Effects of antecedent moisture and macroporosity on infiltration and water flow in frozen soil     

Freda Pittman  Aaron Mohammed  Edwin Cey 《水文研究》2020,34(3):795-809

Infiltration into frozen soil plays an important role in soil freeze–thaw and snowmelt-driven hydrological processes. To better understand the complex thermal energy and water transport mechanisms involved, the influence of antecedent moisture content and macroporosity on infiltration into frozen soil was investigated. Ponded infiltration experiments on frozen macroporous and non-macroporous soil columns revealed that dry macroporous soil produced infiltration rates reaching 10³ to 10⁴ mm day⁻¹, two to three orders of magnitude larger than dry non-macroporous soil. Results suggest that rapid infiltration and drainage were a result of preferential flow through initially air-filled macropores. Using recorded flow rates and measured macropore characteristics, calculations indicated that a combination of both saturated flow and unsaturated film flow likely occurred within macropores. Under wet conditions, regardless of the presence of macropores, infiltration was restricted by the slow thawing rate of pore ice, producing infiltration rates of 2.8 to 5.0 mm day⁻¹. Reduced preferential flow under wet conditions was attributed to a combination of soil swelling, due to smectite-rich clay (that reduced macropore volume), and pore ice blockage within macropores. In comparison, dry soil column experiments demonstrated that macropores provided conduits for water and thermal energy to bypass the frozen matrix during infiltration, reducing thaw rates compared with non-macroporous soils. Overall, results showed the dominant control of antecedent moisture content on the initiation, timing, and magnitude of infiltration and flow in frozen macroporous soils, as well as the important role of macropore connectivity. The study provides an important data set that can aid the development of hydrological models that consider the interacting effects of soil freeze–thaw and preferential flow on snowmelt partitioning in cold regions.  相似文献   

基于MATLAB的铁路路基沉降预测优化方法     

刘鹏鹏  李仲勤 《北京测绘》2020,(4):580-583

高速铁路路基的工后沉降严重影响着行车安全。在已有的预测模型中,所采用的初始数据往往不能满足等时间周期采集,而且还会伴随着一系列不可避免的观测误差,模型本身的误差累计,不能进行长期预测。文中利用最小二乘原理对初始值进行拟合改进,采用Lagrange插值方法将非等间隔序列转为等间隔序列,并基于新陈更替GM(1,1)模型利用MATLAB建立沉降预测模型;在此基础上,提出对模型残差进行GM改正以提高模型精度的方法。研究表明,通过对初始值序列改正后的模型具有较好的适应性,优化改进后的模型预测误差小,预测精度优于新陈更替GM(1,1)模型。  相似文献   

冻融循环对土体强度变形参数的影响          下载免费PDF全文

张渭军 《探矿工程》2020,47(6):86-91

在寒区工程建设中，冻融循环会引起土强度和变形特性发生改变。为了研究多次冻融循环后土的强度和变形参数的变化量，本文以冻融和非冻融的粉质粘土饱和试样为研究对象，通过固结排水三轴剪切试验、三轴等向压缩试验和弹性模量试验，比较了冻融循环对土样强度参数和变形参数的影响。试验结果显示：冻融和非冻融试样的应力—应变关系曲线均呈应变硬化型，对于原状试样冻融作用破坏了其结构性；冻融作用导致土体强度的降低，主要体现在粘聚力的降低，约降低了55.6%；冻融循环对变形参数有明显的影响，其中最明显的是弹性模量的降低，降低了31.2%。该研究结论可为工程冻害处理提供参考，也可为相关研究的数值计算提供试验参数。  相似文献   

一种基于GA-BP-MC神经网络的高铁桥墩沉降预测模型     

冯绍权  花向红  陶武勇  宣伟  吴伟  续东 《测绘通报》2019,(7):50-53,82

提出一种基于马尔科夫链修正的遗传BP神经网络预测模型（GA-BP-MC），利用遗传算法的全局寻优能力初始化BP神经网络权值和阈值，初步建立GA-BP神经网络预测模型，结合马尔科夫链的无后效性修正模型预测值，形成高精度GA-BP-MC神经网络变形预测模型。结合高铁桥墩沉降数据，分别与BP神经网络、GA-BP神经网络预测模型进行对比，结果表明，该预测模型精度最高。  相似文献   

汾河流域城乡聚落体系发展潜能测度及空间模式探究   总被引：1，自引：1，他引：0  

侯志华  刘敏  樊晓霞  贾宇平 《地理科学》2020,40(12):1978-1989

以11 188个自然聚落斑块为研究对象，基于场强模型，定量测度汾河流域城乡聚落体系发展潜能，借助GIS技术和地理探测器模型，分析其空间格局特征及驱动因素，进而探讨流域城乡融合发展空间模式。结果表明：① 城乡聚落斑块发展潜能差异显著，且空间分布极不均衡；纵向上中游流域高于下游流域高于上游流域，横向上河谷盆地区高于周边缓丘区高于两侧山丘区。② 聚落斑块发展潜能具有正向空间自相关性，高值斑块聚类显著；具有空间异质性特征且方向性明显，汾河主河道方向联动效应最强，空间联系最紧密；存在局域热点区，并呈现“主核–廊道–次核”的空间结构形态。③ 自然基础、社会经济发展水平和区位条件共同影响着城乡聚落体系发展潜质及空间结构形态；融合发展采取非均衡增长路径，市、县、镇、村全局考虑，构建“强化核心点–培育发展轴–扶持特色区–带动全流域”的逐层推进式空间发展模式。  相似文献   

利用InSAR数据的格尔木市地表沉降监测   总被引：1，自引：0，他引：1  

窦超  赵利江  张生鹏  刘雨鑫  马国宝 《测绘通报》2020,(10):123-126

InSAR及其相关技术在城市地面沉降监测中具有独特优势。本文采用2015年12月4日至2018年1月10日间的37景Sentinel-1卫星SAR影像数据，基于InSAR时间序列分析技术，对地处高原的格尔木市市区及其周边进行了地表形变监测。结果表明，基于相干性等指标共提取了252 889个相干点，每平方千米平均有501个相干点，后续经相干点分析计算后掩模去误差较大的点后，实际使用相干点252 035个；格尔木市及其周边郊区的整体沉降速率均在5 mm/a以内，未发现明显的沉降区域或大面积的沉降带，市区南部的沉降速率低于北部。  相似文献   

基于D-InSAR技术的金沙江地区滑坡形变监测与分析     

齐麟  孔祥意  袁鑫  姜岩 《测绘与空间地理信息》2020,(2):175-177,181

滑坡是发生在我国山区的主要地质灾害类型,金沙江地区由于地势较高、地形复杂、多云多雨的特点,给传统的滑坡监测增加了难度。合成孔径雷达差分干涉测量技术(Differential interferometry synthetic aperture radar,D-InSAR)已在滑坡地面沉降监测中得到了广泛应用。本文选取金沙江上游沿岸作为研究区域,基于2018年8月11日与9月28日的Sentinel-1A影像及SRTM1数据,利用GAMMA软件及D-InSAR技术监测到金沙江地区的地表形变,成功识别出金沙江右岸的一处滑坡灾害。研究结果显示,在此滑坡的坡顶部分出现了约2.5 cm的沉降,而在坡底部分由于崩塌物的累积,地面出现了约3 cm的抬升。从实验结果可以得出,InSAR技术是一种有效的滑坡变形监测手段,利用Sentinel-1A卫星的SAR数据对滑坡区域进行形变监测,可以得到较好的干涉结果。  相似文献   

底栖硅藻生物膜附着基对扇贝幼虫附着和变态的影响     

杜美荣  方建光  毛玉泽  李锋  高亚平  房景辉  王同勇  蒋增杰 《海洋与湖沼》2020,51(1):125-131

为了建立生态、高效的扇贝幼虫附着和变态诱导技术,采用底栖硅藻生物膜附着基对栉孔扇贝和海湾扇贝开展了附着和变态诱导的现场实验。实验围绕底栖硅藻在扇贝幼虫培育池内的数量变动、存活状态、在栉孔扇贝食谱组成中的贡献以及其对两种扇贝附着和变态的诱导效果开展。结果表明,底栖硅藻附着基能极显著提高海湾扇贝和栉孔扇贝幼虫的附苗量和变态率(P<0.01)。在海湾扇贝实验中,底栖硅藻处理组比对照组附苗量提高220.19%(P<0.01),变态率和壳长两组差异不显著(P>0.05)。在栉孔扇贝实验中,底栖硅藻处理组比对照组附苗量提高43.02%(P<0.01),变态率提高87.31%(P<0.01),底栖硅藻处理组壳长和对照组差异不显著(P>0.05)。对照组附着基比对照组早3d检查到变态的稚贝。底栖硅藻附着基在进入幼虫培育池的黑暗环境后光合作用受限,对于扇贝幼虫的日常管理导致底栖硅藻脱落,数量有一定的下降,但丰度最终能保持为56.0-183.9个/mm2。使用基于混合模型对栉孔扇贝稚贝食物来源进行分析结果显示金藻Isochrysis galbana对稚贝的食物贡献较高,底栖硅藻的贡献较低,其0.95水平的置信区间的贡献率为0%-44%,表明底栖硅藻也是扇贝物来源之一。本研究为底栖硅藻生物膜在贝类幼虫附着变态过程中作用的研究奠定了良好的基础,并为生态、高效的商业化苗种培育提供理论和技术支撑。  相似文献   

地质灾害威胁下的农村居民点用地适宜性评价——以彭州市银厂沟流域为例     

刘腾  任光明  王猛  余天彬 《中国地质调查》2020,7(2):95-100

目前针对受震灾威胁、地质灾害频发的山地环境下的农村居民点布局研究尚不多见。该文以彭州市龙门山镇银厂沟流域为例,首先在总结分析区内地质灾害发育特征的基础上,基于8项指标进行地质灾害危险性分区; 然后,将地质灾害危险性区划结果作为影响农村居民点用地适宜性评价的首要因素,再结合地形条件、社会经济和生态环境等方面,以地质灾害极高危险区、单体地质灾害危害范围、坡度≥25°和基本农田保护区为限制性条件,构建地质灾害威胁下的农村居民点用地适宜性评价指标体系; 最后,采用模糊综合评价法对彭州市银厂沟流域内居民点用地适宜性进行评价分级。研究结果表明: 高度适宜区占研究区总面积的4.2%,中度适宜区占11.4%,低度适宜区占10.5%,不适宜区占73.8%; 农村居民点用地“适宜”区域主要沿公路分布,并存在多个“块状”集中分布区,这些地区地形平坦,交通条件便利,可为新农村住宅位置的选择提供指导意见。  相似文献   

坑式钢管静压桩在地基加固中的应用     

周军怀  李向阳  柴卓 《探矿工程》2018,45(11):56-59

坑式钢管静压桩是解决既有建筑物因软弱土层地基产生沉降变形的一种技术方法。针对山西北化关铝化工有限公司质检楼地基沉降变形及工程地质条件,提出了采用坑式钢管静压桩进行加固处理的设计方案,介绍了坑式钢管静压桩施工方案和施工流程及注意事项;总结了施工过程中遇到的问题,并对施工后的监测数据进行了分析。结果表明,坑式钢管静压桩施工对软弱地基加固效果良好,可成功地解决软弱土层产生的地基沉降开裂问题。  相似文献