为50 cm,灌浆期计划湿润层深度为70 cm。

实时灌溉模型中作物根区土壤含水率计算方法及应用

为了改进作物实时灌溉模型中土壤墒情的取值方法、提高实时灌溉预报的精度,针对已有研究模型中土壤墒情的取值方法不符合作物生长规律的问题,在充分考虑冬小麦根系随土壤深度分布规律和吸收水分特点的情况下,采用变异系数法计算了冬小麦计划湿润层内各土层土壤含水率的权重,并应用在郑州地区不同水分处理的冬小麦实时灌溉模型中。结果表明,权重法计算的日土壤含水率和灌水总量更符合试验区冬小麦生长规律和灌溉定额标准。

植被客土层对黄土边坡降雨入渗影响试验研究

降雨入渗使得非饱和土边坡内含水量增大,进而使土的抗剪强度降低,这是降雨诱发浅层边坡失稳的重要原因之一。在适用于黄土地区的Green-Ampt入渗模型的基础上提出了考虑客土层的入渗模型,并分析了客土对入渗性能的影响。结果表明:客土配比对湿润锋深度和累积入渗量均有较大影响;客土渗透系数对湿润锋深度和累积入渗量都有明显影响,而客土饱和体积含水量只对累积入渗量有较小影响;在模型分析的基础上提出了客土配比所满足的条件。

根区土壤水分垂向调控对春小麦水分利用的影响研究

为缓解干旱区水资源短缺,提高作物的水分利用效率,以武威地区春小麦为研究对象,通过控制不同生育期计划湿润层深度来实现根区土壤水分的垂向调节,研究根区土壤水分垂向调控对春小麦水分利用的影响。结果表明:通过控制不同生育期计划湿润层深度可以实现对根区土壤水分分布及作物根系分布的调控,也会对土壤水的吸收、利用造成较大影响。以灌溉水利用效率为衡量指标,来评价各处理节水效果,最优调控方案为:灌水下限为65%田间持水量,苗期计划湿润层深度为40cm,拔节期计划湿润层深度为50cm,抽穗期至成熟期的计划湿润层深度为60cm。

新疆戈壁地区大功率激电勘探接地电阻改善方法

在新疆戈壁地区年降雨量少,水分蒸发量大,地表长期处于干燥状态,易形成干燥薄层干质第四系堆积。物探大功率激电勘探需要较高电流,在干燥的地表处埋设电极接地电阻往往较大,给供电造成较大困难。为有效解决此类问题,实现大功率激电勘探的可行性,同时兼顾提高生产效率,在参考借鉴前人研究成果以及生产经验的基础上,总结并付诸应用了改善干燥薄层松散地表地区接地电阻的方法技术,即采用湿土掩埋多孔片状电极。该方法的应用,不仅解决了该类型地区电极供电问题,同时极大提高了生产效率,野外勘探数据质量也大幅提高,取得了较好的应用效果。

水温对滴灌土壤水分入渗特性的影响

为了解水温对滴灌土壤水分入渗特性的影响,通过室内滴灌入渗模拟试验,研究了滴灌条件下西安粉壤土在不同水温(4,20,30,40℃)时的水分入渗特性.结果表明:水平和垂直湿润锋运移距离均随着入渗时间的延长而增大,相同入渗历时,入渗水温越高,滴头流量越大,入渗的水量越多,湿润锋运移距离越大;分别建立了滴灌条件下不同温度水分入渗时水平和垂直湿润锋运移距离与入渗时间和水温的关系模型,其相关系数均大于0. 97.湿润体的平均含水量与入渗水温和时间密切相关,入渗水温越高,土体平均含水量越小;含水率等值线随着到滴头距离由近到远而从疏到密分布,离滴头越近,土壤含水率越高;随着入渗水温的不断升高,入渗到同一深度所需时间逐渐减小,对土层温度的影响越大,在入渗400 min内以土面至土面以下15 cm深度范围内的土温变化更为突出.结论可为发展滴灌技术提供参考依据.

柔性支护基坑雨后浅层滑坡成因及处理措施

根据基坑边坡失稳现场的观察,针对粘性土地域的柔性支护体系易于发生雨后浅层滑坡问题,通过粘性土遇水软化试验和边坡安全性计算程序,对造成事故的原因进行分析,证实土体开裂和浸水软化才是引发浅层滑坡的根本原因,提出了改变放坡坡率、坡顶防裂、防雨水浸渗等预防措施。

基于RS和GIS技术的区域农田灌溉量预报研究及应用

区域尺度上开展农田灌溉量预报需要考虑土壤、作物和大气的空间差异性。论文针对农田灌溉现状分别建立了需水量灌溉预报模型和土壤湿润层灌溉预报模型,并在预报模型中引入RS和GIS技术来考虑预报参数的空间差异性,初步实现了区域尺度上250 m分辨率网格化的农田灌溉量预报,并在北京地区冬小麦灌溉量预报中进行了应用。结果表明:北京地区2010年冬小麦6月灌浆期间和11月下旬越冬前冻水的预报灌溉量分别为375 m3/hm2和600 m3/hm2,均较现行农业生产中建议的灌溉量明显偏少,具有节水经济效益潜力。这些结果显示了RS和GIS技术在区域尺度上农田灌溉预报中的良好应用潜力,且预报结论和应用效果能达到较好统一。

下凹式绿地中垂直土壤夹砂层的侧向防渗效果研究

在测定某市土壤物理参数和分析降雨资料的基础上,以建筑物周围下凹式绿地为研究对象,利用HYDRUS-2D软件模拟分析下凹式绿地的渗水过程,探讨了厚度范围在30~60 cm、深度与建筑物基础相同的垂直土壤夹砂层在下凹式绿地中的侧向阻渗作用。结果表明,设置土壤夹砂层一侧,湿润锋运移距离平均减少59.1%,在夹砂层后的观测点含水量减少45.5%,可以使建筑物基础周围的黄土规避湿陷性危害。