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喀斯特溶槽岩-土界面优势流及其对土壤水分动态的影响 总被引：3，自引：0，他引：3
通过对两个典型溶槽剖面的野外入渗实验,结合对入渗锋面的红外成像和染色示踪,分析溶槽中土壤湿润锋运移受岩—土界面优势流、初始水分状态（干湿程度和不均匀分布）及植被根系的影响程度。其结果表明:岩—土界面优势流增加入渗锋面到达处的土壤含水率是溶槽中部的1.1～14.5倍,但岩—土界面优势流形成的侧向水势梯度可降低优势流锋面下移;初始入渗中表土湿润锋运移主要受植被根系大孔隙优势流的影响,岩—土界面优势流作用不显著,但随着入渗深度的加大,岩—土界面优势流侧向弥散对湿润锋运移和土壤水分的影响加强。 相似文献
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植被与斜坡非饱和带大空隙 总被引：4，自引：0，他引：4
在气候温湿的滑坡灾害易发区,根系通道、动物通道、干裂缝及团聚体间的结构性孔隙等大空隙普遍存在于斜坡非饱和带中。植被是控制大空隙形成、规模及寿命的决定性因素。除形成根系通道外,细小根系及与植被相关的菌丝还可网捕土体颗粒形成团聚体,而来自根系、枯枝落叶及真菌的腐殖化有机质不仅是重要的团聚体胶结物,也是打洞的土体动物的食物来源。枯枝落叶层是大空隙抵御环境因素扰动的重要屏障。大空隙系统可以显著优化地下水的补给环境,促进斜坡水循环,引起地下水径流模数持续增大及岩体综合质量的渐进性衰退。对于重要的工程高边坡,不宜植树种草;对发育次生植被的非稳定斜坡,可通过调整利用方式来遏制大空隙的发育。 相似文献
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大孔隙流是土壤优先流的一种,在植被发育区土壤大孔隙比较常见,对径流形成过程产生重要的影响。介绍了大孔隙流的研究方法,系统总结了近50年植被发育区土壤大孔隙对降雨入渗过程及径流形成过程的影响:从水分入渗的角度,大孔隙可以加快降雨入渗过程;由土壤大孔隙流与山坡产流的关系,大孔隙促进了边坡雨水的运动进而引起了快速产流;世界范围内的研究都表明土壤管流或大孔隙流是径流组分重要贡献者。 相似文献
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以云南昭通头寨植被发育斜坡土体为研究对象,结合CT扫描试验与数字图像处理技术实现了其三维大孔隙空间结构模型的重构。然后基于格子Boltzmann方法（LBM）的D3Q19模型,将固体土骨架视为渗流场边界,并设置反弹格式的边界条件模拟土骨架与水分间的相互作用,从细观角度研究了水在植被发育斜坡土体大孔隙中的渗流特性。研究结果表明：土体渗流过程中,在大孔隙纵向连通的通道内形成了优先流,且通道中的流速远超其他部位;而在封闭或者连通性差的大孔隙中导水率极小,流速几乎为0。土体中大孔隙通道内的流速由孔壁至通道中心逐渐增大,且流速与至通道中心的距离近似呈二次抛物线的分布特征。沿深度方向土体切片大孔隙率大的截面平均渗流流速Uz也较大,从整体变化趋势来看,截面大孔隙率与平均渗流流速有相似的变化规律,这充分说明植被发育斜坡土体内的大孔隙分布对土壤沿深度方向的渗流特性有重要影响。 相似文献
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降雨入渗对土坡稳定性影响分析 总被引：1，自引：2，他引：1
在饱和-非饱和渗流理论基础上,从降雨强度、前期降雨总量、不同的土坡坡度以及是否考虑植被护坡等方面对大气降雨条件下土坡的稳定性进行了探讨.分析结果表明,在土体饱和渗透系数一定的条件下,强降雨对土坡稳定系数影响显著;土坡越陡,降雨强度大小对土坡安全性影响就俞显突出;土坡表层植物根系的存在影响非饱和区渗流场分布,可以延缓非饱和区含水量的增大,土坡稳定系数得到提高. 相似文献
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三峡库区巫峡段高陡峡谷区地质环境脆弱,库岸滑坡分布密集,受库水位和降雨影响变形明显。以巫峡段干井子滑坡为例,基于有限元方法和非饱和土力学理论建立滑坡流-固耦合计算模型,考虑滑坡瞬态渗流引起的土骨架变形和渗透系数变化,将非饱和土强度理论和孔隙水压力分布应用到极限平衡法中,分析滑坡在库水位波动和降雨条件下的渗流、应力应变和稳定性变化规律。结果表明,干井子滑坡地下水位和稳定性受库水位波动的影响较大。降雨受斜坡地形因素控制很难直接入渗至滑体深部,在强降雨条件下滑坡整体稳定性变化较小,滑坡中后部易发生浅表层变形,模拟结果与野外实际调查情况一致。研究对库区地质灾害监测预警和防治工作有一定指导作用。 更多还原 相似文献
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受降雨作用,球状风化花岗岩类土质边坡的土-岩差异风化界面极易演化为优势渗流通道而发生渗流潜蚀,进而加速该类边坡的变形失稳,然而当前有关其渗流潜蚀作用特征、细颗粒迁移规律等的研究仍鲜见开展。基于多孔介质非饱和渗流理论,综合考虑细颗粒运移、潜蚀启动响应与非饱和渗流的耦合关系,提出一种可准确描述土-岩界面渗流潜蚀过程的数值计算框架。采用有限元方法,构建优势流作用下非饱和花岗岩残积土的渗流潜蚀模型,并以均质土柱的渗流潜蚀过程为参考,系统研究3种典型土-岩界面埋藏状态下的优势流潜蚀特性。结果表明：球状风化花岗岩类土质边坡的土-岩界面与基质渗透性存在高度差异性,湿润锋形成向下凹陷的渗透漏斗,且随着降雨的持续,湿润锋的凹陷程度愈发明显;细颗粒流失程度与土-岩界面的埋藏状态相关,其中下填土体工况的优势流潜蚀最为显著,其界面处甚至出现超孔隙水压力,最不利于该类边坡的稳定性。研究成果可为降雨条件下球状风化花岗岩类土质边坡稳定性的准确评价提供科学依据。 相似文献
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根系和裂隙对土体水力和力学特性影响数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
为探究根系和裂隙对土体水力及力学特性的影响,利用有限元软件计算降雨过程中裂隙和根土间隙对渗流场的影响,并以渗流计算结果为基础,分析降雨对根系固土作用的影响,采用分区强度折减法对降雨前后根?土复合体进行直剪试验模拟,同时考虑了侧根倾角的影响。结果表明,裂隙和根土间隙为雨水入渗提供优先通道,降雨影响深度随裂隙深度增加而增加;有根系时降雨影响深度由主根深度决定,侧根倾角对其影响较小,考虑根土间隙影响的降雨影响深度相较于无根系工况增加了93.3%;根系能显著提高土体的抗剪强度,相对于垂直主根方向的不同倾角,侧根增加土体抗剪强度由大至小依次为60o、45o、30o侧根和无根系;雨水入渗降低了土体强度,同时削弱了根系固土作用,使得降雨后根-土复合体抗剪强度大幅降低,是许多植被覆盖边坡仍发生浅层滑动原因之一。 相似文献
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雨水入渗对非饱和土坡稳定性影响的参数研究 总被引：57，自引：1，他引：56
很多国家和地区的斜坡失稳与雨水入渗有密切关系。通过参数分析研究可以深化对这种关系的认识和理解,因而对滑坡灾害的预测和预防有重要意义。针对香港地区一种典型非饱和土斜坡,用有限元法模拟雨水入渗引起的暂态渗流场,然后将计算得到的暂态孔隙水压力分布用于斜坡的极限平衡分析。计算中采用延伸的摩尔－库伦破坏准则以便考虑基质吸力对抗剪强度的贡献,研究了降雨特征、水文地质条件及坡面防渗处理等因素对暂态渗流场和斜坡安全因数的影响。数值模拟结果表明：降雨强度、降雨历时和雨型对暂态渗流场及斜坡稳定性有明显的影响;土体的渗透系数,尤其是渗透系数各向异性的影响特别显著;斜坡中相对隔水层的存在以及斜坡防渗护面的效果等因素的影响均不容忽视。 相似文献
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《岩土力学》2017,(12):3469-3474
进行垂直和水平动荷载下的大型振动台模型试验,研究地震作用下多年冻土缓倾角土层斜坡的地震响应、诱发滑坡破坏的主要影响因素及滑坡破坏的演化过程。结果表明,在土层坡度为8°缓斜坡振动台模型试验条件下,斜坡模型破坏后其水平方向自振频率降低较明显,而垂直方向无明显变化;坡体滑动是整体沿着冰-土界面软弱层进行的失稳滑动,沿斜面滑下的斜坡土体内部没有发生破坏;模型斜坡的峰值加速度(PGA)放大系数随着坡体高程增加而增大,破坏前坡面PGA放大系数无明显变化,破坏时和破坏后变化较明显,斜坡土体对水平方向地震波的加速度动力放大响应大于垂直方向,冰-土界面软弱层的加速度放大系数明显小于上部土体和下部冰体,在加速度达到一定数值时,冰-土界面的孔隙水压力会升高。斜坡冰-土软弱界面和超孔隙水压力升高是地震荷载下多年冻土区缓倾角土层斜坡滑动的主要内因。 相似文献
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为研究物质组成空间分布特征对降雨下碎石土斜坡变形破坏的影响,以不同成因碎石土斜坡的特点为依照,进行了4种物质组成空间分布的碎石土斜坡模型及1种均质斜坡模型试验。结果表明,物质组成空间分布特征对降雨下碎石土斜坡变形破坏所发挥的作用与降雨入渗方向和应力调整方向有重要关系。当土料变化方向与入渗方向大角度相交且与应力调整方向相同时,斜坡渗透性为土料各自的渗透性,斜坡力学性质偏向于组成土料力学性质的最大值。当土料变化方向与入渗方向相同且与应力调整方向大角度相交时,斜坡渗透性接近组成土料渗透性的最小值,斜坡变形破坏受控于其中的软弱土料。降雨下斜坡各处均发生变形,且变形向周围调整并产生影响。破裂面更易发于软弱土料中。该研究有助于斜坡灾害勘察、预测评价及防治向精细化方向发展。 相似文献
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Effect of structure and texture on infiltration flow pattern during flood irrigation 总被引：1，自引：0，他引：1
Understanding the flow pattern of water and solute in subsurface soils is critically important in the fields of agricultural and environmental sciences. Dye tracer tests using a flood irrigation of Brilliant Blue FCF solution (5 g l-1) and excavation method was performed to investigate the effect of texture and structure on the infiltration pattern at three different field soils developed from granite (GR), gneiss (GN) and limestone (LS). The GR soil showed a homogeneous matrix flow in the surface soil with weak, medium granular structure and a macropore flow along pegmatitic vein and plant root in C horizon. The surface horizon (A1) of GN soil with moderate, medium granular structure and many fine roots had matrix flow. The fingering occurred at the interfaces of sandy loam A horizon and loamy sand C horizon in GR soil and loam A1 horizon and sandy loam A2 horizon in GN soil. The LS soil with strong, coarse prismatic structure and the finest texture showed a macropore flow along cracks and had the deepest penetration of the dye tracer. The macropore (crack and vein), layer interface and plant root induced the preferential flow in the studied soils. 相似文献
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为了更好地了解干旱-半干旱区的植被类型及其演化规律,利用气相色谱仪对银川盆地冰沟剖面河湖相沉积物中的正构烷烃进行了检测,结果显示其正构烷烃碳数分布范围为C15~C34,奇碳优势明显,以C29或C31为主峰的单峰型为主,但少量样品也出现双峰型分布模式。通过对冰沟剖面正构烷烃分布特征、碳优势指数CPI和L/H（ΣC21-/ΣC22+）指标的详细分析得知其有机质来源以陆生高等植物占主导优势。结合年代数据、有机碳同位素、长链正构烷烃平均链长ACL和C33/(C33+C27)值重建出35.0ka以来银川盆地植被类型以 C3植物为主,并且C3和C4植物的相对比例变化主导受温度制约,而木本和草本植被的演化主要受控于水分条件。 相似文献
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Rainfall-induced landslides can cause loss of life and damage to property, infrastructure, and the environment. Rainfall patterns affect the pore-water pressure of unsaturated soil slopes, and are related to the slopes’ stability. Four rainfall patterns were chosen to represent natural rainfall patterns for an examination of rainfall infiltration into soil slopes using numerical models incorporating coupled water infiltration and deformation in unsaturated soils. Our analysis showed that rainfall patterns play a significant role in the distribution of the pore-water pressure in soil slopes, and influence the slope stability. The pore-water pressure profile of soil slopes and the factor of safety are affected by the ratio of rainfall intensity and the coefficient of permeability. The depth and shape of the shallow sliding plane of the landslide is closely related to the rainfall pattern; moreover, the results showed a correlation between the factor of safety of the slope and the rainfall intensity. This relationship can be described by a dimensionless rainfall intensity. The nonlinear relationship can be used to estimate the slope stability resulting from rainfall infiltration when the hydro-mechanical coupling in unsaturated soil slopes is considered. 相似文献
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A. O. Aweto Dr. 《GeoJournal》1985,10(4):409-415
The organic matter and nutrient contents of soils under four types of bush fallow in a part of the forest zone of SW Nigeria were analysed. The soils were formed from the same parent material of sandstone. The fallows studied were: 1) grass, 2) forb, 3) forb/woody and 4) woody fallows. The total nitrogen and organic matter contents and the cation exchange capacity values of soils under the forb/woody and woody fallow on the one hand were higher than those of the grass and forb fallow on the other. This is due to the greater age, biomass and greater capacity of the forb/woody and woody fallows to generate litter and to protect the soil against organic matter diminution through erosion and thermal decomposition. Of the four fallow types, the woody had the highest organic matter and nitrogen contents and cation exchange capacity. The fallows exert differential effects on soil mineral-nutrients. Compared to the woody fallow, there was a build-up of exchageable calcium in the topsoils of the grass and forb fallow. In contrast, there was a marked accumulation of exchageable sodium and potassium in the topsoils of the forb/woody and woody fallows. The woody and the grass or forb fallows appear to complement one another in restoring soil organic matter and nutrient content after cropping. It is suggested that the woody fallow should be alternated with grass or forb fallow in order to maintain the balance of soil nutrients over time. 相似文献
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鄂尔多斯盆地长73亚段的页岩层系有机质含量、矿物含量变化大,发育凝灰岩夹层,具有较强的非均质性,不同岩相的孔隙结构差异及主控因素尚不明确。综合多种分析技术手段,对鄂尔多斯盆地南部长73页岩层系的岩相进行系统划分,对比不同岩相的孔隙结构及物性差异,探讨其有效孔隙网络及主控因素。根据粒度、TOC和矿物成分将长73细粒岩分为8种岩相类型,其中高有机质硅质页岩、凝灰岩及高有机质黏土质页岩三种岩相所占比例较高。长73页岩中有机质丰度高(平均20.04%),类型以Ⅰ型为主,处于低熟到成熟阶段。储集空间根据产状可分为基质孔隙(粒间孔、粒内孔、晶间孔、特大溶蚀孔)、有机质相关孔隙(有机质孔、有机质边缘孔隙)、裂缝(构造缝、成岩缝、晶面裂缝、粒边缝)。各岩相等温吸附曲线特征以IV型为主,迟滞回线以H3型为主。宏孔是储集游离油的有效孔隙,储集性能受岩相、有机质含量及矿物组成控制。凝灰岩孔隙度、渗透率及宏孔比孔容最高,其次为高有机质硅质页岩和高有机质黏土质页岩,而低有机质页岩宏孔比孔容最小,介孔比孔容大。页岩中有机质、黄铁矿含量与宏孔比孔容呈正相关,凝灰岩中石英含量与宏孔比孔容也呈正相关。研究成果可为长73亚段页岩油甜点评价及预测提供地质依据。 相似文献
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Sediment macropores (with effective diameters larger than 100 μm) comprise 11% of the bulk sediment volume in a tidal freshwater wetland vegetated withPeltandra virginica. In order to determine effects of macroporous sediment structure on solute transport, we conducted a solute tracer experiment in the sediment. The effective transport volume (θeff, the volume of sediment through which solute was transported normalized to sediment bulk volume) was 0.15 cm3 cm?3, which is considerably smaller than the total pore space that is potentially available for transport (porosity of sediment is 0.63 cm3 cm?3). A mean transport time of 13 d was required to flush preferential flow paths inPeltandra hummocks; hydrologic turnover of the volumetrically dominant matrix pores (0.53 cm3 cm?3) was apparently much slower. Based on porewater sampler design and hydrological principles, we suggest that N2-purged tension solution samplers and diffusion equilibrators preferentially sample porewater from macropore and matrix domains, respectively. Dissolved ammonium and orthophosphate concentrations were three-fold higher in matrix pores compared to macropores, which is consistent with our finding that more rapid hydrological flushing occurred in macropores compared to matrix pores. Further evaluation of porewater sampler designs in macroporous sediment is needed to improve studies of hydrologic transport and biogeochemical cycling in wetlands. 相似文献