砒砂岩风化物坡面水力侵蚀影响因素探究
《基于离散元方法的河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程研究》范文
《基于离散元方法的河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程研究》篇一一、引言河道两侧的砒砂岩边坡是地质环境的重要组成部分，其稳定性直接关系到河流生态系统的健康与安全。
砒砂岩边坡的侵蚀破坏是一个复杂的地质过程，涉及到多种因素的综合作用。
传统的工程地质学方法往往难以全面准确地模拟和预测这一过程。
近年来，随着计算技术的发展，离散元方法作为一种有效的数值模拟工具，在岩土工程领域得到了广泛应用。
本文旨在利用离散元方法对河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程进行研究，以期为相关工程提供理论依据和指导。
二、离散元方法概述离散元方法是一种基于离散介质力学原理的数值模拟方法，它能够有效地模拟岩土体在外部力作用下的运动、变形和破坏过程。
该方法通过将介质划分为多个离散的单元，并对每个单元的运动、相互作用进行计算和分析，从而实现对整体运动特性的描述。
在河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程中，离散元方法可以有效地模拟岩体的破坏模式、位移变化以及潜在的运动路径等关键信息。
三、砒砂岩边坡侵蚀破坏过程的数值模拟1. 模型建立首先，根据河道两侧砒砂岩边坡的实际地质条件，建立离散元模型。
模型应包括边坡的形态、岩体的物理力学参数、边界条件等因素。
同时，还需考虑降雨、水流等外部因素对边坡稳定性的影响。
2. 材料属性及参数设置在模型中，需要对砒砂岩的物理力学参数进行设置，包括密度、摩擦系数、剪切模量等。
这些参数将直接影响模拟结果的准确性。
因此，需要结合实验数据和经验公式进行合理设置。
3. 模拟过程及结果分析在模型建立完成后，通过设定不同的外部条件（如降雨强度、水流速度等），模拟砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程。
通过观察和分析模拟结果，可以了解边坡的变形、破坏模式以及潜在的运动路径等信息。
同时，还可以对不同因素对边坡稳定性的影响进行定量分析。
四、侵蚀破坏过程分析1. 变形特征在模拟过程中，我们可以观察到砒砂岩边坡的变形特征。
随着外部因素的作用，边坡的形态逐渐发生变化，出现裂缝、滑移等现象。
《2024年基于离散元方法的河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程研究》范文
《基于离散元方法的河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程研究》篇一一、引言河道两侧的砒砂岩边坡是地质环境的重要组成部分，其稳定性直接关系到河流生态系统的健康与安全。
砒砂岩边坡的侵蚀破坏是一个复杂的地质过程，涉及到多种内外因素的综合作用。
传统的实地观测和实验研究方法在时间和空间上具有局限性，难以全面了解侵蚀破坏的动态过程。
近年来，随着计算机技术的发展，离散元方法作为一种有效的数值模拟工具，被广泛应用于岩土工程、地质灾害等领域的研究。
本文旨在通过离散元方法，对河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程进行深入研究，为预测和防控边坡侵蚀提供理论依据。
二、离散元方法概述离散元方法（DEM）是一种数值模拟技术，通过离散化分析对象为一系列的单元体，并考虑单元体之间的相互作用力，来模拟物质的运动、变形和破坏过程。
在河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程中，离散元方法可以有效地模拟岩体的破碎、滑移和侵蚀等过程，为研究边坡的稳定性提供有力工具。
三、研究区域与方法本研究选取某河道两侧的砒砂岩边坡为研究对象，利用离散元方法建立数值模型。
模型中，砒砂岩被离散化为一系列的单元体，并考虑了单元体之间的接触力、摩擦力等因素。
通过对模型施加不同的外部条件（如水流冲刷、地震等），模拟边坡的侵蚀破坏过程。
四、侵蚀破坏过程分析根据模拟结果，河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程主要分为以下几个阶段：1. 初期阶段：水流冲刷边坡表面，造成局部岩体的破碎和滑移。
2. 中期阶段：随着水流冲刷的加剧，边坡表面的岩体逐渐破碎，形成较大的块体。
块体之间因摩擦力减小而发生滑移，导致边坡失稳。
3. 后期阶段：当边坡失稳后，大量的岩体破碎并滑落，形成滑坡或泥石流。
同时，水流携带破碎的岩体向下游移动，进一步侵蚀河床和两岸的土壤。
五、影响因素分析通过对比不同条件下的模拟结果，发现影响河道两侧砒砂岩边坡侵蚀破坏的主要因素包括：1. 水流冲刷力度：水流冲刷力度越大，边坡的侵蚀破坏程度越严重。
《2024年基于离散元方法的河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程研究》范文
《基于离散元方法的河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程研究》篇一一、引言河道两侧的砒砂岩边坡侵蚀破坏是一个复杂的自然现象，涉及到水文学、地质学、地貌学等多方面的科学问题。
研究该问题，有助于了解河岸地貌演变的过程与机制，并有效预测与预防砒砂岩边坡侵蚀造成的自然灾害。
传统的现场监测与理论模型虽有一定的研究成果，但仍无法精确描述离散元下复杂边坡系统的非线性、非均匀性和非连续性等特点。
本文采用离散元方法对河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程进行深入的研究。
二、研究方法离散元方法作为一种新型的数值计算方法，特别适用于解决具有大位移、非线性特征的物理问题。
通过这种方法，我们可以在数值模型中考虑各种因素如重力、水的侵蚀作用等，模拟边坡系统的复杂动态行为。
首先，建立符合河道两侧砒砂岩地质特征的数值模型。
对模型进行精细化设定，考虑各种影响侵蚀破坏过程的因素，如材料性质、地形特征、水文条件等。
然后通过计算机模拟边坡系统在自然条件下的变化过程，观察并分析其侵蚀破坏现象。
三、河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程在模拟过程中，我们发现砒砂岩边坡的侵蚀破坏是一个多因素综合作用的过程。
水的冲刷和流体力学效应首先会使砒砂岩的表层发生剥离，逐渐暴露出岩石的脆弱部分。
这些暴露出的部分由于结构不稳定，更易被侵蚀。
而风化、岩石内力等也在此过程中发挥了重要作用。
这些因素的相互作用导致了砒砂岩边坡的持续侵蚀和破坏。
具体来说，砒砂岩边坡的侵蚀破坏主要分为三个阶段：初期，水流冲刷力使表层砒砂岩逐渐剥离；中期，随着表层砒砂岩的逐渐流失，岩石内部出现裂隙和断裂；后期，随着侵蚀作用的持续进行，边坡稳定性降低，出现大规模的滑坡和崩塌现象。
四、结论通过离散元方法的模拟，我们更深入地理解了河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程。
这一过程不仅受到水流的冲刷作用影响，还与岩石本身的性质、地形特征以及环境气候等因素密切相关。
此外，我们的研究也揭示了这一过程的动态性和复杂性，为预防和治理砒砂岩边坡的侵蚀破坏提供了重要的理论依据。
砒砂岩对生态环境的影响及对策研究
砒砂岩对生态环境的影响及对策研究砒砂岩是一种含砷的岩石，其存在对生态环境有着潜在的影响。
在砷的排放和溶解过程中，会对周围的土壤、水体和生物产生一定的影响，给生态环境带来潜在的风险。
本文将探讨砒砂岩对生态环境的影响及对策研究，以期为保护生态环境提供科学的依据和有效的对策。
一、砒砂岩对生态环境的影响1. 土壤污染砒砂岩中所含的砷会通过风化和侵蚀作用释放到周围的土壤中，导致土壤污染。
砷是一种具有强烈毒性的重金属元素，会对土壤中的微生物、植物和土壤动物产生致命的影响，对土壤生态系统构成威胁。
2. 水体污染砒砂岩中的砷在风化和侵蚀过程中会溶解到地下水和地表水中，导致水体污染。
砷污染的水体对水生生物和水生生态系统产生危害，对周围的环境和人类健康构成威胁。
3. 生物累积砷是一种易于在生物体内富集的元素，水生生物和陆生生物都可能通过水或食物链摄入到砷，导致生物体内砷的积累。
长期以来，砷积累对生物体健康产生不良影响，对生态系统的平衡和稳定构成威胁。
二、对策研究针对砒砂岩导致的土壤污染，可以采取土壤修复措施，例如生物修复、化学修复和物理修复等方法。
通过调整土壤的pH值、添加吸附剂或基质等手段，将土壤中的砷物质减少到可接受的水平，达到减轻土壤污染的效果。
对于砒砂岩导致的水体污染，可以采取水体治理措施，例如沉淀剂处理、吸附剂处理、生物降解处理等方法。
通过净化和改善水体质量，减少水域中砷物质的含量，保护水生生物和水生生态系统的健康。
对周围的生物体进行监测，了解砷在生物体内的累积情况，对砷污染的生态环境进行评估。
通过监测分析，及时发现并调控砷的累积情况，保护生态系统的平衡和稳定。
4. 合理开发利用在开发利用砒砂岩时，应该采取科学合理的开采方式，避免对周围生态环境产生不可逆转的损害。
可以采取砷的回收利用措施，减少砷的排放和溶解，将砷资源有效利用。
5. 宣传教育开展环境保护和生态文明建设的宣传教育工作，增强公众对生态环境保护的认知和重视，提高大众的环保意识和环保参与度，共同为保护生态环境贡献力量。
砒砂岩化学成分特征对重力侵蚀的影响
砒砂岩化学成分特征对重力侵蚀的影响
砒砂岩化学成分特征对重力侵蚀的影响
本文以内蒙南部砒砂岩的重力侵蚀为例,研究岩石化学成分与重力侵蚀发育的主要控制因素抗剪强度的之间关系.通过对砒砂岩样品的化学成分、矿物组成、力学性质等参数的测试和试验结果,利用化学蚀变指数(CIA)阐明了岩石的风化程度,分析了岩石中不稳定的化学成分在水的作用下,对岩石的化学风化作用和岩石强度的影响.并对砒砂岩的化学成分含量与其内聚力进行两两相关分析和多元相关分析.这些对砒砂岩区基岩的重力侵蚀机理研究具有一定的参考价值.
作者：叶浩石建省王贵玲侯宏冰石迎春程彦培YE Hao SHI Jian-sheng WANG Gui-ling HOU Hong-bing SHI Ying-chun CHENG Yan-pei 作者单位：中国地质科学院水文地质环境地质研究所,石家庄,050061 刊名：水文地质工程地质ISTIC PKU英文刊名：HYDROGEOLOGY & ENGINEERING GEOLOGY 年，卷(期)：2006 33(6) 分类号：P64 关键词：砒砂岩重力侵蚀化学成分化学风化内聚力。
水岩作用对内蒙古南部砒砂岩风化侵蚀的影响分析
水岩作用对内蒙古南部砒砂岩风化侵蚀的影响分析石建省;叶浩;王强恒;孙彦敏【期刊名称】《现代地质》【年(卷),期】2009(023)001【摘要】砒砂岩是指在内蒙古东胜至准格尔旗一带,发育于三叠纪、侏罗纪、白垩纪时期的一套河流相碎屑岩沉积,是黄河中游集中的基岩产沙区和粗泥沙的主要来源地之一.通过野外调查、样品采集和测试、水岩作用模拟等方法,分析雨水对岩石风化侵蚀的影响.对水样品测试结果的逆向模拟显示雨水对砒砂岩主要有3个方面的作用:(1)减小岩体内部粘结力,增加岩体孔隙度,促使方解石、长石、白云石、石膏和岩盐等溶解,使得岩体内孔隙度增大;(2)发生化学溶蚀,长石等矿物易于风化成高岭石、钙蒙脱石,扩大岩体中的裂隙;(3)钙蒙脱石的沉淀量较大,其遇水即膨胀的特性会给岩体内部增大压力而破坏岩石结构.水岩作用影响了砒砂岩的物理力学性质,加剧了砒砂岩风化与侵蚀.【总页数】7页(P171-177)【作者】石建省;叶浩;王强恒;孙彦敏【作者单位】中国地质科学院水文地质环境地质研究所,河北石家庄050061;中国地质科学院水文地质环境地质研究所,河北石家庄050061;中国地质科学院水文地质环境地质研究所,河北石家庄050061;中国地质大学环境学院,湖北武汉430074;中国地质科学院水文地质环境地质研究所,河北石家庄050061【正文语种】中文【中图分类】P641.4【相关文献】1.室内模拟水岩作用对砒砂岩风化侵蚀的影响 [J], 王强恒;孙旭;刘昀;张贵秀;石建省;叶浩2.内蒙古南部砒砂岩侵蚀内因分析 [J], 石迎春;叶浩;侯宏冰;毕志伟3.花岗岩风化壳抗侵蚀特征研究(Ⅱ)花岗岩风化壳抗侵蚀特征评价 [J], 阮伏水4.沙棘在砒砂岩区小流域冻融风化侵蚀中的作用 [J], 杨具瑞;方铎;毕慈芬;乔旺林;李桂芬;李文萍5.内蒙古砒砂岩地区风蚀、水蚀及重力侵蚀交互作用研究 [J], 唐政洪;蔡强国;李忠武;赵怀玉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
砒砂岩区典型坡面土壤水分空间分布特征
中国水土保持科学Science o£ Soil and Water Conservation第19卷第1期2021年2月Vol. 19 No. 1Feb.2021砒砂岩区典型坡面土壤水分空间分布特征辛军伟尚振坤1,王俊鹏1,朱世雷1,甄 庆23,张兴昌心,马炳召2」（1•西北农林科技大学资源环境学院,712100,陕西杨凌;2.西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,712100,陕西杨凌;3.中国科学院水利部水土保持研究所,712100,陕西杨凌）摘要：土壤水分是水文循环的重要组成部分,是干旱半干旱地区植被重建和生态环境修复的重要影响因素。
探明坡面土壤水分的空间分布特征，对于植被重建具有指导意义。
采用经典统计学和地统计学相结合的方式，分析坡面土壤水分的分布规律、变异特征和空间结构。
结果表明：1）坡面0~ 200 cm 土壤平均含水量介于9. 93% ~13. 88%之间,随土层深度的增加而增大，各层土壤水分均为中等程度变异，变异系数随深度的增加呈现减小趋势。
2）坡面不同深度土壤水分的差异与坡位有关。
浅层土壤水分坡中和坡下高于坡上，而在60 cm 以下正好相反，土壤水分坡上高于坡下。
3）高斯模型和球状模型能拟合大部分土层的空间结构，除60-80 cm 土层以外，其他土层土壤含水量均为强空间依赖性。
4）最小变程为15.60 m,可以为后续样点布设提供参考依据。
该研究结果有助于了 解砒砂岩地区土壤水分分布特征，对该地区土壤水资源评价和植被重建具有重要意义。
0 ~40 cm 土层坡中和坡下的土壤含水量比坡上高，坡下和坡中更有利于植被的恢复。
关键词：土壤水分；植被重建；空间变异；深剖面；砒砂岩区中图分类号：S152.7文献标志码：A 文章编号：2096-2673（2021）01 -0052-08DOI : 10.16843/j. sswc. 2021.01.007Spatial distribution characteristics of soil moisture on a typical slopein the feldspathic sandstone area of Inner MongoliaXIN Junwei 1, SHANG Zhenkun 1 ,WANG Junpeng 1 ,ZHU Shilei 1 ,ZHEN Qing 2-3,ZHANG Xingchang 1,2,3, MA Bingzhao 2,3（1. College of Natural Resources and Environment , Northwest A&F University , 712100, Yangling, Shaanxi , China ；2. State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Agriculture on the Loess Plateau , Institute of Soil and Water Conservation ,Northwest A&F University , 712100, Yangling, Shaanxi , China ； 3. Institute of Soil and Water Conservation ,Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water Resources , 712100, Yangling , Shaanxi, China ）Abstract : [ Background ] Soil moisture is an important part of hydrological cycle , and significantlyinfluences vegetation recovery and ecological environment restoration in arid and semiarid area. Understanding the spatial distribution characteristics of soil moisture on the slope is crucial for vegetationrestoration in the feldspathic sandstone area, which is widely distributed in the border of Shanxi ,Shaanxi , and Inner Mongolia in the north of the Loess Plateau. [ Methods ] A case study was conducted to reveal the spatial distribution characteristics of soil moisture , and 0 - 600 cm deep layer soil moisturesamples were obtained by soil drill sampling. Soil samples were collected at 10 cm intervals in the surface0-20 cm layer , and 20 cm intervals under 20 cm layer , and totally 862 samples were obtained . Classical收稿日期：2020-01-16修回日期：2020-02-13项目名称：国家重点研发计划“鄂尔多斯高原砒砂岩区生态综合治理技术” （2017YFC0504504）第一作者简介：辛军伟（1994—）,男,硕士研究生。
砒砂岩侵蚀的物理特性试验研究
砒砂岩侵蚀的物理特性试验研究刘慧;时明立;蔡怀森;伍艳【期刊名称】《人民黄河》【年(卷),期】2016(038)006【摘要】砒砂岩侵蚀较为强烈，研究其易蚀的岩性物理特性对于认识侵蚀岩性机理具有重要意义。
利用现场灌砂法、粒度分析等方法，开展了砒砂岩原状样密度、微观结构和级配等物理特性试验研究。
结果表明：砒砂岩干密度为1．36～1．58 g／cm3，远小于一般砂岩的密度；砒砂岩孔隙率大、透水性强为砒砂岩易发生水蚀提供了结构条件；砒砂岩黏粒含量低，颗粒粒径小于0．500 mm的颗粒含量高，为砒砂岩易发生风蚀且风化速率快提供了几何条件；砒砂岩碱性较强，为砒砂岩在酸性雨水环境下发生水蚀提供了化学条件。
因此，砒砂岩的物理特性是砒砂岩易发生强烈侵蚀的重要内因。
【总页数】3页(P8-10)【作者】刘慧;时明立;蔡怀森;伍艳【作者单位】黄河水利科学研究院水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室，河南郑州450003;黄河水利科学研究院水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室，河南郑州450003;黄河水利科学研究院水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室，河南郑州450003;黄河水利科学研究院水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室，河南郑州450003【正文语种】中文【中图分类】P313.1【相关文献】1.砒砂岩区不同侵蚀程度表土多重分形特征与持水特性关系 [J], 杨振奇;秦富仓;李龙;郭建英;王燕2.冲刷条件下裸露砒砂岩区坡面细沟微形态变化及其侵蚀特征 [J], 李龙;秦富仓;钱秋颖;董晓宇;李艳3.裸露砒砂岩区小流域土壤侵蚀空间自相关特征及影响因素 [J], 杨振奇;郭建英;秦富仓;刘铁军;张铁钢4.复合侵蚀作用下砒砂岩坡面侵蚀泥沙颗粒特征 [J], 高玄娜;肖培青;张攀;郝仕龙;杨春霞5.自然降雨条件下砒砂岩坡面细沟微形态及其侵蚀特征 [J], 李龙;张鹏;郭跃;余英因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《2024年基于离散元方法的河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程研究》范文
《基于离散元方法的河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程研究》篇一一、引言河道两侧的砒砂岩边坡侵蚀破坏是一个复杂的自然过程，其受到多种因素如气候、地形、地质、水流等多个因素的共同作用。
准确理解这一过程的机制对于保护岸线稳定，防止洪涝灾害以及河道维护等具有重要的实践意义。
本文基于离散元方法，对河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程进行了深入的研究，旨在揭示其破坏机理和影响因素。
二、离散元方法及其应用离散元方法是一种数值分析方法，其主要用于模拟非连续性介质的行为，如颗粒物质的流动、堆积和侵蚀等。
在地质工程、岩石力学、水土保持等领域，离散元方法被广泛应用于模拟各种复杂的物理过程。
在本文中，我们使用离散元方法来模拟河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程。
三、砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程河道两侧的砒砂岩边坡由于受到水流冲刷、风化、地震等多种因素的影响，其稳定性会逐渐降低，最终导致边坡的侵蚀破坏。
这一过程是一个动态的、复杂的过程，涉及到多种物理机制和因素。
我们使用离散元方法对这一过程进行了模拟。
首先，我们建立了砒砂岩边坡的离散元模型，然后通过模拟水流冲刷、风化等作用力，观察边坡的动态变化。
我们发现，水流冲刷是导致边坡侵蚀破坏的主要因素，而风化和地震等因素也会对边坡的稳定性产生影响。
四、侵蚀破坏的影响因素通过模拟和分析，我们发现砒砂岩边坡的侵蚀破坏受到多种因素的影响。
首先是水流的冲刷力，这是导致边坡侵蚀破坏的主要因素。
其次，边坡的坡度、岩体的强度、地质构造等因素也会影响边坡的稳定性。
此外，气候条件如降雨量、风速等也会对边坡的侵蚀破坏产生影响。
五、结论本文基于离散元方法对河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程进行了研究。
我们发现，水流冲刷是导致边坡侵蚀破坏的主要因素，而边坡的坡度、岩体强度、地质构造以及气候条件等因素也会对边坡的稳定性产生影响。
这些发现对于我们理解砒砂岩边坡的侵蚀破坏机理以及预防和治理相关地质灾害具有重要的意义。
六、建议与展望为了保护河道两侧的砒砂岩边坡，减少其侵蚀破坏的风险，我们建议采取以下措施：首先，加强对边坡的监测和预警系统建设，及时发现并预测可能的侵蚀破坏；其次，根据实际情况采取适当的防护措施，如建设护岸工程、植被恢复等；最后，加强对相关地质灾害的研究和防治工作，提高我们的应对能力和水平。
211104370_次降雨下砒砂岩坡面细沟形态发育及其对侵蚀产沙的影响
第30卷第3期2023年6月水土保持研究R e s e a r c ho f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .30,N o .3J u n .,2023收稿日期:2022-03-06 修回日期:2022-04-14 资助项目:国家自然科学基金 砒砂岩坡面侵蚀时空变异与植被斑块格局演变互馈机制 (42267049);内蒙古教育厅 高等教育改革发展项目 青年科技英才计划 (N J Y T 22046);内蒙古自治区科技计划项目 黄河十大孔兑流域生态修复空间精准识别与智慧水土保持技术 (2021G G 0052) 第一作者:李龙(1989 )男,吉林桦甸人,副教授,博士,主要从事土壤侵蚀及水土保持相关研究㊂E -m a i l :l i l o n gd h r @126.c o m h t t p :ʊs t b c y j .p a pe r o n c e .o r gD O I :10.13869/j.c n k i .r s w c .2023.03.008.李龙,张尚轩,高鑫宇,等.次降雨下砒砂岩坡面细沟形态发育及其对侵蚀产沙的影响[J ].水土保持研究,2023,30(3):1-9.L IL o n g ,Z H A N GS h a n g x u a n ,H EJ u n ,e t a l .D e v e l o p m e n t o f R i l lM o r p h o l o g y o nS a n d s t o n e S l o pe sU n d e r I n d i v i d u a l R a i nf a l l E v e n t a n d I t s E f f e c t o nE r o s i o na n d s e d i m e n tP r o d u c t i o n [J ].R e s e a r c ho f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o n ,2023,30(3):1-9.次降雨下砒砂岩坡面细沟形态发育及其对侵蚀产沙的影响李龙1,2,张尚轩1,高鑫宇3,李强4,袁亮4,贺俊5(1.内蒙古农业大学沙漠治理学院,呼和浩特010018;2.荒漠化生态系统保护与修复国家林业和草原局重点实验室,呼和浩特010000;3.南京信息工程大学遥感与测绘工程学院,南京210044;4.鄂尔多斯市林草事业发展中心,内蒙古鄂尔多斯017000;5.国家能源集团准能集团环境保护部,内蒙古鄂尔多斯010399)摘 要:[目的]以水蚀剧烈的砒砂岩区裸露坡面为研究对象,分析次降雨下坡面细沟形态演变及侵蚀产沙特征,以期为坡面沟蚀发育演变及坡面水土流失治理提供理论依据㊂[方法]基于野外径流小区原位监测试验,采用三维激光扫描仪监测径流小区两个雨季13次自然降雨下细沟发育过程及产流产沙规律㊂[结果](1)小区内细沟发育过程分为4个阶段:跌坎发育 断续细沟 连续细沟 沟网形成;(2)细沟长度㊁宽度㊁深度及细沟体积㊁细沟密度㊁细沟复杂度均随着降雨的继续呈上升趋势,而细沟宽深比呈下降趋势;(3)研究区内中雨对细沟发育贡献最大,其发生频率为53.69%,对细沟形态的影响占比71.25%㊂[结论]细沟形态变化对产沙的影响较大,细沟出现后产沙量明显上升,产沙量与细沟发育过程对应关系较好,而对产流过程的影响有限,尤其细沟体积与产沙量及含沙量的相关性最强㊂关键词:次降雨;坡面;细沟形态;产流;产沙中图分类号:S 157.1 文献标识码:A 文章编号:1005-3409(2023)03-0001-09D e v e l o p m e n t o fR i l lM o r p h o l o g y o nS a n d s t o n e S l o pe sU n d e r I n d i v i d u a lR a i nf a l l E v e n t a n d I t sE f f e c t o nE r o s i o na n dS e d i m e n t P r o d u c t i o nL IL o n g 1,2,Z H A N GS h a n g x u a n 1,H EJ u n 3,L IQ i a n g 4,Y U A N L i a n g4(1.C o l l e g e o f D e s e r tC o n t r o lS c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g ,I n n e rM o n g o l i aA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y ,H o h h o t 010018,C h i n a ;2.K e y L a b o r a t o r y o f S t a t eF o r e s tA d m i n i s t r a t i o n f o rD e s e r tE c o s y s t e m P r o t e c t i o na n dR e s t o r a t i o n ,H o h h o t 010000,C h i n a ;3.S c h o o l o f R e m o t eS e n s i n g &Ge o m a t i c s E n g i n e e r i n g N a n j i n g U n i v e r s i t y of I n f o r m a t i o nS c i e n c e a n dT e c h n o l og y ,N a n j i n g J i a n gs u ,210044;4.E r d o sF o r e s t r y a n dG r a s sB u s i n e s sD e v e l o p m e n tC e n t e r ,E r d o s ,I n n e rM o n go l i a 017000,C h i n a ;5.E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o nD e p a r t m e n t o f N a t i o n a lE n e r g y G r o u p Z h o n g n e n g G r o u p ,E r d o s ,I n n e rM o n go l i a 010399,C h i n a )A b s t r a c t :[O b j e c t i v e ]T h ee x p o s e ds l o pew a ss e l e c t e dt or e v e a l t h ee v o l u t i o no f t h e p a t t e r no f r i l l a n dt h e c h a r a c t e r i s t i c s o f e r o s i o n -i n d u c e d s e d i m e n t g e n e r a t i o no n t h e s l o pe ,i no r d e r t o p r o v i d e t h e o r e t i c a l b a s i sf o r t h e d e v e l o p m e n t o f s l o p e t e r r a i na n ds o i l e r o s i o n m a n ag e m e n t .[M e th o d s ]Ri l l d e v e l o p m e n t a n dr u n o f f a n d s e d i m e n t p r o d u c t i o nu n d e r13n a t u r a l r a i n f a l le v e n t s i nt w or a i n y s e a s o n sw e r ea n a l yz e db a s e do ni ns i t u d e t e c t i o n c o n d u c t e db y u s i n g th e t h r e e -d i m e n s i o n a l l a s e r s c a n n e ru n d e r t h en a t u r a l r a i n f a l l c o n d i t i o n s i n t h e f i e l d .[R e s u l t s ](1)R i l l d e v e l o p m e n t c a nb ed i v i d e d i n t o f o u r s t a g e s :d r o p r i d g ed e v e l o pm e n t -i n t e r m i t t e n t r i l l -c o n t i n u o u s r i l l -f u r r o wn e t w o r k f o r m a t i o n (2)T h e l e n g t h ,w i d t h ,d e p t ha n dv o l u m eo f r i l l ,d e n s i t y o f f i n e r i l l s ,a n dc o m p l e x i t y o f r i l l sa l l s h o wt h e i n c r e a s i n g tr e n dw i t ht h ec o n t i n u a t i o no f r a i n f a l l ,w h i l e t h e Copyright ©博看网. All Rights Reserved.r a t i oo fw i d t h t od e p t ho f r i l l s h o w s t h e d e c r e a s i n g t r e n d.(3)T h e l a r g e s t c o n t r i b u t i o n t o i t s d e v e l o p m e n t i s t h em e d i u mr a i n f a l lw i t ht h ef r e q u e n c y o f53.69%,a n dt h ee f f e c to f m e d i u m r a i n f a l lo nr i l lm o r p h o l o g y a c c o u n t s f o r71.25%.[C o n c l u s i o n]T h e c h a n g e o f r i l lm o r p h o l o g y h a s a g r e a t e r i m p a c t o n s e d i m e n t p r o d u c t i o n,a n d s e d i m e n t p r o d u c t i o n i n c r e a s e ss i g n i f i c a n t l y a f t e r t h ea p p e a r a n c eo f r i l l s,a n ds e d i m e n t p r o d u c t i o nc o r r e s p o n d s w e l lw i t h t h e d e v e l o p m e n t p r o c e s so f r i l l s,w h i l e t h e i m p a c t o n t h e r u n o f f p r o d u c t i o n p r o c e s s i s l i m i t e d.I n p a r t i c u l a r,t h e c o r r e l a t i o nb e t w e e n r i l l v o l u m e a n d s e d i m e n t p r o d u c t i o n a n d s e d i m e n t c o n t e n t i s t h e s t r o n g e s t.K e y w o r d s:r a i n f a l l;s l o p e;r i l lm o r p h o l o g y;r u n o f f;s e d i m e n t y i e l d坡面作为侵蚀中最基本的单元,侵蚀过程极其复杂,坡面上最主要的侵蚀方式是细沟侵蚀[1],其发育过程中的形态特征对坡面侵蚀有着显著影响[2],裴冠博等[3]通过室内人工降雨分析了晋西黄绵土坡面细沟的发育过程,指出坡中及坡下最先开始发育,其顺序为跌坎 细沟 细沟网 细沟崩塌㊂细沟形态的演变是由降雨㊁侵蚀及其自身变化间相互作用而形成的动态系统[4],其中次降雨的降雨强度㊁降雨历时及降雨量等因素对细沟发育起决定性作用㊂郑良勇等[5]在次降雨条件下,利用稀土元素通过室内模拟降雨试验来揭示坡面侵蚀过程中面蚀和细沟侵蚀的发育形态,结果表明仅有30%的侵蚀量来源于面蚀㊂细沟的发展使地表径流在网络中不断汇集,输沙能力增强,又加速了裸露坡面细沟的发展过程[6],严重影响了坡面产流产沙过程,加剧了土壤的流失,耿晓东[7]以我国主要水蚀区为研究地,通过模拟降雨试验,对细沟发生过程进行观测并计算其特征,揭示了坡面细沟侵蚀发展过程及其对坡面侵蚀产沙动态变化的影响㊂在细沟出现后土壤侵蚀量剧烈增加[8],研究表明坡面侵蚀量的70%以上都由细沟侵蚀导致[9],有时在极特殊情况下甚至能增长到90%㊂M e y e rL D等[10]也指出随着坡面侵蚀的发展,细沟的发育使坡面总侵蚀量较原来增加3倍㊂近年来,将坡面细沟形态特征作为揭露坡面侵蚀过程中各要素相互影响机制的微地貌要素,由坡面微地貌变化来推进坡面径流输沙运移规律,已经成为业内研究的新趋势㊂计算机数字近景摄影测量[11]及三维激光扫描技术等高新科技的精确监测开始在土壤侵蚀领域内广泛应用,不仅解决了人为测量精度低,工作量繁琐及人为干扰的影响问题,对于细沟形态的研究也由定量研究替代了定性描述[12]㊂黎武就以微流域为研究对象,采用R I G E L-400三维激光扫描仪测量了单沟及沟系两个尺度下细沟发育形态及其影响因素[13]㊂砒砂岩区处于典型丘陵沟壑大环境下,总面积达1.67万k m2,主要分布在我国黄土高原北部晋陕蒙交界地带㊂其成岩程度低,矿物颗粒间胶结能力差,极易侵蚀产沙并导致严重的水土流失,该区土壤侵蚀的治理为业内研究重点及解决黄河粗沙集中来源区泥沙问题的关键[14]㊂水力侵蚀是导致砒砂岩区侵蚀严重的重要原因和表现,降雨是水蚀的首要动力因子,该区降雨87%~95%都集中在7 8月[15]㊂到目前为止,关于砒砂岩区侵蚀输沙的研究多基于W E P P模型[16-17],从细沟形态特征入手将径流产沙和降雨相结合的研究鲜有报道㊂因此研究次降雨条件下坡面侵蚀所产生细沟的形态对产流产沙及侵蚀动力机制有重要意义[18]㊂目前来看,对于细沟形态演变的研究多为固定雨强理想状态下的室内模拟试验,而多雨强交叉下的自然降雨研究较少,且砒砂岩的岩性特殊,基岩的原状结构在取样和运输过程中容易产生裂隙,重塑土无法准确描述坡面细沟形态发展的真实过程㊂因此本文以砒砂岩区坡面径流小区为研究对象,在自然降雨条件下对其进行野外原位监测,通过高精度三维激光扫描仪来准确还原次降雨后坡面细沟形态变化特征及规律,保证试验结果的科学性和可比性㊂结合产流产沙,明确降雨特征如何对细沟侵蚀产沙过程产生影响,揭示砒砂岩区坡面降雨水沙运移机制,以期为研究砒砂岩坡面侵蚀机理及水土流失治理提供参考依据㊂1材料与方法1.1研究区概况研究区位于内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗暖水镇(110ʎ31' 110ʎ35'E,39ʎ46' 39ʎ48'N)㊂海拔高度为1145~1330m,地形分布北部较高,南部偏低,主要地带性土壤为栗钙土,有机质含量较少㊂研究区按照上层覆土的类型和基岩出露程度可分为:盖沙砒砂岩区㊁盖土砒砂岩区和裸露砒砂岩区,其中又以裸露砒砂岩区的生态环境最为恶劣㊂该区为典型大陆性气候,年平均气温为6~9ħ,昼夜温差大,冬季寒冷干燥且时令长,夏季炎热且时令短㊂年均降水量400 mm,降雨类型多为暴雨,侵蚀强度大,多集中分布在夏季(7 8月),占全年总降雨量的3/4㊂无霜期为100~140d,日照充足,年均风速2~4m/s㊂主要植被为松科的油松(P i n u s t a b u l i f o r m i s C a r r.),豆科的柠条2水土保持研究第30卷Copyright©博看网. All Rights Reserved.(C a r a g a n aK o r s h i n s k i i K o m.),沙棘(H i p p o p h a e r h a m-n o i d e s L i n n.),羊草(L e y m u s c h i n e n s i s(T r i n.)T z v e l),猪毛菜(S a l s o l a c o l l i n a P a l l.)以及其他沙生类植物㊁沼泽草甸和退化的草地㊂1.2试验设计该试验为野外径流小区自然降雨原位监测试验,于2019年6月30日开始准备,观测时间为2019 2020年两个雨季(6 8月),共观测到13场出现产流产沙的有效降雨㊂根据当地实际地形条件,选取坡度为30ʎ规格为5m(长)ˑ2m(宽)的径流小区㊂在扫描之前,将径流小区内植被清除近自然裸地,以免对扫描产生影响㊂测得坡面土壤粒度组分以粉粒为主,占50.86%,其次为砂粒,占比43.86%,黏粒含量最少为5.35%㊂径流小区旁设置有固定雨量监测点,采用虹吸式自计雨量计记录大气降水过程,并配备雨量筒进行相互校验,测定降雨量㊁降雨强度及降雨历时等基本数据㊂参考气象学上划分降雨等级的标准,将所观测到的自然降雨分为小雨(<10.0mm)㊁中雨(10.0~24.9mm)㊁大雨(25.0~49.9mm)3个等级[19]㊂小区长边界垂直于等高线,底端设出水口,并配备集流桶以便采集水沙样品㊂采用烘干法测定坡面产沙量,总径流量为自制铁皮集流桶测量所得的径流体积与产沙样累计值的总和㊂1.3地形测量采用奥地利产R I G E L-400三维激光扫描仪,该仪器使用近红外激光束快速扫描机制获取三维点云数据,具有高速㊁无接触高精度的特点㊂其激光发射频率为300000b i t/s,扫描精度(单次测量100m)为3m m(水平精度)ˑ2m m(垂直精度),仪器的垂直扫描范围为0ʎ~ 270ʎ,水平范围为0ʎ~360ʎ,扫描一个坡面约用1m i n㊂在降雨开始前对径流小区进行一次扫描,获取初始坡面点云数据,每次降雨后待坡面水分下渗完全再对其进行扫描,获取坡面形态发展数据㊂每次扫描开始前采用高清摄像设备进行记录,扫描时设置相同位置及三脚架高度架设仪器,并在小区边界用配套反射样片进行标记,方便各次数据进行裁剪叠加㊂1.4数据处理将扫描后的所有点云数据导入到R i S C A N_P R O 软件中,以所放置反射片为定位点,将降雨前所扫描数据作为基站对各次降雨后数据进行拼接㊂拼接完成后对坡面残留零星植被进行过滤处理并裁剪掉除坡面以外的多余区域,将最后成图三维点云坐标导出为T X T格式㊂将导出数据加载到A r c G I S10.2软件中,生成格式为.s h p的矢量数据,接着将其转换为T I N数据,通过 T I N转栅格 可以得到坡面高精度D E M(精度为5mmˑ5mm),此时通过设置合适的颜色就可以清晰看出坡面的形态㊂同时使用A r c G I S 软件提取细沟沟长㊁沟宽及沟深等参数用于计算体现细沟形态特征的参数并分析其变化情况㊂对前后两次降雨的D E M进行相减,计算出坡面侵蚀体积,乘以土壤容重可得该时段坡面侵蚀量,经验证发现实测产沙量与D E M计算所得侵蚀量间误差在允许范围内㊂使用R语言进行相关分析,并通过O r i g i n9.6软件进行数据分类及图形的绘制㊂学者们提出了许多传统的几何参数来量化细沟形态特征,包括细沟长度[20]㊁细沟宽度[21]以及细沟深度[22],但随着降雨场次的增加,细沟形态发育更为复杂,只用传统的单因素指标不能完全体现细沟形态变化特征,因此结合其他学者提出的量化细沟形态特征的最优衍生参数,即细沟密度㊁细沟复杂度㊁细沟宽深比及细沟体积㊂细沟形态参数计算[23]如下:ρs=ðn i=1L iS(1)C=L i L t i(2)R=ðn i=1W iðn i=1D i(3)V=ðn i=1W iˑD iˑL i(4)式中:ρs为细沟密度,表示坡面面积上细沟的总长度,用来体现坡面的破碎等级(m/m2);S为坡面面积(m2);L i 为第i条细沟长(m);i为细沟条数(i=1,2, ,n);C为细沟复杂度;用来体现坡面细沟的丰富程度;L t i为第i 条细沟的垂直有效长度(m);R为细沟宽深比,用来表示细沟侧向侵蚀与下切侵蚀间的关系;W i为第i条细沟宽度(c m);D i为第i条细沟深度(c m);V为细沟体积(m3)㊂其次,降雨等级对细沟特征参数贡献率的计算方法为各降雨等级下每场降雨特征参数之和与两个雨季13次降雨后细沟特征参数之和的比值㊂2结果与分析2.1次降雨特征分析降雨是砒砂岩区侵蚀剧烈的主要因素,尤其是历时较短却产生大量径流泥沙的强降雨㊂本试验共观测两个雨季,出现产流产沙的有效降雨有13次,总降雨量为276.4mm㊂将其进行降雨等级的划分,其中小雨1场(R10)㊁中雨9场(R2,R3,R5㊁R6,R7,R8, R11,R12,R13)㊁大雨3场(R1,R4,R9)㊂中雨降雨频率最大,为53.69%,小雨和大雨降雨频率分别为3.04%3第3期李龙等:次降雨下砒砂岩坡面细沟形态发育及其对侵蚀产沙的影响Copyright©博看网. All Rights Reserved.和43.27%㊂选取降雨量㊁降雨强度㊁最大30m i n降雨强度I30,降雨侵蚀力等指标来分析不同降雨等级下变化规律㊂平均降雨量和平均降雨侵蚀力均随着降雨等级的上升而增加,大雨平均降雨量分别为小雨和中雨的4.75倍和2.42倍且平均降雨侵蚀力的变化范围为24.73~46.39M J㊃mm/(h m2㊃h)㊂而平均降雨强度随着降雨等级的增加而降低,为0.06~0.34 mm/h㊂平均I30表现为小雨<中雨<大雨,分别为8.40,10.04,15.80mm/h(表1)㊂表1各场降雨基本特征编号降雨时间降雨历时/m i n降雨量/mmI30/(mm㊃h-1)降雨强度/(mm㊃h-1)R12019-07-1686231.2262.17 R22019-07-225171781.97 R32019-07-31149510.410.80.42 R42019-08-0459756.411.25.67 R52019-08-1047924.610.43.08 R62019-08-2024422.827.25.61 R72020-07-0918013.64.84.53 R82020-07-10244126.62.95 R92020-07-128563210.22.24 R102020-07-14258.48.420.16 R112020-07-1711712.43.86.36 R122020-08-128510.83.27.62 R132020-08-2326324.865.662.2次降雨下坡面细沟几何特征的变化由图1可知,在坡度不变情况下,两个雨季的降雨足够使细沟微地形在裸露基岩坡面上得到完整塑造㊂降雨前坡面相对完整,随着降雨次数的增加,细沟在坡面右侧中下部最先出现,通过在坡面上分支㊁连接㊁合并等不断地扩展连通进而演变为复杂的细沟网㊂2.2.1细沟累积长度结合图1 2可知,R1与R2坡面主要以片蚀和面蚀为主,坡面表土被冲散且出现零星小土包,出现跌坎,跌坎最深可达0.224c m,标志着细沟侵蚀的开始㊂降雨R3中径流继续侵蚀,陡坎链开始出现,且在坡面右部首次出现5条细小沟道,细沟总长4.98m,R4细沟条数减少,总长3.6m,R5过后细沟新增4条,部分细沟发育出分支由右侧向坡中延伸,且上坡部小土包被冲塌沿坡面重新发育,此时细沟总长为10.47m,R6中细沟开始出现合并连通现象,细沟条数新增5条,细沟网络雏形形成,细沟总长15.89m,R7中下坡部分塌陷,整个坡面跌宕起伏,陡坎链进一步扩展,细沟连通性增强,新增细沟数为12,细沟网络基本形成,该场降雨过后细沟总长为29.29m, R9细沟开始向下延伸到坡底,树枝形细沟网络发育成熟,基本稳定,此时细沟总长37.11m,到最后一场降雨R13,细沟累积长度达最高值40.52m ㊂注:R表示降雨前原始坡面,其余为表1中编号的各场次降雨㊂图1细沟形态发育过程4水土保持研究第30卷Copyright©博看网. All Rights Reserved.2.2.2细沟平均宽度沟壁的坍塌是在重力侵蚀的作用下,使细沟加宽的一种方式,观察每场降雨后细沟的平均宽度,来定量研究沟壁坍塌㊂根据图2B所示,细沟的平均宽度呈波动式增加,R1的第一次降雨细沟平均宽度就有1.45c m,随后几场降雨开始增宽,到R5时细沟条数减少平均宽度也随之减少㊂R6时随着细沟长度的增加细沟宽度又随之增加,到R7时细沟平均宽度稍有降低,R8细沟平均宽度达到最高值4.6c m㊂R9 R10细沟平均宽度又一次降低但仍有3.15c m,3.2c m宽,最后R11 R13的三次降雨细沟宽度再次得到加强,但也基本稳定维持在2.6c m㊂2.2.3细沟平均深度在径流剪切的作用下,沟床底部被侵蚀产生泥沙,沟底下切是导致细沟加深的主要原因㊂采用对比每次降雨后细沟的平均深度,来研究细沟沟底下切的情况㊂由图2C可知,细沟的平均深度为0.17~1.32c m㊂13场降雨虽然能够持续的对该坡面的平均深度进行加深,但最多也仅有1.32c m,可见砒砂岩区土壤质地结构的特殊㊂分析其原因,一方面是土壤入渗率高,坡面径流剪切力下降;另一方面是沟壁坍塌下来的土壤增加了阻力,减弱了径流能量㊂图2细沟几何形态随次降雨的变化2.3次降雨下坡面细沟形态特征的变化除细沟长度㊁平均宽度㊁平均深度基本几何参数外,本文又选取了细沟密度㊁细沟复杂度㊁细沟体积及细沟宽深比这4个具有代表性的细沟特征参数来描述次降雨下细沟形态连续演变过程(图3)㊂随着细沟条数的增加细沟间距离不断缩小,细沟体积与细沟密度总体呈上升趋势,其变化范围分别为0.0028~ 30.6359m3与0.360~4.052m/m2,其中密度为3~4 m/m2的占45%,R4降雨时密度最小为0.36m/m2㊂细沟宽深比可以体现细沟在发展中更趋向于侧向侵蚀还是下切侵蚀,由图4可知,次降雨作用下细沟宽深比变化范围为2.702~16.138,表现出一定的震荡和交替,但总体呈下降趋势,R4降雨时宽深比为最大值16.138㊂细沟复杂度表现为先增大,后在R4 R6降雨后减小,后一直增大且后期变化范围较小,介于1.062~1.167,其中R8以后变化幅度较大均在1.1以上,说明前几次降雨为细沟发育初期,坡面起伏度较小且跌坎链发育不完全,细沟比较笔直,而后几次降雨过后细沟发育迅速条数增多,径流不断下切使得坡面起伏度变大,细沟曲线长度及弯曲度增加,细沟网络更发达复杂度更强㊂次降雨对细沟特征参数有重要的影响,不同降雨等级对其变化的贡献不同㊂降雨等级对细沟体积的贡献为中雨>小雨>大雨,贡献率分别为77%,13%和10%;对细沟复杂度的贡献表现为中雨>大雨>小雨,其贡献率为72%,19%,9%;不同降雨等级对细沟密度的贡献率分别为中雨73%㊁大雨14%和小雨13%;对细沟宽深比的贡献率分别为中雨63%㊁大雨32%及小雨5%㊂各次降雨中只有一次降雨类型为小雨,故贡献率较小,但本次小雨正好发生在细沟基本网络形成之后,此时细沟多以下切侵蚀为主,所以深度有所增加,对细沟体积的贡献较其他三者更大㊂当降雨类型为大雨时,对细沟形态变化的贡献多表现在细沟宽深比,其他参数中贡献较少㊂可能原因为一次大雨R2发生在降雨初期,土壤入渗较强,无细沟产生及大雨R4为细沟发育初期,又因大雨降雨侵蚀力较强,导致细沟被向下侵蚀的土壤颗粒所填埋,深度减小,大雨R9时细沟沟网基本形成,下切侵蚀发育剧烈,深度变化幅度大㊂不同降雨等级下单次降雨对各细沟特征参数的贡献率,13场降雨对细沟体积的贡献率差异性较大,大雨等级下的3场降雨R1,R4的贡献率均为0, R9单场降雨贡献10.1%,中雨等级下的9场降雨贡献率分别为0,0.01%,0.05%,0.24%,3.14%,9.66%, 17.64%㊁20.29%,26.20%,小雨等级下单场降雨R10的贡献率为12.65%㊂13场降雨对细沟复杂度的贡献率差异不大,最大值为小雨等级下的一场降雨R10为9%,最小值为大雨等级下的R1,R9均为6%㊂大雨等级下的3场降雨对细沟密度的贡献率分别为0.57%,1.22%,12.53%,中雨等级下的9场降雨对细沟5第3期李龙等:次降雨下砒砂岩坡面细沟形态发育及其对侵蚀产沙的影响Copyright©博看网. All Rights Reserved.密度的贡献率分别为1.09%,1.68%,3.53%,5.36%,9.89%,11.64%,12.84%,13.12%,13.68%,小雨等级下的1场降雨R 10对细沟密度的贡献率为12.84%㊂13场降雨对细沟宽深比的贡献率差异明显,中雨等级下的9场降雨贡献率分别为11.24%,10.80%,6.76%,7.48%,5.00%,6.24%,6.00%,4.26%,4.71%,大雨等级下的3场降雨贡献率分别为10.00%,19.00%,3.73%,小雨等级下的1场降雨贡献率为5.00%(表2)㊂图3 次降雨下细沟特征参数连续变化图4 降雨等级对细沟特征参数的贡献2.4 次降雨下细沟形态参数与坡面水沙的关系由细沟演变下侵蚀产沙过程可知(图5),前两次降雨主要为面蚀,没有细沟产生,产沙量较少,且第一次降雨下坡面土壤存在较多表面浮土,使得产沙量大于第二次降雨,又因两次降雨前长时间未经历降水,土壤入渗作用强,产生径流能力弱且过程较平缓㊂第三次降雨后细沟出现,产沙量明显增加,较第一次降雨产沙量增加13倍㊂第四次降雨为大雨,降雨量大,产生径流量多,但细沟条数减少产沙量又有所降低㊂后几次降雨发生后,由于砒砂岩土体不稳定,土壤中黏粒含量极低,细沟边缘在侵蚀的推动下极易出现裂隙或坍塌,产沙逐渐剧烈并导致地表径流发生明显波动㊂当细沟基本形成,由侧向侵蚀转向下切侵蚀,沟壁坍塌事件极少发生,产沙量又趋向平稳㊂总的来说,在侵蚀过程中,径流量与降雨关系较密切,细沟的发育对产沙量的影响显著,细沟雏形出现前,径流泥沙量都相对较低,细沟发展活跃期产沙量振幅明显,树枝状网络基本构成后,基本稳定,泥沙量也随之平缓,待细沟网络完全成熟后,产沙量多少被降雨影响较多㊂表2 单次降雨对细沟特征参数的贡献%类别小雨R 10中雨R 2R 3R 5R 6R 7R 8R 11R 12R 13大雨R 1R 4R 9细沟密度12.841.091.683.535.369.8911.6412.8413.1213.680.571.2212.53细沟复杂9.008.008.008.008.007.468.048.068.088.066.007.006.00细沟宽深比5.0011.2410.806.767.485.006.246.004.264.7110.0019.003.73细沟体积12.650.000.010.050.243.149.6617.6420.2926.200.000.0010.10为了进一步明确细沟发育演变对产流产沙的影响,将每次降雨后A r c G I S 软件提取出的单次细沟形态特征参数变化值与每次降雨后所收集到的单次产流量㊁单次泥沙量数据进行相关分析㊂从分析结6水土保持研究 第30卷Copyright ©博看网. All Rights Reserved.果来看(表3),产沙量(S L )及含沙量(S C )均与细沟复杂度(C )㊁细沟密度(ρ)与细沟体积(V )成正相关,其中产沙量(S L )与细沟密度(ρ)及细沟体积(V )的相关性最强,含沙量(S C )则只与细沟体积(V )有较强相关性㊂而径流量(R P )及径流深(R D )均与细沟宽深比(R )成正相关,与其余参数相关性较弱㊂因此认为,细沟发育过程与产沙量过程极为密切,对径流量的影响不大㊂图5 细沟演变对产流产沙的影响3 讨论3.1 次降雨对细沟形态发育的影响裸露坡面经过两个雨季13次自然降雨的塑造,细沟规模不断增大,形成了较完整的细沟网络,沟网呈深 V 型树枝状㊂R 1 R 2降雨出现了零星跌水,R 3 R 5降雨后细沟陆续发育,在R 6 R 8降雨后细沟网络连续贯穿,R 9降雨后沟网稳定,由此可见坡面细沟发展过程大致分为跌水发育 断续细沟 细沟连续 沟网形成4个阶段,这与王莹等[24]对紫色土坡面细沟侵蚀发育过程的研究一致㊂细沟首次出现在坡面中下部,这可能因为坡长较小,上坡部汇水面积小,较难形成集中股流,而中下坡具有产生大量股流的条件㊂细沟发展演变是多维度变化的[25-26],其基本几何参数细沟长度㊁宽度及深度总体表现为上升趋势,但单次增加程度不同,前期可能由于各次降雨的降雨强度㊁历时及土壤入渗的影响,后期随着沟网的基本形成,主导细沟继续发育的方式有所改变,故对下一次细沟长度宽度深度的发育存在一定的影响㊂从细沟形态参数来看,细沟密度及细沟体积总体呈上升趋势,细沟宽深比呈波动下降趋势,符合一般认知,由表4可知,降雨历时与细沟密度呈显著负相关,与其细沟复杂度㊁细沟宽深比㊁细沟体积相关性不高,降雨量与细沟宽深比有着显著正相关,相关系数为0.714,I 30与细沟密度㊁细沟复杂度㊁细沟体积均呈显著负相关关系,降雨强度与4个细沟特征参数的相关性均不高㊂其中细沟密度及细沟宽深比在R 4降雨时有明显波动,可能由于该场降雨为大雨,降雨量大且发生在细沟发育初级阶段,大量土壤颗粒被径流携带沿坡面向下侵蚀,导致坡下细沟部分又被土壤所填埋,使得细沟深度减小,除此之外相邻细沟间存在夺袭情况,即细沟间发生合并,合并现象发生后,即便细沟仍处于发育状态,但相比之前细沟长度被减少很多,故细沟密度在R 4处有所减小且宽深比有所增加㊂细沟复杂度在R 4 R 6降雨下表现为减小趋势,与一般情况相悖,这与张建文等[27]对覆沙坡面细沟形态发育的研究一致,可能原因为细沟复杂度代表细沟弯曲长度与垂直长度的比值,每次降雨发生后,其分子分母都在改变,与细沟密度这类只变化分子的参数相比,它更倾向于是一种瞬时比值,不能全面体现细沟连续变化过程,可以看作细沟在某个时刻的丰富程度㊂细沟宽深比首先波动较大可能原因为坡面土壤黏粒含量少,稳定性差,其次呈下降趋势则推断为前几次降雨细沟雏形出现,为初级发育阶段,在坡面上表现为侧向侵蚀,细沟形状大致为 宽浅式 后几次降雨细沟网络基本稳定,侧向侵蚀到一定程度,更偏向于下切侵蚀,此时细沟形状表现为 窄深式 ,细沟深度向下延伸幅度大,这也是细沟体积前期增加幅度小,后期增加波动大的原因㊂表3 细沟特征参数与坡面径流产沙相关关系参数细沟宽深比径流量径流深细沟复杂度细沟密度细沟体积泥沙量含沙量细沟宽深比1径流量 0.511径流深 0.5111细沟复杂度-0.46-0.37-0.371细沟密度 -0.78-0.52-0.520.871细沟体积 -0.52-0.53-0.530.860.851泥沙量 -0.76-0.67-0.670.660.890.871含沙量-0.22-0.85-0.850.250.260.520.4717第3期李龙等:次降雨下砒砂岩坡面细沟形态发育及其对侵蚀产沙的影响Copyright ©博看网. All Rights Reserved.。
内蒙古砒砂岩地区风蚀_水蚀及重力侵蚀交互作用研究
第15卷第2期2001年6月水土保持学报Jour nal of Soil and Water Co nser vationV ol.15N o.2Jun.,2001内蒙古砒砂岩地区风蚀、水蚀及重力侵蚀交互作用研究唐政洪1,蔡强国1,李忠武1,赵怀玉2(1.中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101;2.内蒙古自治区伊克昭盟水保所)摘要:内蒙古砒砂岩地区是黄河重要的粗沙来源区,具有水蚀、风蚀及重力侵蚀交互的特点。
利用3个试验流域1983～1997年的天然观测资料,分析得到了砒砂岩侵蚀交互作用的时空分布规律;通过对砒砂岩的理化性质及侵蚀产沙特性的分析表明,砒砂岩的产流和产沙能力均高于当地的黄土和风沙土。
建立了砒砂岩地区的水蚀模型,并对水力侵蚀过程进行了模拟。
关键词:砒砂岩; 交互作用; 侵蚀中图分类号:S157.1 文献标识码:A 文章编号:1009-2242(2001)02-0025-05Study on Interaction Among Wind Erosion,Hydraulic Erosionand Gravity Erosion in Sediment-Rock Region of Inner MongoliaTANG Zheng-hong1,CAI Qiang-guo1,LI Zhong-w u1,ZHAO Huai-yu2(1.I nstitute of Geog rap hical Sciences and N atural Resour ces R esear ch,Chinese A cademy of Sciences,Beij ing100101;2.Bureau of Soil Conserv ation,I h J u L eague,I nner M ongolia)Abstract:The region of sedim ent-rock in Inner M ongolia is the main source of the coarse sediment for the Yellow River,w hich has the character of the interaction of w ind erosion,hy draulic erosion and gravity erosion.U sing the natural observ ation data,we analyzed and got the rules of spatial and temporal distribution of the interaction of w ind erosion,hydraulic erosion and gravity erosion.According to the study on the chem ical and phy sical features and the rules of soil erosion and sediment yield for the sediment-rock,w e got the result:the capabilities of runoff yield and sediment y ield are hig her than the loess soil and aeolian sandy soil.We built up the hy draulic erosion model and simulated the erosion process of the study region.Key words:sediment-rock; interaction; erosion内蒙古砒砂岩地区位于东胜至准格尔旗一带,该区域地表存在大量风沙、碎石、岩屑,杂色紫色岩大量出露,溯源侵蚀强烈,水蚀、风蚀都很严重,并存在重力侵蚀;水土流失极其严重,使得砒砂岩区成为黄河主要粗沙来源地之一[1]。
室内模拟水岩作用对砒砂岩风化侵蚀的影响
的分析 ， 探 讨 了水对砒砂 岩风化侵蚀 的影响 。结果表 明： 试验 溶滤 水的 ｃ ａ 、 Ｍｇ “及 Ｈ Ｃ Ｏ ；的浓度普遍 降低 ， Ｎ ａ 、 Ｋ 的浓度普遍升 高， Ｓ Ｏ 一 、 Ｃ １ 一 的浓度在模拟试验后 未明显 变化 。对 水样 测试结果 的逆向模拟 表 明： 矿物转化 量越 大， 其溶
Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ ，ＹＲ Ｃ Ｃ，Ｊ ｉ ｎ ａ ｎ ２ ５ ０ １ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ３ ． Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｃ Ａ Ｇ Ｓ ，Ｓ ｈ ｉ ｊ ｉ ａ ｚ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ ０ ５ ０ ０ ６ １ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
第３ ５卷 第 ４期 ２ ０ １ ３年 ４月
人
民
黄
河
Ｖｏ １ ． ３ ５． Ｎｏ ． ４ Ａｐ ｒ ．， ２０ １ ３
ＹＥＬＬＯＷ ＲＩ ＶＥＲ
【 水土保持 ・ 生态 】
室 内模拟水 岩作用对砒 砂岩风 化侵蚀 的影响
王 强恒 ， 孙 旭 ， 刘 昀 ， 张贵 秀 ， 石建省 ， 叶 浩
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｕｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ Ｐ ｉ — ｓ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｏ ｎ ｅ，ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｗｅ ｒ ｅ ｇ ｏ ｔ ｆ ｒ ｏ ｍ Ｄｏ ｎ ｇ ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ ｔ ｏ Ｚｈ ｕ ｎ ｇ ｅ ｅ ｒ ｒ ｅ ｇ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｉ ｎ ｎ ｅ ｒ — Ｍｏ ｎ ｇ ｏ ｌ ｉ ａ，ｗ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｄ ｏ ｏ ｒ ｗａ ｔ ｅ ｒ － ｍｃ ｋ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ．Ｂｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ａ ｌ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｉ ｆ ｌ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｏ ｆ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｍｃ ｋ ｗ ｅ ａ ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ
砒砂岩坡面侵蚀产沙规律及多元回归估算模型研究
第31卷第2期2024年4月水土保持研究R e s e a r c ho f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .31,N o .2A pr .,2024收稿日期:2023-02-19 修回日期:2023-04-08资助项目:国家自然科学基金(42207394);江苏省自然科学基金(B K 20190348);国家重点研发计划课题(2017Y F C 0504505);广西重点研发计划项目(桂科A B 21196048);中央财政林草科技推广示范项目(2023-T G 17) 第一作者:梁止水(1988 ),男,河南商丘人,博士,副研究员,主要从事水土保持与生态修复研究㊂E -m a i l :z s _l i a n g@s e u .e d u .c n h t t p :ʊs t b c y j .p a p e r o n c e .o r gD O I :10.13869/j.c n k i .r s w c .2024.02.026.梁止水,陈煜,孙悦,等.砒砂岩坡面侵蚀产沙规律及多元回归估算模型研究[J ].水土保持研究,2024,31(2):11-17.L i a n g Z h i s h u i ,C h e nY u ,S u nY u e ,e t a l .S t u d y o n t h eP a t t e r no f E r o s i o n a n dS e d i m e n tY i e l d a n dM u l t i p l eR e gr e s s i o nE s t i m a t i o nM o d e l o f P i s h a S a n d s t o n eS l o pe [J ].R e s e a r c hof S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o n ,2024,31(2):11-17.砒砂岩坡面侵蚀产沙规律及多元回归估算模型研究梁止水1,陈煜1,孙悦1,高海鹰1,吴智仁2(1.东南大学土木工程学院,南京210096;2.江苏大学环境与安全工程学院,江苏镇江212013)摘 要:[目的]揭示砒砂岩坡面侵蚀产沙规律并初步建立侵蚀产沙估测模型,为创新砒砂岩区水土流失综合治理新措施提供参考㊂[方法]利用室内人工模拟降雨试验,依据18个工况的试验数据,定量研究了不同降雨强度㊁植被覆盖度和坡度3个因素对砒砂岩坡面降雨侵蚀产沙量的影响规律,并通过多元非线性回归方程建立了坡面侵蚀产沙预测模型㊂[结果](1)砒砂岩坡面产沙规律曲线均属于平缓型,每分钟产沙量随降雨历时呈现逐渐增大并直至稳定㊂(2)坡面产沙量受降雨强度的影响最为强烈,植被其次,坡度最小,且降雨强度对植被的减沙效益具有一定的影响,随着降雨强度的增加,低覆盖度的植被减沙效益降低㊂(3)产沙量同降雨强度呈幂函数关系,而同坡度和植被覆盖度在一定范围内呈线性关系㊂[结论]通过多元非线性回归方程所建立的侵蚀产沙估算方程的拟合相关系数(R 2)可达到0.980,可以有效反映坡面侵蚀产沙量与各个影响因素的相互关系,具有较高的适用性㊂关键词:砒砂岩;模拟降雨;侵蚀产沙;多元非线性模型中图分类号:S 157.1 文献标识码:A 文章编号:1005-3409(2024)02-0011-07S t u d y o n t h eP a t t e r no fE r o s i o na n dS e d i m e n tY i e l da n dM u l t i pl e R e g r e s s i o nE s t i m a t i o n M o d e l o fP i s h a S a n d s t o n e S l o pe L i a n g Z h i s h u i 1,C h e nY u 1,S u nY u e 1,G a oH a i y i n g 1,W uZh i r e n 2(1.S c h o o l o f C i v i lE n g i n e e r i n g ,S o u t h e a s tU n i v e r s i t y ,N a n j i n g 210096,C h i n a ;2.S c h o o l o f th e E n v i r o n m e n t a n dS a f e t y E n g i n e e r i n g ,J i a n g s uU n i v e r s i t y ,Z h e n j i a n g ,J i a n gs u 212013,C h i n a )A b s t r a c t :[O b j e c t i v e ]T h e a i m s o f t h i s s t u d y a r e t oe x p l o r e t h e p a t t e r no f e r o s i o no nP i s h a s a n d s t o n e s l o p e a n d e s t a b l i s h t h e e s t i m a t i o nm o d e l ,a n d t o p r o v i d e r e f e r e n c e f o r i n n o v a t i n g th e n e w m e a s u r e s o f s o i l e r o s i o n c o n t r o l i nP i s h a s a n d s t o n e a r e a .[M e t h o d s ]T h e e f f e c t s o f r a i n f a l l i n t e n s i t y (20,50a n d80mm /h ),v e ge t a -t i o nc o v e r a g e (10%,30%a n d 50%)a n d s l o p e (20ʎ,30ʎa n d 40ʎ)o n s e d i m e n t y i e l d p a t t e r nw e r e e x a m i n e d ,a n d a ne s t i m a t i o nm o d e l of e r o s i o na n ds e d i m e n t y i e l do ns l o p ew a se s t a b l i s h e dt h r o ugh m u l ti pl en o n l i n e a r r e g r e s s i o ne q u a t i o n .[R e s u l t s ]T h es e d i m e n t y i e l dc u r v eo ft h eP i s h as a n d s t o n es l o p ea p p e a r e da g e n t l e g r o w t h ,a n dt h es e d i m e n t y i e l di n p e r m i n u t ei n c r e a s e d g r a d u a l l y wi t ht h ed u r a t i o no fr a i n f a l la n dt h e n b e c a m e s t a b l e .A m o n g t h ef a c t o r s ,t h es e d i m e n t y i e l d w a s m o s ts t r o n g l y a f f e c t e db y r a i n f a l l i n t e n s i t y,f o l l o w e db y v e g e t a t i o n ,a n d t h e s m a l l e s t e f f e c t f a c t o r i s s l o p e .A d d i t i o n a l l y ,t h e s e d i m e n t r e d u c t i o n e f f i c i e n c yo f v e g e t a t i o nw a sa l s oa f f e c t e db y r a i n f a l l i n t e n s i t y .A s r a i n f a l l i n t e n s i t y i n c r e a s e d ,t h es e d i m e n t r e d u c t i o n e f f i c i e n c y o f v e g e t a t i o nw i t hl o wc o v e r a g ed e c r e a s e d .T h es e d i m e n t y i e l dh a da p o w e r f u n c t i o nr e l a t i o n s h i pw i t h r a i n f a l l i n t e n s i t y ,w h i l e i t h a d a l i n e a r r e l a t i o n s h i p w i t h s l o p e g r a d i e n t a n dv e g e t a t i o n c o v e r a gew i t h i n a c e r t a i n r a n g e .A m u l t i v a r i a t en o n l i n e a r r e gr e s s i o n m o d e l f o re r o s i o na n ds e d i m e n t y i e l do fP i s h as a n d s t o n e s l o p ew a se s t a b l i s h e d .[C o n c l u s i o n ]T h ef i t t i n g c o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n t R 2o ft h ee s t a b l i s h e de r o s i o na n d s e d i m e n t y i e l d e s t i m a t i o n e q u a t i o n r e a c h e s 0.980u n d e r t h e s pe c if i c c o n d i t i o n s o f t h e s t a n d a r d p l o t ,w h i c h c a ne f f e c t i v e l y r e f l e c t t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e ns l o p ee r o s i o na n ds e d i m e n t y i e l da n dv a r i o u s i n f l u e n c i n g f a c t o r s, a n d t h e e s t i m a t i o nm o d e l h a sh i g ha p p l i c a b i l i t y.K e y w o r d s:P i s h a s a n d s t o n e;s i m u l a t e d r a i n f a l l;s e d i m e n t y i e l d;n o n l i n e a rm o d e黄河流域砒砂岩区处于黄土高原到西北沙漠类型的过渡区,环境异质性极为突出,生态退化和水土流失非常严重,侵蚀模数可达到30000~40000t/(k m2㊃a),是我国乃至世界上侵蚀最为剧烈的地区之一,也是黄河下游 地上悬河 的粗泥沙来源核心区[1]㊂长期以来,砒砂岩区被列为国家生态环境建设和水土流失治理的重点区,水土流失防治取得了较为显著的治理成效[2-4]㊂针对砒砂岩的水力侵蚀,主要集中在冲刷条件下的坡面侵蚀规律和水力学特征㊂其中:苏涛等[5-6]利用室内和野外径流冲刷试验研究了砒砂岩坡面的侵蚀规律和径流水动力学特性㊂杨吉山等[7]通过野外放水冲刷试验对比研究了白色和红色原状砒砂岩坡面的产流㊁产沙过程,分析了砒砂岩剥蚀率与水力学参数之间的相似关系㊂L i a n g等[8]采用室内模拟降雨试验分析了不同降雨强度㊁坡度㊁植被覆盖率条件下的产沙规律㊂杨振奇等[9]运用系统聚类和线性回归相结合的方法,划分裸露砒砂岩区降雨类型,研究了不同降雨类型对裸露坡面产流和产沙的影响,分析了不同降雨条件下坡面的微地形变化规律㊂李龙等[10]研究了自然降雨条件下砒砂岩坡面细沟微形态及其侵蚀特征,分析了细沟微形态变化过程对产流产沙的影响㊂董晓宇等[11]采用野外原位模拟冲刷试验研究了裸露砒砂岩区坡面侵蚀过程中地表粗糙度与水力侵蚀特征参数的关系㊂然而针对砒砂岩坡面的水土流失模拟及侵蚀产沙预测模型等研究较少,其中只有叶俊道等[12]对W E P P模型在砒砂岩地区不同坡面的土壤侵蚀进行了适用性探讨㊂因此,亟需针对砒砂岩坡面的特点建立适用于该地区的产沙过程预报模型㊂为了更好地研究砒砂岩坡面在降雨侵蚀作用下侵蚀产沙规律,本文开展室内模拟降雨试验,研究不同砒砂岩边坡的坡度㊁降雨强度及植被覆盖率条件下的侵蚀产沙量,利用多元回归分析方法,分析不同参数与侵蚀产沙量之间的相互关系,初步建立侵蚀产沙估测模型,以期为砒砂岩水土流失区治理工作提供一定的科学依据㊂1材料及方法1.1试验材料试验用砒砂岩土取自黄河中游上游皇甫川流域的圪秋沟,含水量约为9.0%,土壤颗粒级配使用马尔文3000激光粒度仪测定,>1.00mm的颗粒组成占0.83%,0.50~0.05m m的颗粒组成占90.74%,<0.01 mm的颗粒组成占8.43%㊂所选用的植物为狗牙根 C y n o d o nd a c t y l o n(L.)P e r s o o n ,它与砒砂岩区广泛生长的野牛草极为类似,也具有根系较小㊁叶面窄长㊁移植成活率高等特点㊂1.2试验设计采用标准小区5mˑ1m,进行室内模拟降雨试验,主要考察降雨强度㊁坡度和植被覆盖度的影响㊂根据全面调查立体条件和气候条件的基础上,砒砂岩区相对稳定坡度多在30ʎ左右[10]㊂因此,试验中考察砒砂岩的坡度为20ʎ,30ʎ,40ʎ㊂根据当地多年降雨数据资料选择降雨强度为20,50,80mm/h,植被覆盖率为10%,30%,50%㊂此外,在砒砂岩区沟坡系统的陡坡面上很少有植被生长,因此,仅在20ʎ的缓坡条件下进行植被覆盖度的影响研究㊂试验设计见表1,砒砂岩裸地坡面依次编号为A1 A9,有植被覆盖坡面依次编号为B1 B9㊂表1试验设计方案T a b l e1D e s i g no f e x p e r i m e n t s试验编号降雨强度/(mm㊃h-1)坡度/(ʎ)植被覆盖率/%试验编号降雨强度/(mm㊃h-1)坡度/(ʎ)植被覆盖率/% A120200B1202010 A220300B2202030 A320400B3202050 A450200B4502010 A550300B5502030 A650400B6502050 A780200B7802010 A880300B8802030 A980400B9802050 1.3试验过程与测试方法模拟降雨试验在黄河水利科学研究院模型黄河降雨试验大厅进行,其中模拟降雨装置采用下喷式的自动模拟降雨系统,其降雨的均匀性可达到90%以上㊂试验用的土槽为移动式可变坡度的钢槽,其坡度调节范围为5ʎ~45ʎ,土槽的长为5.0m,宽为2.0m,高为0.6m,宽度方向上分为2个1.0m的土槽㊂狗牙草则采用试验前一个月的苗子进行移植,并通过对种植时的密度控制及叶面修剪来控制覆盖度大小,从而保证试验中的植被覆盖率要求㊂模拟砒砂岩坡面采用控制容重的方法填土,层层21水土保持研究第31卷压实,容重均控制在1.4~1.5g/c m3,使其接近野外实际砒砂岩容重㊂为便于渗水,填土之前,在坡面底部预先铺上10c m厚的沙子㊂每场降雨试验的前一天,先用非常小的雨量进行预降雨,在基本保证不产生侵蚀的条件下直至形成产流为止,从而可以有效消除不同工况下的边界差异㊂同时,在每次降雨前,均需要用塑料薄膜将坡面盖住,并在坡面的4个角放置雨量筒,初始降雨15m i n,用于校核降雨强度大小及其均匀性㊂降雨持续1h,降雨过程中每3m i n接一个产流泥沙样,采用集沙桶收集产流产沙情况,后用烘干法测得产沙量㊂1.4数据分析和建模方法模拟试验结果利用S P S S软件和非线性回归分析方法进行拟合,建立回归方程㊂2结果与分析2.1砒砂岩裸地坡面产沙特征分析从图1中可以看出,不同坡度条件下,降雨初期单位时间的产沙量均随降雨历时的增加不断增加,随后逐渐趋于稳定㊂其中,降雨强度越小的情况下,单位时间内的产沙量最终趋于稳定的时间越早㊂而在降雨历时半小时以后,所有工况下的单位侵蚀产沙量基本都趋于稳定㊂已有研究表明[13],黄土类坡面的侵蚀产沙量随降雨历时的变化曲线会有3种形式:平缓型㊁单峰型和多峰型,而砒砂岩坡面侵蚀产沙量随时间变化均为平缓型㊂在本次试验研究的时间范围内尚未出现峰值,这其中可能的原因是砒砂岩在遇水后短时间内出现侵蚀溃散,并呈现出侵蚀恶化的趋势,直至达到水流可携带泥沙的极大值㊂另外,侵蚀产沙量受降雨强度的影响为极其显著(p< 0.01),即为降雨强度越大,砒砂岩坡面形成的产沙量也越大,曲线波动的程度也更加明显㊂而在试验中的3种降雨强度条件下,侵蚀产沙量均随坡度的增加而呈现轻微的增加趋势,但该趋势并不明显(p> 0.05),说明坡度对侵蚀产沙量的影响小于降雨强度的影响[14]㊂图1裸坡坡面产沙量随降雨历时的变化曲线F i g.1C u r v e o f s a n d y i e l do n t h e b a r e s l o p ew i t h t h e d u r a t i o no f r a i n f a l l2.2砒砂岩植被覆盖坡面产沙特征分析图2为不同降雨强度和植被覆盖度下,砒砂岩坡面产沙量随时间的变化曲线,从图中可以看出,砒砂岩植被覆盖坡面产沙量随时间变化规律同裸露坡面的情况相似,其中初期产沙量随降雨历时的增加而不断增大,之后逐渐趋于稳定㊂砒砂岩坡面植被减蚀效果也明显受降雨强度影响,不同降雨强度时,植被的减蚀率相差较大㊂当降雨强度为20mm/h时,不同覆盖度的植被减沙效果均非常明显(p<0.01),所有植被覆盖度的减沙率均超过70.00%㊂但当降雨强度为80m m/h时,只有植被覆盖度为50%对应的产沙量与裸坡相比变化明显,减沙率为86.72%,其他覆盖度条件,产沙量与裸坡相比变化并不明显(p>0.05)㊂3讨论根据模拟降雨试验结果,得到了累计产沙量随降雨时间的关系(图3),可以看出,不同坡面的累计产沙量随降雨历时增加而增加,且有增加变陡的趋势(曲率增加),这是由于随着时间推移,坡面侵蚀程度增大,径流中所含的泥沙在输移过程中增强了侵蚀动力,加剧了侵蚀产沙,该结果与肖培青等[15]得出累计产沙量与降雨历时成幂函数的结论基本一致㊂3.1累计产沙量拟合曲线由图3看出,在不同的试验工况下,每分钟产沙量相差很大,导致这些累计产沙与降雨历时的关系曲线偏离也很大,难以统一分析㊂如果采用幂函数拟合,每一个试验条件都得到一个具有两个参数的公式,得不到统一的对应关系㊂因此,考虑对累计产沙量进行无量纲的归一化处理,使得数值在0~1[16],即为:将累计产沙量值都除以其1h总产沙量,降雨历时以1h的百分数表示㊂并得到了归一化后的关系曲线(图4),所有工况条件下得到曲线重合性好㊂31第2期梁止水等:砒砂岩坡面侵蚀产沙规律及多元回归估算模型研究图2 植被覆盖坡面产沙量随降雨历时的变化曲线F i g .2 C u r v e o f s e d i m e n t y i e l do nv e g e t a t i o n c o v e r s l o pew i t h r a i n f a l l d u r a t i o n 图3 累计产沙量随降雨历时的关系曲线F i g .3 R e l a t i o n s h i p cu r v e o f c u m u l a t i v e s e d i m e n t p r o d u c t i o nw i t h r a i n f a l l d u r a t i o n 图4 累计产沙量随降雨历时变化的归一化关系曲线F i g .4 N o r m a l i z e d r e l a t i o n s h i p c u r v e o f c u m u l a t i v e s e d i m e n t p r o d u c t i o n c h a n gew i t h r a i n f a l l d u r a t i o n 由图4可以看出,归一化曲线基本都位于y =x 下方,且非常接近以其为玄的圆弧,因此考虑采用曲线拟合,并假定为一条圆弧,圆心设为(a ,b ),在曲线的左上方,半径为r ,其中圆弧同时经过点(0,0)和(1,1),则该弧线上的点(x ,y )满足以下关系:a 2+b 2=r 2(a -1)2+(b -1)2=r 2(a -x )2+(b -y )2=r 2ìîíïïïï(1)且有a ɤ0,b >0,b >y ㊂从而获得目标的拟合方程为:y =1-a -(1-a )2+2a x -x 2(2)对每条归一化后的曲线按照公式(2)进行非线性拟合,得到a 值和拟合相关系数R 2(表2),其中相关系数均在0.95以上,因此拟合的误差较小㊂而B 1,B 2和B 9这3个组别中a 值特别大,说明该3种工况下,圆弧曲率很大,曲线接近于直线,且都属于具有覆盖率的两个边缘情况,说明该拟合曲线存在一定的临界条件㊂在试验组的基础上,去除该三组数据后,对其他数据进行求平均值,从而保证其统一拟合的效果,从而得到a 值约为-2.480,方差为3.154,各组数据基本均匀分布在拟合曲线的附近,且符合归一化曲线下凹㊁斜率逐渐增大的特点,可以较好地反映试验条件下累计产沙量随降雨历时的变化规律,故可以得到砒砂岩坡面侵蚀的累计产沙量与降雨历时(t )的拟合曲线方程为:y =3.48-3.482-4.96t -t 2(3)式中:t 为降雨历时(h),取值范围0~1㊂41 水土保持研究 第31卷表2 拟合参数a 值及相关系数T a b l e 2 F i t t i n gpa r a m e t e r a v a l u e s a n d c o r r e l a t i o n c o e f f i c i e n t s 试验编号拟合a 值相关系数(R 2)样本数(n )试验编号拟合a 值相关系数(R 2)样本数(n )A 1-5.3710.99520B 1-11759.6760.99920A 2-1.0570.99420B 2-4394.0850.99620A 3-2.2940.99520B 3-1.2040.97320A 4-0.7760.96420B 4-1.4970.99420A 5-3.8790.99720B 5-5.5120.99920A 6-1.9200.99420B 6-3.7460.98020A 7-0.9730.97220B 7-4.9700.99320A 8-2.1300.99520B 8-5.3040.99120A 9-1.8200.99820B 9-5811.5060.997203.2 多元非线性回归分析模型多元非线性分析是利用数理统计的方法建立多个自变量与一个因变量之间非线性的函数关系,在诸多领域得到广泛应用[17-19]㊂(1)传统方法是采用曲线化直线,利用6种初等函数对自变量进行变换,然后根据经典的最小二乘法原理,建立预测因变量与变换后自变量的线性关系㊂这种模型有一定精度,但没有考虑因素间的交互影响㊂其数学表达式一般为:y =ðni =1a i f i (x i )+k (4)(2)另一种有效的方法是直接提出非直线形式的期望函数,作为模型框架,采用高斯-牛顿法进行参数估计,反复迭代直至参数估计收敛㊂该方法的方差分析F值和p 值的意义不大㊂其数学表达式一般为:y =f (x 1,x 2, ,x n ,θ)(5)影响坡面水力侵蚀产沙的因素,主要包括降雨㊁坡度㊁土壤特性(含水量㊁粒径大小㊁黏粒含量㊁内摩擦角等)㊁植被,以及坡长和人为作用等因素[20]㊂试验条件下,降雨强度㊁坡度和植被覆盖度是影响产沙量的3个最主要因素㊂大量的研究表明,侵蚀产沙量与降雨强度间存在幂函数关系[21-22],并在该研究中得到了验证㊂对于具有临界坡度的情况下,在临界坡度之前,与坡度间可能存在二次函数关系[23];而与植被覆盖度间的关系比较复杂,尚未明确,为方便之后建模,暂定为线性关系㊂预测模型的因变量为总侵蚀产沙量Y (单位k g ),自变量分别为:降雨强度I (为方便计算,单位选择mm/m i n );坡面坡度数值S ;植被覆盖度的百分数C ㊂采用第一种方法(单因素分析,表明Y 与I 2.5呈线性关系),可得到回归函数如下:Y =a I 2.5+b S +c C +d =156.6I 2.5+4.64S -2.6C -73.3(6)其相关系数R 2=0.839,拟合效果一般,且各参数的标准误差均很大,用作回归模型不太理想㊂采用第二种方法,需预先确定期望函数㊂根据前面对不同条件下产沙量变化过程的分析,降雨强度是主因,且自变量中降雨强度同坡度㊁植被覆盖度间存在较强的响应关系,建立回归函数如下:Y =I a (b S +c C +d )+e =I 2.25(3.62S -3.21C +129.21)-4.72(7)其相关系数R 2=0.980,模型拟合效果很好㊂研究发现公式(7)中的常数项同总产沙量的实测值比较,可以忽略,因此考虑修改期望函数,重新建立回归函数,其表达式如下:Y =I a (b S +c C +d )=I 2.32(3.54S -3.16C +124.9)(8)其相关系数仍为R 2=0.980,但形式更为简单㊂式中:Y 为试验小区砒砂岩坡面的侵蚀产沙量(k g);I 为降雨强度(m m /m i n );S 为坡度值,取值范围10ʎ~40ʎ;C 为植被覆盖度的百分数,取值范围0~50%;a ,b ,c ,d ,e 为模型拟合参数㊂表2是试验的实测值和公式(8)估计值的比较(图5)㊂从图5可以看到,即使侵蚀产沙量波动范围为4.20~509.78k g ,估测值与实际值的误差大部分都在10%以内,说明公式(8)的估计效果依然很好,且形式简单,能很好地反映变量间关系㊂3.3 砒砂岩坡面侵蚀产沙量估测模型通过对不同条件下砒砂岩坡面侵蚀的累计产沙量变化规律和总产沙量的数值模拟结果与分析,得到了试验小区条件下,侵蚀产沙量与降雨强度㊁坡度㊁植被覆盖度和降雨历时的相互关系,形成了如下估测模型,如公式(9)所示㊂Y =I 2.32(3.54S -3.16C +124.9)(3.48-3.482-4.96t -t2)(9)式中:Y 为试验小区砒砂岩坡面的侵蚀产沙量(k g);51第2期 梁止水等:砒砂岩坡面侵蚀产沙规律及多元回归估算模型研究I为降雨强度(mm/m i n);S为坡度值,取值范围10ʎ~40ʎ;C为植被覆盖度的百分数,取值范围0~ 50%;t为降雨历时(h),取值范围0~1㊂研究表明,坡面侵蚀产沙量的确与降雨强度间呈幂函数关系,而与坡度和植被覆盖度在一定范围内呈线性关系,且随降雨历时符合弧线式增长㊂图5总侵蚀产沙量值和估测值对比F i g.5C o m p a r i s o no f t o t a l e r o s i o n s a n dp r o d u c t i o nv a l u e a n d e s t i m a t e s4结论(1)砒砂岩坡面产沙量受降雨强度的影响最为明显,受坡度的影响相对较弱㊂不同条件下,产沙量随降雨历时的变化曲线均为平缓型,初期产沙量随降雨历时的增加而不断增加,之后趋于稳定㊂(2)植被的减蚀效果受降雨强度的影响很大,小降雨强度时,植被减蚀效果明显,然而随着降雨强度的增加,低植被覆盖度的效果越来越差,当降雨强度达到80mm/h时,只有覆盖度为50%时,植被减沙效果明显㊂(3)建立了砒砂岩坡面侵蚀产沙量的多元非线性回归模型㊂模型结果表明,产沙量同降雨强度呈幂函数关系,而同坡度和植被覆盖度在一定范围内呈线性关系,随降雨历时呈现很好的弧线式增长㊂然而,该模型目前对标准小区的特定条件下的拟合程度和适用性效果较好,针对野外侵蚀估测还需要更多的数据和模型修正,从而可以得到更加精确的预测模型㊂参考文献(R e f e r e n c e s):[1]王愿昌,吴永红,寇权,等.砒砂岩分布范围界定与类型区划分[J].中国水土保持科学,2007,5(1):14-18.W a n g YC,W uY H,K o uQ,e t a l.D e f i n i t i o no f a r s e-n i c r o c k z o n e b o r d e r l i n e a n d i t s c l a s s i f i c a t i o n[J].S c i e n c eo f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o n,2007,5(1):14-18.[2]秦富仓,杨振奇,李龙.砒砂岩区土壤侵蚀机理与生态修复技术研究进展[J].北京林业大学学报,2020,42(12): 142-150.Q i nFC,Y a n g ZQ,L i L.R e s e a r c h p r o g r e s s o n s o i l e r o s i o n m e c h a n i s ma n d e c o l o g i c a l r e s t o r a t i o n t e c h n o l o g y i n f e l d-s p a t h i c s a n d s t o n e r e g i o n[J].J o u r n a l o fB e i j i n g F o r e s t r y U n i v e r s i t y,2020,42(12):142-150.[3] L i a n g ZS,W uZR,Y a o W Y,e t a l.P i s h a s a n d s t o n e:C a u s e s,p r o c e s s e s a n d e r o s i o n o p t i o n s f o r i t s c o n t r o l a n dp r o s p e c t s[J].I n t e r n a t i o n a l S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o n R e s e a r c h,2019,7(1):1-8.[4]姚文艺,肖培青,王愿昌,等.砒砂岩区侵蚀治理技术研究进展[J].水利水电科技进展,2019,39(5):1-9,15.Y a o W Y,X i a oP Q,W a n g Y C,e t a l.R e s e a r c h p r o-g r e s s o n s o i l e r o s i o n c o n t r o l t e c h n o l o g i e s i nP i s h a s a n d-s t o n e a r e a s[J].A d v a n c e s i nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y o f W a t e rR e s o u r c e s,2019,39(5):1-9,15.[5]苏涛,张兴昌.砒砂岩陡坡面径流水动力学特征[J].水土保持学报,2012,26(1):17-21.S u T,Z h a n g X C.H y d r a u l i cc h a r a c t e r i s t i c so fs t e e p s l o p e r u n o f f o f p i s h as a n d s t o n e[J].J o u r n a l o fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2012,26(1):17-21.[6]苏涛,张兴昌,王仁君,等.植被覆盖对砒砂岩地区边坡侵蚀的减流减沙效益[J].水土保持学报,2015,29(3): 98-101,255.S uT,Z h a n g XC,W a n g RJ,e t a l.E f f e c t o f v e g e t a t i o nc o v e r a g e o n s l o p e r u n o f f a nd se d i m e n t r e d u c t i o n i nP i s h as a n d s t o n e r e g i o n[J].J o u r n a l o fS o i l a n d W a t e rC o n s e r-v a t i o n,2015,29(3):98-101,255.[7]杨吉山,姚文艺,郑明国,等.原状砒砂岩坡面产流产沙规律试验研究[J].人民黄河,2017,39(1):98-101,109.Y a n g JS,Y a o W Y,Z h e n g M G,e t a l.E x p e r i m e n t a l s t u d y o nr u n o f f p r o d u c t i o na n ds e d i m e n t y i e l d p r o c e s s o n t h eu n d i s t u r b e ds a n d s t o n es l o p e s[J].Y e l l o w R i v e r, 2017,39(1):98-101,109.[8] L i a n g ZS,L i uH W,Z h a oYB,e t a l.E f f e c t s o f r a i n f a l li n t e n s i t y,s l o p ea n g l e,a n dv e g e t a t i o nc o v e r a g eo nt h ee r o s i o nc h a r a c t e r i s t i c so fP i s h as a n d s t o n es l o p e su n d e rs i m u l a t e d r a i n f a l l c o n d i t i o n s[J].E n v i r o n m e n t a lS c i e n c ea n dP o l l u t i o nR e s e a r c h,2020,27(15):17458-17467.[9]杨振奇,郭建英,秦富仓,等.裸露砒砂岩区降雨条件下坡面微地形变化规律[J].水土保持学报,2021,35(3): 111-118.Y a n g Z Q,G u oJY,Q i nF C,e ta l.C h a n g el a w o f s l o p e m i c r o-t o p o g r a p h y u n d e r r a i n f a l l c o n d i t i o n i ne x p o s e df e l d s p a t h i c s a n d s t o n e r eg i o n[J].J o u r n a l o fS o i la n d W a t e rC o n s e r v a t i o n,2021,35(3):111-118.[10]李龙,张鹏,郭跃,等.自然降雨条件下砒砂岩坡面细沟微形态及其侵蚀特征[J].水土保持通报,2021,41(6):15-22. L i L,Z h a n g P,G u oY,e t a l.M i c r o m o r p h o l o g y a n d e r o s i o n61水土保持研究第31卷c h a r a c t e r i s t i c s o f r i l l s o n f e ld s p a t h i c s a n d s t o ne s l o p e su n d e rn a t u r a l r a i n f a l l c o n d i t i o n s[J].B u l l e t i no fS o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o n,2021,41(6):15-22.[11]董晓宇,秦富仓,李龙,等.裸露砒砂岩区坡面侵蚀过程中地表粗糙度与水力侵蚀特征参数的关系[J].水土保持学报,2022,36(2):33-41.D o n g X Y,Q i nFC,L i L,e t a l.R e l a t i o n s h i p b e t w e e ns u r f a c er o u g h n e s sa n dh y d r a u l i ce r o s i o nc h a r a c t e r i s t i cp a r a m e t e r sd u r i n g s l o p e e r o s i o n i n e x p o s e dP i s h a s a n d-s t o n e a r e a[J].J o u r n a l o f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o n,2022,36(2):33-41.[12]叶俊道,秦富仓,岳永杰,等.W E P P模型在砒砂岩地区土壤侵蚀模拟的适用性研究[J].干旱区资源与环境,2012,26(7):132-135.Y e JD,Q i nFC,Y u eYJ,e t a l.T h e a p p l i c a b i l i t y o f W E P P i n s i m u l a t i n g t h e s o i l e r o s i o n i n s o f t r o c k r e g i o n[J].J o u r n a l o fA r i dL a n dR e s o u r c e s a n dE n v i r o n m e n t,2012,26(7):132-135.[13]李宏伟,王文龙,王贞,等.神东煤田原地面侵蚀产沙规律野外降雨试验[J].中国农业大学学报,2013,18(2):195-201.L iH W,W a n g W L,W a n g Z,e t a l.E f f e c t o f s i m u l a-t e dr a i n f a l le x p e r i m e n t so ns o i le r o s i o na n ds e d i m e n ty i e l do ft h eu n d i s t u r b e dl a n d si n S h e n d o n g C o a l f i e l d[J].J o u r n a l o f C h i n aA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y,2013,18(2):195-201.[14]王其东,高海鹰,梁止水,等.新型亲水性聚氨酯对砒砂岩边坡抗降雨侵蚀的影响[J].水土保持学报,2016,30(3):29-32,114.W a n g QD,G a oH Y,L i a n g ZS,e t a l.E f f e c t o f a n o v e lh y d r o p h i l i c p o l y u r e t h a n eo ni n c r e a s i n gp i s h as a n d s t o n er e s i s t a n c e t or a i n f a l le r o s i o n[J].J o u r n a lo fS o i la n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2016,30(3):29-32,114. [15]肖培青,姚文艺,申震洲,等.苜蓿草地侵蚀产沙过程及其水动力学机理试验研究[J].水利学报,2011,42(2):232-237. X i a oP Q,Y a o W Y,S h e nZZ,e t a l.E x p e r i m e n t a ls t u d y o ne r o s i o n p r o c e s sa n d h y d r o d y n a m i c s m e c h a-n i s m o fa l f a l f a g r a s s l a n d[J].J o u r n a lo f H y d r a u l i cE n g i n e e r i n g,2011,42(2):232-237.[16]侯建才,李占斌,崔灵周,等.黄土高原典型流域次降雨径流侵蚀产沙规律研究[J].西北农林科技大学学报:自然科学版,2008,36(2):210-214,221.H o u JC,L i ZB,C u i LZ,e t a l.R e s e a r c h o n r u n o f f e r o-s i o n a n d s e d i m e n t y i e l d l a w s o f t y p i c a lw a t e r s h e du n d e rs i n g l e r a i n f a l l o nL o e s sP l a t e a u[J].J o u r n a l o fN o r t h-w e s tA&FU n i v e r s i t y:N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n,2008,36(2):210-214,221.[17]乔荣荣,季树新,白雪莲,等.流域沟壑数量特征与侵蚀量关系[J].中国水土保持科学(中英文),2020,18(6):9-14. Q i a oRR,J i SX,B a i XL,e t a l.R e l a t i o n s h i p b e t w e e ng u l l y q u a n t i t a t i v e c h a r a c t e r i s t i c s a n d s o i l e r o s i o na m o u n t[J].S c i e n c eo fS o i la n d W a t e rC o n s e r v a t i o n,2020,18(6):9-14.[18]高翔,蔡雄飞,王济,等.喀斯特小流域分布式土壤侵蚀估算模型[J].山地学报,2013,31(5):542-547.G a oX,C a iXF,W a n g J,e t a l.D i s t r i b u t e ds o i l e r o s i o ne s t i m a t i o nm o d e lf o rs m a l lw a t e r s h e di n K a r s ta r e a[J].J o u r n a l o fM o u n t a i nS c i e n c e,2013,31(5):542-547. [19]覃超,何超,郑粉莉,等.黄土坡面细沟沟头溯源侵蚀的量化研究[J].农业工程学报,2018,34(6):160-167. Q i nC,H eC,Z h e n g FL,e t a l.Q u a n t i t a t i v e r e s e a r c h o f r i l l h e a da d v a n c i n gp r o c e s so n l o e s s i a l h i l l s l o p e[J].T r a n s a c t i o n s o ft h e C h i n e s e S o c i e t y o f A g r i c u l t u r a lE n g i n e e r i n g,2018,34(6):160-167.[20]姚文艺,汤立群.水力侵蚀产沙过程及模拟[M].郑州:黄河水利出版社,2001.Y a oW Y,T a n g LQ.H y d r a u l i c E r o s i o n o f S a n d P r o d u c t i o n P r o c e s sa n d S i m u l a t i o n[M].Z h e n g z h o u:Y e l l o w R i v e rW a t e r C o n s e r v a n c y P u b l i s h i n g H o u s e,2001.[21]管新建.不同土质坡面水蚀过程模拟试验及建模研究[D].西安:西安理工大学,2009.G u a nXJ.S t u d y o nE x p e r i m e n t a l S i m u l a t i o n a n dM o d-e l i n g o fS l o p eE r o s i o nP r o c e s so fD if f e r e n tS o i l s[D].X i'a n:X i'a nU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y,2009. [22]郭建英,董智,李锦荣,等.放牧强度对荒漠草原土壤物理性质及其侵蚀产沙的影响[J].中国草地学报,2019,41(3):74-82.G u o JY,D o n g Z,L i JR,e t a l.E f f e c t s o f g r a z i n g i n t e n s i t yo ns o i l p h y s i c a l p r o p e r t i e sa n ds o i le r o s i o na n ds e d i-m e n t y i e l di n d e s e r ts t e p p e[J].C h i n e s eJ o u r n a lo fG r a s s l a n d,2019,41(3):74-82.[23]苏远逸,李鹏,任宗萍,等.坡度对黄土坡面产流产沙过程及水沙关系的影响[J].水土保持研究,2020,27(2):118-122.S uY Y,L i P,R e nZP,e t a l.E f f e c t o f s l o p e g r a d i e n t o n t h e p r o c e s s o f r u n o f f a n ds e d i m e n t y i e l da n dw a t e r-s e d i m e n t r e l a t i o no nt h el o e s ss l o p e[J].R e s e a r c ho fS o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o n,2020,27(2):118-122.71第2期梁止水等:砒砂岩坡面侵蚀产沙规律及多元回归估算模型研究。
防止砒砂岩地区土壤侵蚀的水土保持综合技术探讨
防止砒砂岩地区土壤侵蚀的水土保持综合技术探讨
毕慈芬;邰源林;王富贵;李贵;乔旺林;胡存胜
【期刊名称】《泥沙研究》
【年(卷),期】2003()3
【摘要】砒砂岩地区是黄河流域多沙粗沙来源的主要组成部分 ,又是我国沙暴扬尘的两大策源地之一 ,要想从根本上解决黄河下游粗沙淤积的危害 ,制止沙暴扬尘扩散范围 ,实现该区生态环境良性循环 ,必须对砒砂岩区进行集中治理。
作者在砒砂岩地区植物“柔性坝”拦截粗泥沙试验成果的基础上 ,研究了防止沟道土壤侵蚀的系统综合技术 ,并对使用这项技术提出了一个可操作性的治理模式和数理关系式。
【总页数】3页(P63-65)
【关键词】水土保持;砒砂岩地区;土壤侵蚀;系统综合技术;人工湿地;人工滩地;治理模式;数理关系式
【作者】毕慈芬;邰源林;王富贵;李贵;乔旺林;胡存胜
【作者单位】水利部沙棘开发中心;水利部黄委会黄河上中游管理局;内蒙古鄂尔多斯市水科所
【正文语种】中文
【中图分类】S157
【相关文献】
1.黄河中游砒砂岩地区长川流域土壤侵蚀情景分析 [J], 许红梅;高清竹;江源
2.砒砂岩黄土区植被盖度对土壤侵蚀的影响 [J], 白雪莲;郑海颖;王理想;季树新;陈
正新;常学礼
3.裸露砒砂岩区小流域土壤侵蚀空间自相关特征及影响因素 [J], 杨振奇;郭建英;秦富仓;刘铁军;张铁钢
4.砒砂岩区土壤侵蚀机理与生态修复技术研究进展 [J], 秦富仓;杨振奇;李龙
5.砒砂岩地区土壤侵蚀机理研究 [J], 毕慈芬;王富贵
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
砒砂岩侵蚀机理研究与展望
砒砂岩侵蚀机理研究与展望作者：姚文艺李长明张攀王愿昌来源：《人民黄河》2018年第06期摘要：砒砂岩侵蚀机理是我国北方脆弱生态区治理实践中迫切需要解决的应用基础问题中的难点。
为深化理解砒砂岩复合侵蚀发生发展过程、揭示多动力侵蚀交替/耦合关系、辨识复合侵蚀与植被退化的耦合机理，系统总结了国内外对砒砂岩侵蚀研究的主要成果，包括砒砂岩侵蚀类型及其发生动因、砒砂岩侵蚀分布特征、砒砂岩侵蚀岩性机理等，并对现有研究进展进行讨论，指出砒砂岩侵蚀规律研究中面临的关键科学问题，提出未来研究的重点课题，包括砒砂岩区多动力复合侵蚀时空分异规律、复合侵蚀与植被退化的互馈关系、水岩作用下砒砂岩三元结构破坏机理、复合侵蚀试验观测方法等，可为今后开展相关研究工作提供参考。
关键词：砒砂岩：复合侵蚀：侵蚀机理：生态恢复：黄河中图分类号：S157.1； TV882.1文献标志码：Adoi： 10.3969/j.issn.1000-1379.2018.06.001砒砂岩是在古生代二叠纪（距今约2.5亿年前）、中生代三叠纪、侏罗纪和白垩纪逐渐形成的厚层砂岩、砂页岩和泥质砂岩组成的岩石互层，属陆相碎屑沉积岩类，集中分布于黄河流域鄂尔多斯高原，其面积1.67万km。
由于砒砂岩上覆岩层厚度小、压力低，因此其成岩程度弱、结构强度低，具有“无水坚如磐石、遇水烂如稀泥”的特性。
砒砂岩区水蚀、风蚀、冻融侵蚀交替发生，土壤侵蚀剧烈，生态环境极其恶劣，成为黄河粗泥沙的集中来源区，同时严重制约当地经济社会持续发展。
开展砒砂岩侵蚀规律研究、认识砒砂岩侵蚀机理，是砒砂岩区水土流失及生态综合治理的重要课题，是黄河治理和典型脆弱生态区生态恢复等重大实践的必然要求。
国外在单一砂岩区风化侵蚀、坡沟耦合侵蚀、重力侵蚀、沟道系统形成及沟壑侵蚀、泥岩区沟蚀等方面有相关研究成果报道，但可能受砒砂岩特殊的地理区位所限，未见国外报道诸如砂岩、砂页岩、泥质砂岩交互岩类侵蚀的研究案例。
211104371_水力侵蚀下砒砂岩区植被格局对微地形和侵蚀的影响
nc
r
e
a
s
ge
,
,
,
i
ngt
r
endwi
t
hr
a
i
n
f
a
l
l andc
ompa
r
edwi
t
hba
r
es
l
ope i
nc
r
emen
t
so
ft
hesu
r
f
a
c
er
oughne
s
s su
r
f
a
c
eundu
l
a
-
t
i
on,su
r
f
a
c
ec
l
e
anne
s
sand mi
c
r
o
s
l
opewe
r
et
hel
e
si
nt
hespa
t
i
a
ld
i
s
t
r
i
bu
t
i
ono
fe
r
os
i
on
depos
i
t
i
onons
l
ope
swi
t
hd
i
f
f
e
r
en
tvege
t
a
t
i
onpa
t
t
e
rns.
Compa
r
edwi
t
ho
t
he
rs
《2024年基于离散元方法的河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程研究》范文
《基于离散元方法的河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程研究》篇一一、引言随着现代地质学、工程学和环境科学的快速发展，河流治理及边坡稳定性的研究成为热点问题。
特别是对于河流中那些关键性地段的河道两侧砒砂岩边坡，其稳定性问题更是不容忽视。
这种地质条件下的边坡，在自然因素和人为活动的影响下，容易发生侵蚀破坏，进而对生态环境和人类生产生活带来严重威胁。
因此，对河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程进行深入研究，并寻找有效的防护措施，显得尤为重要。
本文基于离散元方法，对河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程进行了深入研究。
二、离散元方法概述离散元方法是一种基于颗粒间相互作用关系的数值模拟方法，其基本原理是通过建立粒子间的力学模型来模拟物体的宏观行为。
这种方法适用于解决具有大量独立运动的元素（如土壤颗粒、岩体）的系统行为问题，对边坡稳定性分析以及侵蚀破坏过程的模拟有着很好的应用。
三、砒砂岩的特性及其对边坡的影响砒砂岩是河道两岸常见的岩石类型，其性质直接关系到边坡的稳定性。
砒砂岩主要由胶结较弱的细小颗粒组成，具有较高的透水性，且抗风化能力较弱。
在长期的水流冲刷和风化作用下，砒砂岩容易发生侵蚀破坏，导致边坡失稳。
四、基于离散元方法的侵蚀破坏过程模拟本研究采用离散元方法对河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程进行模拟。
首先，根据砒砂岩的物理性质和力学特性建立颗粒模型；然后，通过模拟水流冲刷、风化等自然因素以及人为活动的影响，观察边坡的侵蚀破坏过程；最后，分析边坡的稳定性变化及影响因素。
五、模拟结果与分析通过模拟，我们发现河道两侧砒砂岩边坡在自然因素和人为活动的影响下，容易发生侵蚀破坏。
其中，水流冲刷是导致边坡侵蚀的主要因素之一，尤其在暴雨季节，水流冲刷力更大，导致边坡破坏更加严重。
此外，风化作用和人为开挖活动也会对边坡稳定性造成影响。
在侵蚀过程中，边坡的颗粒逐渐被水流冲走，导致边坡表面逐渐变陡，最终可能发生滑坡等灾害。
六、结论与建议本研究通过离散元方法对河道两侧砒砂岩边坡的侵蚀破坏过程进行了深入研究。
内蒙古南部砒砂岩岩性特征对重力侵蚀的影响
第25卷 第3期2008年5月干旱区研究AR ID ZON E RESE AR C HV o.l25 No.3M ay 2008文章编号: 1001-4675(2008)03-0402-04内蒙古南部砒砂岩岩性特征对重力侵蚀的影响*叶 浩1,2, 石建省2, 侯宏冰2, 石迎春2, 程彦培2, 郭 娇2(1北京林业大学测绘与3S中心,北京 100006;2中国地质科学院水文地质环境地质研究所,河北石家庄 050061)摘 要:重力侵蚀是内蒙古南部砒砂岩区的主要侵蚀类型之一,其重力侵蚀模数可高达25615t/(km2 a)。
年平均重力侵蚀量占总侵蚀量平均值的30.6%。
针对砒砂岩重力侵蚀发育过程,通过在砒砂岩区的野外调查、原状岩石性质测试结果分析,认为砒砂岩岩石的矿物组成、结构、微结构的岩性特征,决定了不同岩性砒砂岩的抗风化能力和风化程度的不同,导致风化侵蚀速率的差异,不同岩性互层的地层组合方式,加剧了砒砂岩的重力侵蚀。
关键词:砒砂岩;岩石性质;侵蚀速率;重力侵蚀;内蒙古中图分类号:P313 文献标识码:A砒砂岩 不是科学名词,而是群众对广泛出露于鄂尔多斯高原、整体呈现红色的、发育于三叠系、侏罗系、白垩系时期的一套沉积岩层的俗称,岩性以白色、灰白色、紫红色为主的砂岩和粉砂岩,其中夹有泥质砂岩、砂质泥岩、泥岩,少量的砾岩、页岩分布。
它主要分布在鄂尔多斯市、准格尔旗中北部、伊金霍洛旗东北部和达拉特旗的丘陵区,分布面积以流域为单元计算,其总面积约1.2 104km2 1 。
砒砂岩区是黄河中游的剧烈侵蚀中心 2 ,且存在着特殊的风水两相侵蚀产沙机制 3 ,是黄河粗泥沙主要来源地之一,同时,也是水土保持工作的重点地区 4 。
目前,岩石性质对侵蚀的影响主要集中在对土壤性质的研究 5-7 。
本文主要以三叠系地层为例,从砒砂岩重力侵蚀过程及岩石的矿物成分和结构,分析砒砂岩的岩性对重力侵蚀发育的影响。
1 砒砂岩重力侵蚀特征1.1 重力侵蚀的主要表现形式据已有的研究结果分析认为,砒砂岩重力侵蚀主要有两种形式:泻溜和崩塌。
植被格局对砒砂岩坡地降雨侵蚀的影响
植被格局对砒砂岩坡地降雨侵蚀的影响王婧;李龙;张鹏;张尚轩;朱志卓;弥宏卓【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2024(44)9【摘要】为进一步研究砒砂岩区不同雨型下植被格局对坡面土壤侵蚀特征的影响,基于野外径流小区原位观测试验与景观生态学相结合的方法,通过对比分析不同坡面的植被斑块格局指数与产流产沙之间的相关关系,阐明植被格局对砒砂岩坡地降雨侵蚀的影响。
结果表明:(1)该地区降雨可划分为3类,根据各植被坡面产流产沙能力,得出降雨侵蚀力表现为:雨型II(长历时、大雨量、大雨强)>雨型III(短历时、小雨量、中雨强)>雨型I(中历时、中雨量、小雨强)。
降雨量和最大30min雨强与产流产沙量呈显著或极显著关系,相关系数0.695以上,是预测该区域水土流失的主要降雨因子。
(2)各坡面水土保持能力与降雨类型有关,不同雨型下3种植被坡面减流减沙率分别达0.42%、20.8%以上,不同植被格局坡面减沙效益优于减流效益,3种植被坡面的减流能力为:雨型I>雨型III>雨型II。
(3)3种植被坡面的径流泥沙模数由小到大依次为:均匀分布<聚集分布<随机分布,对比区域多年平均径流泥沙模数,3种植被坡面能够减少侵蚀达21.33%以上。
(4)景观形状指数和分离度指数是影响坡面产流产沙的主要格局因子,相关系数分别达0.884和0.825以上。
产流、产沙量与坡面植被斑块分离度呈显著正相关,与景观形状指数呈显著负相关。
坡面产流量(Y_1)与斑块分离度(SPLIT)和景观形状指数(LSI)的关系式为Y_1=8.247SPLIT-6.605LSI+38.928,R~2=0.905。
以上结果表明植被斑块间的分离度越小,形状越复杂,坡面阻力增大,抗侵蚀能力越强。
研究成果可为生态恢复过程中植被斑块格局的优化提供理论依据和数据支撑。
【总页数】14页(P3934-3947)【作者】王婧;李龙;张鹏;张尚轩;朱志卓;弥宏卓【作者单位】内蒙古农业大学沙漠治理学院;国家林业局荒漠生态系统保护与修复重点实验室;内蒙古自治区林业和草原监测规划院【正文语种】中文【中图分类】S15【相关文献】1.植被斑块格局对砒砂岩坡面土壤侵蚀强度的影响2.次降雨下砒砂岩坡面细沟形态发育及其对侵蚀产沙的影响3.水力侵蚀下砒砂岩区植被格局对微地形和侵蚀的影响4.水力侵蚀下砒砂岩坡面植被格局对土壤颗粒空间分布的影响5.砒砂岩地区降雨与植被耦合关系对侵蚀产沙的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
多因素影响下砒砂岩的融沉特性试验研究
多因素影响下砒砂岩的融沉特性试验研究张强;李晓丽;刘李杰;解卫东【期刊名称】《水土保持通报》【年(卷),期】2017(37)1【摘要】[目的]探究融沉作用对砒砂岩结构改变,揭示砒砂岩冻融侵蚀机理。
[方法]使用高低温交变湿热试验箱H/GDWJS-100L对砒砂岩进行不同含水率、不同冻结温度、不同干密度下的冻融试验。
[结果]含水率低于11%的砒砂岩,冻胀量随着含水率的变化较小,含水率大于11%后冻胀量随着含水率的增加变化显著;在融化的过程中,砒砂岩存在起始融沉含水率在13%附近,当含水率大于起始融沉含水率发生融沉,否则发生融胀;砒砂岩融化时最大位移变化量与干密度有关,干密度1.80g/cm3对应试件的最大位移变化量最小;相同含水率、干密度条件下的砒砂岩融化时的最大位移变化量,随着冻结温度的降低而增大。
[结论]冻融过程中砒砂岩的位移变化引起颗粒间的重新排列,使其孔隙特征发生变化,从而导致砒砂岩结构的改变。
【总页数】6页(P45-50)【关键词】砒砂岩;融沉量;含水率;冻结温度;干密度【作者】张强;李晓丽;刘李杰;解卫东【作者单位】内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院【正文语种】中文【中图分类】S157;TU44【相关文献】1.多因素耦合作用下砒砂岩冻胀性能试验 [J], 刘李杰;白英;李晓丽;于际伟2.砒砂岩区沙棘单根拉伸试验抗拉特性研究 [J], 雷菁花; 杨方社; 马艺坤3.基于田间试验的砒砂岩和沙复配成土特性研究 [J], 姚丝思;席慧4.砒砂岩坡面薄层水流水力冲刷特性试验研究 [J], 常平;李晓丽;李明玉;陈溯航;邬尚贇5.玄武岩纤维-砒砂岩水泥土力学特性试验研究 [J], 王辉;李晓丽;杨健;耿凯强因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
渊2冤
Q=
渊M1-M2-M3冤 籽T
关于 琢 的取值袁 传统上根据流态的不同取值在
0.5~0.8[8-9]袁而张宽地等[10]用定床阻力试验得出坡面薄
层水流在滚波区的 琢 取值在 0.25~0.35袁考虑本试验是
在降雨条件下进行袁由于雨滴的打击袁其值应略大于
无降雨条件下的 琢 值袁取 0.4遥
采用换算法计算平均水深院
h=
10-6Q VB
侵蚀袁综合各侵蚀阶段考虑水流功率是描述土壤侵蚀 的最优参数遥 对于砒砂岩坡面侵蚀的研究袁杨吉山等[6] 进行了对原状坡面的冲刷试验袁 认为水流剪切力尧流 速尧单位水流功率尧流量尧雷诺数与土壤剥蚀率的相关 系数在0.793~0.900 之间袁相关性最大的是单位水流功 率遥 郭忠录等[7]认为针对第四纪粘土发育红壤坡面袁水 流功率和雷诺数是描述产沙速率的最优水力学参数遥
第5期
张赢等院砒砂岩风化物坡面水力侵蚀影响素探究15图 1 试验土槽 Fig.1 The test sink
1.2 土样采集处理 土样于 2017 年 6 月采于内蒙古自治区鄂尔多斯
市准格尔旗的圪坨店沟试验区袁其粒径组成见表 1遥 将 土过 10mm 筛袁分 3 次均匀倒入试验槽中袁每次填土厚 度为 5cm袁刮平并将土按压至相应刻度线遥填土质量根 据用土的天然密度进行换算遥 1.3 试验方案
表层流速由坡长和秒表记录的高锰酸钾溶液在坡 上流动的时间推算所得袁共 10 组数据袁因坡面无明显 沟蚀袁薄层水流不汇流袁流速变化不大袁故剔除个别误 差较大的数据后取其均值为试验过程中的表层流速数 据袁而平均流速由下式求得院
V
=
琢V s 100
渊1冤
式中院V 为平均流速袁m/s曰V s 为表层流速均值袁cm/s曰琢 为折减系数遥
摘 要院深入理解降雨产生的坡面流的水动力学特性与砒砂岩侵蚀的关系是研究鄂尔多斯红色砒砂岩
侵蚀机理的基础遥 采用降雨模拟系统进行不同雨强和坡度下降雨侵蚀试验袁研究了水动力学参数与砒
砂岩风化物侵蚀量的关系遥 结果表明院侵蚀量随坡度和雨强的增大均呈指数型增大曰灰色关联分析下各
水动力学参数与侵蚀量的关联度值在 0.685~0.733 之间袁其中水流功率的关联度最高曰以水动力学参数
砒砂岩侵蚀在我国西北尧华北等地较为严重袁特别 是在鄂尔多斯丘陵区砒砂岩侵蚀问题特别突出袁 当地 沟壑纵横袁表层 10~14cm 主要为白垩尧侏罗系砂岩袁由 于其胶结力差袁遇水如泥袁且当地暴雨集中尧强度大袁造 成该区域侵蚀类型为水蚀为主的复合侵蚀袁 土壤侵蚀 模数高达渊3~4冤伊104t/渊a窑km2冤[1-2]遥 该类型的复合侵蚀使 沟底及河滩等处沉积大量砒砂岩风化物袁 形成表层为 松散砒砂岩风化物的坡面袁其结构松散袁随降雨极易饱 和袁受水作用更明显袁造成砒砂岩风化物被大量冲刷袁 水土流失严重遥
为变量袁利用赤池信息量准则编程得到侵蚀量预测模型遥 综合灰色关联分析和赤池信息量准则都表明
水流功率是影响鄂尔多斯砒砂岩风化物侵蚀产沙的重要参数遥
关键词院坡面侵蚀曰砒砂岩风化物曰模拟降雨曰灰色关联分析曰赤池信息量准则
中图分类号院S157
文献标识码院 A
文章编号院1000-0852(2019)05-0014-05
降雨径流和坡度作为水蚀动力的主要来源袁国内 外已经开展了大量坡面侵蚀试验研究袁Wang 等[3]研究 了降雨条件下不同坡度尧 不同雨强尧 不同坡长的输沙 率袁 认为雨滴对分离土壤和泥沙运输起到双重作用曰 Ali Reza Vaezi 等[4]通过对半干旱地区原状坡面的模 拟降雨试验研究了雨滴对坡面侵蚀的影响袁 发现在较 低的雨强下渊20mm/h~30mm/h冤雨滴冲击是控制坡面土 壤流失的主要因素袁而随雨强的增大袁由于径流深度的 增大袁雨滴对土壤流失的贡献率逐渐降低曰郝好鑫等[5] 研究了降雨和径流共同作用下不同坡度的红壤坡面的
第39卷第5期 圆园19年10月
水文 JOURNAL OF CHINA 匀再阅砸韵蕴韵郧再
灾燥造援39 晕燥援5 Oct援熏 圆园19
DOI: 10.19797/ki.1000-0852.20180154
砒砂岩风化物坡面水力侵蚀影响因素探究
张 赢袁李晓丽袁常 平袁郭雒敏袁邬尚贇
渊内蒙古农业大学 水利与土木建筑工程学院, 内蒙古 呼和浩特 010018冤
由于坡面侵蚀研究有很强的环境限制袁成果难推 广袁结合当地环境特点袁本文以松散砒砂岩饱和土为 对象袁研究砒砂岩风化物在降雨条件下迅速饱和形成 的坡面的产沙规律及坡面薄层水流水力学参数的变 化规律袁以期对鄂尔多斯砒砂岩地区的土壤侵蚀提供 治理依据遥
1 试验方法
1.1 试验仪器 本试验在水利部牧区科学研究所进行袁采用降雨
器降雨袁降雨有效高度 4m袁均匀度大于 80%遥 试验土槽 渊见图 1冤长 2m袁宽 0.15m袁高 0.3m袁槽底隔 10cm 设置一 个 1cm 直径的小孔袁底部均匀铺设 5cm 厚天然砂遥
收稿日期院2018-04-03 基金项目院国家自然科学基金项目野鄂尔多斯丘陵区砒砂岩水蚀动力学机理研究冶渊41561061冤 作者简介院张赢渊1992-冤袁男袁山东德州人袁硕士研究生袁主要从事岩土环境力学研究遥 E-mail:874257966@ 通讯作者院李晓丽渊1969-冤袁女袁内蒙古赤峰人袁教授袁博士袁主要从事岩土环境工程及结构工程方面研究遥 E-mail: nd-lxl@