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考虑过渡层多层空间变异性的边坡降雨入渗模型及稳定性分析应用 被引量：2
1
作者 蒋水华 元志镕 +2 位作者 刘贤 黄劲松 周创兵 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第2期255-264,共10页
建立合理的降雨入渗模型是揭示降雨诱发边坡失稳机制及灾害防控的重要前提。传统的Green-Ampt模型未考虑土壤分层及雨水入渗形成的过渡层分布,导致计算的入渗率存在较大偏差,难以适用于空间变异性边坡。提出土层入渗率的分层求解方法,... 建立合理的降雨入渗模型是揭示降雨诱发边坡失稳机制及灾害防控的重要前提。传统的Green-Ampt模型未考虑土壤分层及雨水入渗形成的过渡层分布,导致计算的入渗率存在较大偏差,难以适用于空间变异性边坡。提出土层入渗率的分层求解方法,可由不同土层间入渗率大小关系确定过渡层厚度,据此提出考虑土体饱和渗透系数空间变异性边坡降雨入渗分析的改进Green-Ampt模型。进而应用改进模型进行降雨入渗下均质和非均质无限长边坡渗流及稳定性分析,并与传统Green-Ampt模型计算结果和Richards方程数值解加以对比。分析结果表明:相比于传统的Green-Ampt模型,利用改进模型计算的边坡体积含水量分布和稳定性系数与Richards方程数值解更为吻合,可以更好地为非均质边坡降雨入渗分析及降雨型滑坡灾害防控提供理论依据。此外,发现过渡层厚度与土体饱和渗透系数、过渡层顶部入渗率和体积含水量之间存在依赖关系,而与雨水入渗的总深度无直接关系。 展开更多
关键词 边坡稳定性分析 空间变异性 降雨入渗 改进Green-Ampt模型 过渡层
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考虑土体初始体积含水率空间变异性的边坡降雨入渗模型及其稳定性
2
作者 马义安 雷赟 +4 位作者 汤浩杰 胡志平 刘一震 姚懿德 李永 《地球科学与环境学报》 北大核心 2025年第3期344-355,共12页
边坡降雨入渗分析对降雨型滑坡的预测与防范至关重要。经典Green-Ampt(GA)模型意义明确且参数较少,在降雨入渗分析中得到广泛应用,但该方法不能有效分析考虑体积含水率空间变异性的边坡降雨入渗问题。针对以上不足,综合考虑坡体初始体... 边坡降雨入渗分析对降雨型滑坡的预测与防范至关重要。经典Green-Ampt(GA)模型意义明确且参数较少,在降雨入渗分析中得到广泛应用,但该方法不能有效分析考虑体积含水率空间变异性的边坡降雨入渗问题。针对以上不足,综合考虑坡体初始体积含水率空间变异性以及入渗过程中饱和层渗流作用及气体压力影响,建立了适用于不同强度降雨工况的修正GA模型(简称为“SR-GA模型”),并构建了相应的稳定性系数计算表达式。结果表明:SR-GA模型采用变步长复化Cotes法求解,求解过程简便,且其计算结果与既有解析解及数值计算结果基本吻合,表明模型合理可靠;相比其他既有模型,SR-GA模型适用范围更广,普适性明显提高;初始体积含水率对湿润峰入渗影响显著,不同分布形式下入渗规律差异明显,表现为梯形型和指数型分布形式下入渗深度随时间呈非线性增大,均布型分布则为线性变化;初始体积含水率是影响边坡失稳时机的关键因素,非均布型分布形式下稳定性系数降幅明显,且失稳时间较均布型分布大幅度提前。 展开更多
关键词 边坡 降雨入渗 修正Green-Ampt模型 体积含水率 稳定性 湿润峰 渗流
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黄河中游陕北煤矿区采动地裂缝对土壤入渗特性的影响及其侵蚀效应
3
作者 宋世杰 成星 +4 位作者 王双明 刘露 李源红 张家杰 陈宝灯 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期1234-1248,共15页
破解黄河中游煤矿区采动地裂缝的水土流失效应,对于陕北煤矿区生态环境保护与高质量发展具有重要意义。以陕北柠条塔井田北翼典型采动地裂缝发育区内宽度0~10、10~20、20~30 cm的采动地裂缝周围土壤(水平距离80 cm以内、垂直深度20 cm以... 破解黄河中游煤矿区采动地裂缝的水土流失效应,对于陕北煤矿区生态环境保护与高质量发展具有重要意义。以陕北柠条塔井田北翼典型采动地裂缝发育区内宽度0~10、10~20、20~30 cm的采动地裂缝周围土壤(水平距离80 cm以内、垂直深度20 cm以浅)为研究对象,利用定水头法和仪器分析法分别测定土壤入渗速率、累积渗透量、饱和导水率(K_(s))、有机质、机械组成、>0.25 mm水稳性团聚体含量,揭示了采动地裂缝对土壤入渗特性的影响规律,基于RUSLE2模型计算阐明了考虑入渗特性的采动地裂缝小空间尺度上的土壤侵蚀效应。结果表明:①采动地裂缝周围土壤的入渗速率随时间变化而呈现出瞬变(0~3 min)、渐变(3~60 min)及稳定(60~110 min)3个阶段的动态变化过程;②采动地裂缝发育提高土壤K_(s)的效应最显著,平均增幅为60.63%,该效应随采动地裂缝宽度的增大和距裂缝水平距离的减小而增强;③土壤累积入渗量和K_(s)与极细砂粒呈极显著正相关(p<0.01),而与黏粒、有机质则呈极显著负相关(p<0.01),与>0.25 mm水稳性团聚体也呈显著负相关(p<0.05);④考虑入渗特性计算的可蚀性K值变化幅度比不考虑时增大了1.12~2.13倍;基于指数函数构建了不同宽度采动地裂缝影响周围土壤入渗速率和可蚀性K值作用范围的预测模型,发现当距采动地裂缝水平距离分别超过226、157 cm时,采动地裂缝增大周围土壤入渗速率及可蚀性的效应基本消失,其可作为黄河中游陕北黄土采动地裂缝发育区水土流失效应的精准防控靶区。 展开更多
关键词 采动地裂缝 土壤入渗特性 土壤侵蚀效应 RUSLE2模型 陕北煤矿区
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多层非均质边坡降雨入渗分析的改进Green-Ampt模型 被引量：4
4
作者 蒋水华 刘贤 +1 位作者 黄劲松 周创兵 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1177-1186,共10页
边坡降雨入渗分析对于降雨型滑坡加固设计、治理和风险防控至关重要。经典的Green-Ampt模型参数虽然具有明确的物理意义,计算便捷,但是忽略了入渗区客观存在的过渡层,并且不能有效分析考虑土体渗透系数空间变异性的多层非均质边坡降雨... 边坡降雨入渗分析对于降雨型滑坡加固设计、治理和风险防控至关重要。经典的Green-Ampt模型参数虽然具有明确的物理意义,计算便捷,但是忽略了入渗区客观存在的过渡层,并且不能有效分析考虑土体渗透系数空间变异性的多层非均质边坡降雨入渗问题。为此,提出了一种适用于多层非均质边坡降雨入渗分析的改进Green-Ampt模型,考虑了降雨入渗的椭圆形过渡层,推导了不同降雨历时下边坡含水率分布情况。同时,以无限长边坡模型为例,通过4种常见的边坡工况验证了该模型的有效性,并进行了降雨入渗条件下非均质边坡稳定性分析。结果表明:对于设定的4种工况,提出的改进Green-Ampt模型计算的边坡体积含水量分布、安全系数和滑动面深度与Richards方程数值解吻合,而基于修正Green-Ampt模型计算的边坡体积含水量和滑动面分布存在偏差,边坡安全系数偏小。此外,基于提出的改进Green-Ampt模型能够准确识别最危险滑动面位置。研究成果可为多层非均质边坡降雨入渗分析及降雨型滑坡加固设计及风险防控提供理论参考。 展开更多
关键词 非均质边坡 降雨入渗 稳定性分析 改进Green-Ampt模型 空间变异性
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黄河中游陕北煤矿区黄土沉陷坡面土壤入渗特性变化规律及其侵蚀效应
5
作者 宋世杰 成星 +4 位作者 白莉 刘露 李源红 张家杰 陈宝灯 《西北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期633-646,共14页
破解黄河中游煤矿区沉陷坡面引发的水土流失问题,是支撑黄河流域生态安全与高质量发展战略的关键突破点。以陕北柠条塔井田北翼典型沉陷坡面(坡顶、坡中、坡脚)周围不同深度土层(0~10、10~20、20~30、30~40 cm)的土壤为研究对象,采用仪... 破解黄河中游煤矿区沉陷坡面引发的水土流失问题,是支撑黄河流域生态安全与高质量发展战略的关键突破点。以陕北柠条塔井田北翼典型沉陷坡面(坡顶、坡中、坡脚)周围不同深度土层(0~10、10~20、20~30、30~40 cm)的土壤为研究对象,采用仪器分析法和定水头法分别测定土壤的入渗速率、累积渗透量、饱和导水率(Ks)、孔隙度、含水率、有机质、机械组成、>0.25 mm水稳性团聚体含量,揭示了沉陷坡面不同部位对土壤入渗特性的影响规律,并基于RUSLE2模型计算,阐明了在小空间尺度上,考虑入渗特性的沉陷坡面土壤侵蚀效应。结果表明:(1)不同沉陷坡面部位土壤入渗速率均随时间的变化呈现出瞬变阶段(0~3 min]、渐变阶段(3~60 min]及稳定阶段(60~110 min]3个阶段的动态变化过程;(2)沉陷坡面会产生显著提高坡顶、坡中、坡脚部位土壤入渗速率、累积渗透量、饱和导水率(K_(s))、可蚀性K值的效应,平均增幅分别介于13.41%~52.51%、22.25%~26.84%、21.86%~26.67%、15.78%~21.63%,该效应随着土层深度的减小而增强,沉陷坡面该效应的大小为坡顶>坡中>坡脚;(3)沉陷坡面周围土壤考虑入渗特性计算的可蚀性K值变化幅度比不考虑时放大了33.42%~44.99%;(4)沉陷坡面土壤可蚀性K值均与粉粒、孔隙度、饱和导水率(K_(s))显著相关,该结果可作为黄河流域生态保护与矿区绿色转型协同发展提供理论技术支撑。 展开更多
关键词 沉陷坡面 土壤入渗特性 土壤侵蚀效应 RUSLE2模型 陕北煤矿区
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W-OH固化剂对高寒矿区煤矸石水分入渗的影响及模型拟合 被引量：1
6
作者 杨鹏辉 杨海龙 +2 位作者 杨思远 张巍 张颂扬 《干旱区地理》 CSCD 北大核心 2024年第9期1542-1554,共13页
采用室内积水条件下煤矸石柱水分入渗模拟试验,研究了不同浓度W-OH(0%、1.5%、2.5%和3.5%)喷施处理对高寒矿区煤矸石水分入渗的影响,同时采用Philip、Kostiakov和Horton 3种入渗模型对入渗过程进行拟合,利用一维代数模型预测煤矸石剖面... 采用室内积水条件下煤矸石柱水分入渗模拟试验,研究了不同浓度W-OH(0%、1.5%、2.5%和3.5%)喷施处理对高寒矿区煤矸石水分入渗的影响,同时采用Philip、Kostiakov和Horton 3种入渗模型对入渗过程进行拟合,利用一维代数模型预测煤矸石剖面体积含水率分布特征,并评价模型适用性。结果表明:(1)累计入渗量和湿润锋前进距离随入渗时间的增加而逐渐增加且与WOH浓度存在负相关性。同一入渗时刻,W-OH浓度越大,入渗率和湿润锋前进速率越小,与对照(0%W-OH)相比,3种W-OH浓度(1.5%、2.5%、3.5%)处理的初始入渗率分别降低了1.12%、3.59%和9.64%,稳定入渗率分别降低了16.92%、78.46%和89.23%,平均入渗率分别降低了11.35%、58.26%和71.02%。(2)3种入渗模型都能较好地拟合不同浓度W-OH处理煤矸石水分入渗过程,Philip、Kostiakov和Horton模型的决定系数(R2)均值分别为0.962、0.957和0.967,其中Horton模型的拟合效果较好。(3)积水入渗过程中同一W-OH浓度,埋深越大,水分入渗至各监测点所需的时间越长,同一深度,W-OH浓度越大,水分入渗至各监测点所需的时间也越长。(4)一维代数模型可以较好地模拟入渗结束后煤矸石剖面体积含水率分布特征,模拟值与实测值间的均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)分别在2.574%~3.326%之间和2.308%~2.707%之间,符合度指数(D)均在0.92以上。研究结果可以为W-OH固化剂在高寒矿区煤矸石山冻土剖面重构中的应用提供理论指导。 展开更多
关键词 煤矸石 W-OH 累计入渗量 入渗率 湿润锋 模型拟合
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喀斯特槽谷区不同土地利用方式下土壤入渗特征及适宜模型 被引量：4
7
作者 张贤林 冯梦蝶 +3 位作者 何丙辉 曾成 尚琰隽 李天阳 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2024年第4期34-41,共8页
[目的]探究喀斯特槽谷区不同土地利用方式下土壤入渗规律,提出适合喀斯特槽谷区的土壤入渗模型。[方法]以喀斯特槽谷区4种典型土地利用类型(林地、草地、耕地、园地)为研究对象,分析不同土地利用类型土壤入渗特征差异及影响因素,评价了H... [目的]探究喀斯特槽谷区不同土地利用方式下土壤入渗规律,提出适合喀斯特槽谷区的土壤入渗模型。[方法]以喀斯特槽谷区4种典型土地利用类型(林地、草地、耕地、园地)为研究对象,分析不同土地利用类型土壤入渗特征差异及影响因素,评价了Horton,Kostiakov和Philip这3种常见入渗模型在该区的适应性。[结果](1)不同土地利用类型土壤容重、含水率和电导率存在显著差异(p<0.05),耕地土壤容重(1.1 g/cm^(3))、含水率(26.9%)以及电导率(75.43 mS/cm)低于其他土地利用类型,园地土壤容重(1.32 g/cm^(3))、林地含水率(35.02%)以及草地电导率(164.6 mS/cm)分别高于其他土地利用类型。(2)不同土地利用类型土壤入渗过程均表现为迅速下降、缓慢下降以及趋于稳定。(3)Horton模型、Kostiakov模型和Philip模型对喀斯特槽谷区不同土地利用方式拟合结果存在差异,其中,Horton模型结果最优,拟合度R 2达到0.922~0.951,Philip模型拟合结果最差,拟合度R 2为0.754~0.908。(4)pH值与初始入渗速率和平均入渗速率呈极显著正相关关系(p<0.01),与稳定入渗速率呈显著正相关关系(p<0.05);0.05~0.25 mm和<0.05 mm微团聚体分别与稳定入渗率和平均入渗率呈显著正相关和负相关(p<0.05)。多元线性回归模型表明,容重、含水率以及<0.05 mm微团聚体是主要影响入渗速率的因子,且与入渗性能指标存在负相关关系。[结论]不同土地利用方式下耕地具有更好的渗透性能,Horton模型更适合模拟喀斯特槽谷区土壤入渗,研究结果可为喀斯特槽谷区土壤入渗性能评估及植被配置等提供科学依据。 展开更多
关键词 喀斯特 土地利用方式 土壤理化性质 入渗特征 回归模型
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考虑干缩裂隙动态变化的优势流入渗模型 被引量：1
8
作者 程实 陈瑾 罗易 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期37-45,62,共10页
为解决定量评估干缩裂隙优势流的难题,基于双孔隙域入渗理论,将开裂土体分为裂隙两侧基质域、裂隙底部基质域与裂隙域三部分,结合Green-Ampt入渗模型,提出了一种考虑干缩裂隙动态变化的优势流入渗模型,并基于该模型探讨了降雨强度、裂... 为解决定量评估干缩裂隙优势流的难题,基于双孔隙域入渗理论,将开裂土体分为裂隙两侧基质域、裂隙底部基质域与裂隙域三部分,结合Green-Ampt入渗模型,提出了一种考虑干缩裂隙动态变化的优势流入渗模型,并基于该模型探讨了降雨强度、裂隙初始面积率及裂隙深度对土体两域积水时间、优势流入渗量及入渗深度的影响规律。结果表明:干缩裂隙产生的优势流入渗量占总降水量的73.4%~91.4%,入渗深度为裂隙深度的3.1~7.2倍;降雨强度增大将缩短土体基质域积水时间,增大优势流入渗深度;降雨过程中干缩裂隙面积率减小使优势流入渗量减小;裂隙初始面积率增大使两侧基质域入渗量减小,优势流入渗量增大但入渗深度减小;裂隙深度增大使裂隙域积水时间延后,优势流入渗深度增大;模型计算结果与干缩裂隙实际入渗规律相符,同时避免了为裂隙域赋水力学参数带来的误差与不便。 展开更多
关键词 干缩裂隙 优势流 双孔隙域 GREEN-AMPT入渗模型
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基于SWAT模型的荆州市不同土地利用类型对雨水入渗量和径流系数的影响
9
作者 鲁睿哲 韦鸿 《安徽农业科学》 CAS 2024年第15期91-96,共6页
以荆州市为研究对象,结合试验观测、模型模拟与理论分析,研究不同尺度、区域和降雨条件下土地利用变化对雨水入渗量和径流系数的影响。结果表明,2010—2022年荆州市土地利用类型经历了明显转变,耕地面积缩减,建设用地扩张,林地与草地面... 以荆州市为研究对象,结合试验观测、模型模拟与理论分析,研究不同尺度、区域和降雨条件下土地利用变化对雨水入渗量和径流系数的影响。结果表明,2010—2022年荆州市土地利用类型经历了明显转变,耕地面积缩减,建设用地扩张,林地与草地面积稳定,水域略增,其他用地略减,这些变化导致雨水入渗量呈上升趋势,而径流系数呈下降趋势。不同土地利用类型对雨水入渗量和径流系数的影响各异,林地和建设用地对雨水入渗量产生正面影响,对径流系数则是负面;耕地对雨水入渗量有负面影响,对径流系数则正面;草地、水域及其他用地的影响较为有限。土地利用变化对雨水入渗量和径流系数的影响随尺度、区域和降雨条件的不同表现出差异性和复杂性。 展开更多
关键词 土地利用类型 雨水入渗量 径流系数 SWAT模型 荆州市
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喀斯特区出露基岩对土壤水分入渗过程的影响
10
作者 曾红 董天富 +3 位作者 杨静 张君 聂云鹏 陈洪松 《水土保持学报》 北大核心 2025年第2期144-154,共11页
[目的]碳酸盐岩强烈的可溶蚀性导致喀斯特地貌土壤和基岩在空间上镶嵌分布,基岩出露地表现象普遍存在,但其对水文过程的影响机制仍不明晰,为探明出露基岩对土壤水分入渗的影响。[方法]以距离岩石20 cm(岩脚)和100 cm(非岩脚)土壤为研究... [目的]碳酸盐岩强烈的可溶蚀性导致喀斯特地貌土壤和基岩在空间上镶嵌分布,基岩出露地表现象普遍存在,但其对水文过程的影响机制仍不明晰,为探明出露基岩对土壤水分入渗的影响。[方法]以距离岩石20 cm(岩脚)和100 cm(非岩脚)土壤为研究对象,通过单环入渗法测定出露基岩不同距离的土壤入渗速率,并采用亮蓝染色示踪试验探讨优先流特征。[结果]非岩脚土壤毛管孔隙度、有机质质量分数显著高于岩脚土壤(p<0.05),而土壤体积质量则显著偏小(p<0.05);非岩脚土壤的入渗特征参数(初始入渗率、稳定入渗率和平均入渗率)均比岩脚土壤高。随距离出露基岩变远,染色区域面积和优先流路径呈增加趋势,表明非岩脚土壤的水分入渗能力和优先流发生频率均强于岩脚土壤。岩面粗糙度是影响土壤水分入渗过程的重要因子,土壤入渗速率随岩面粗糙度的增加而增大,且岩面粗糙度与土壤入渗特征指标均呈极显著正相关(p<0.01)。基岩出露影响土壤水分入渗过程的最优拟合模型为Kostiakov模型(R^(2)=0.89),其次为Horton模型(R^(2)=0.80),最差为Philip模型(R^(2)=0.72)。[结论]研究结果明确出露基岩对喀斯特土壤入渗特征的影响,并强调岩面粗糙度的控制作用。 展开更多
关键词 喀斯特 出露基岩 入渗特征 入渗模型
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不同林型橡胶林土壤水分入渗特征及影响因子
11
作者 马关媛 蒋小金 +3 位作者 刘佳庆 刘文杰 陈春峰 张瑞 《水土保持研究》 北大核心 2025年第1期57-65,72,共10页
[目的]探究不同林型橡胶林土壤入渗特征及其影响因子,为高效、可持续橡胶林的构建提供数据支撑。[方法]以单一橡胶林(SR)、人工雨林橡胶林(AF)、橡胶-益智复合林(AR)、橡胶-可可复合林(RC)、橡胶-茶树复合林(RT)对入渗过程进行拟合和评... [目的]探究不同林型橡胶林土壤入渗特征及其影响因子,为高效、可持续橡胶林的构建提供数据支撑。[方法]以单一橡胶林(SR)、人工雨林橡胶林(AF)、橡胶-益智复合林(AR)、橡胶-可可复合林(RC)、橡胶-茶树复合林(RT)对入渗过程进行拟合和评价。[结果]纵观0-100 cm土壤剖面,SR容重最大,孔隙度、田间持水量和饱和持水量最小;SR初始入渗速率(0.03 cm/min)、平均入渗速率(0.009 cm/min)、稳定入渗速率(0.005 cm/min)均显著低于橡胶复合林;通过拟合发现Horton模型对胶农复合林入渗过程拟合较好且拟合参数具有物理意义;除非毛管孔隙度外,土壤物理性质与初始入渗速率有极显著相关关系(p<0.01),与总累积入渗量、稳定入渗速率有显著相关关系(p<0.05),但与平均入渗速率无显著相关性(p>0.05),而稳渗前累积入渗量受土壤持水性能的影响显著(p<0.01)。[结论]结合田间入渗过程,采用初始入渗速率、稳定入渗速率和稳渗前累积入渗量来评估不同林型橡胶林土壤水分入渗和储存性能;SR土壤持水能力、渗透性均低于橡胶复合林,其中RC土壤持水能力最好,RT土壤入渗性能最好,因此间作茶树和可可对改善土壤结构及水文特性有重要作用。 展开更多
关键词 土壤水分入渗 物理性质 入渗速率 拟合模型
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呼伦贝尔草原不同打孔技术土壤入渗特征比较
12
作者 杨轶博 郑志荣 +2 位作者 刁兆岩 贺晶 苏德荣 《生态与农村环境学报》 北大核心 2025年第5期662-668,共7页
研究深入探讨了呼伦贝尔草原不同打孔技术对土壤入渗特性的影响,旨在通过增加土壤孔隙度和降低容重,提高土壤的通气性和水分渗透能力,从而促进水分的保持和植物根系的发育。通过设置3种不同打孔密度(不打孔、10 cm×10 cm、20 cm... 研究深入探讨了呼伦贝尔草原不同打孔技术对土壤入渗特性的影响,旨在通过增加土壤孔隙度和降低容重,提高土壤的通气性和水分渗透能力,从而促进水分的保持和植物根系的发育。通过设置3种不同打孔密度(不打孔、10 cm×10 cm、20 cm×20 cm)和3种生物量类型(高、中、低),利用双环入渗野外实测方法进行土壤入渗实验。结果显示,不同打孔处理方式和生物量类型对土壤入渗速率及累积入渗量均有显著影响,其中高生物量样地表现出更高的初始入渗率和稳定入渗速率。此外,通过Kastiakov模型、Horton模型、Philip模型和G-P综合模型对土壤水分入渗过程进行拟合,Kastiakov模型在拟合土壤入渗速率方面表现最优,为预测土壤入渗速率提供了可靠的模型支持。这些发现不仅为退化草地的生态恢复提供了重要的理论和实践指导,也为水资源管理和土壤侵蚀控制提供了科学依据。 展开更多
关键词 打孔处理 土壤入渗 模型 呼伦贝尔草原
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秸秆和塑料残膜对农田土壤水分入渗的影响
13
作者 余小玲 白晨赟 +3 位作者 刘琦 韩晓阳 乔江波 朱元骏 《干旱地区农业研究》 北大核心 2025年第3期99-106,共8页
黄土高原旱作农田中秸秆残体与地膜广泛共存,为探究其对土壤水分入渗的影响,开展室内土柱入渗模拟研究。设置2个秸秆添加水平(分别占土重的0%和1.2%)和4个残膜含量水平(分别占土重的0%、0.04%、0.08%和0.12%),分析不同土壤条件下的湿润... 黄土高原旱作农田中秸秆残体与地膜广泛共存,为探究其对土壤水分入渗的影响,开展室内土柱入渗模拟研究。设置2个秸秆添加水平(分别占土重的0%和1.2%)和4个残膜含量水平(分别占土重的0%、0.04%、0.08%和0.12%),分析不同土壤条件下的湿润锋运移、入渗时长、累积入渗量、入渗总量和入渗速率。结果表明:秸秆和塑料残膜共同掺入增强了残膜对湿润锋垂直运移的阻滞作用,残膜含量为0.08%时二者共存对湿润锋运移的阻滞作用最强;土壤中残膜含量低于0.08%时,掺入秸秆可显著降低累积入渗量和初始入渗速率(P<0.05),土壤中残膜含量为0.12%时,掺入秸秆可使累积入渗量和初始入渗速率显著提升(P<0.05);Kostiakov模型和Philip模型拟合的决定系数R^(2)均接近1,拟合效果较好。综上,土壤中塑料残膜低含量时秸秆会降低入渗能力,而塑料残膜含量较高时秸秆能减轻塑料残膜对入渗的负面影响,Kostiakov模型和Philip模型对研究黄土高原地区秸秆和塑料残膜共存条件下土壤水分入渗过程模拟具有较强的适用性。 展开更多
关键词 水分入渗 秸秆 残膜 Kostiakov模型 Philip模型 黄土高原
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人工堆积体相似材料与物理模型试验研究
14
作者 陈帅 王永奇 +2 位作者 何玉琼 张家明 唐磊 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期333-339,共7页
针对人工堆积体边坡在降雨作用下易发生滑坡灾害的问题,依托某堆积体工程实例,以黏聚力、内摩擦角和渗透系数为主控因素,制备可表征堆积体渗流特性的相似材料。通过开展降雨物理模型试验,研究堆积体边坡在降雨入渗作用下的响应规律、裂... 针对人工堆积体边坡在降雨作用下易发生滑坡灾害的问题,依托某堆积体工程实例,以黏聚力、内摩擦角和渗透系数为主控因素,制备可表征堆积体渗流特性的相似材料。通过开展降雨物理模型试验,研究堆积体边坡在降雨入渗作用下的响应规律、裂隙发育、坡体变形与破坏模式。研究表明:堆积体边坡内部存在的孔隙与裂缝为雨水入渗提供优势通道;降雨强度越大,孔隙水压力与坡体变形越大,降雨滞后作用越强;堆积体破坏过程可分为坡体浸润侵蚀-坡顶冲沟产生-坡脚局部破坏阶段、破坏加剧阶段和整体破坏阶段。研究成果可为堆积体边坡模型试验提供参考。 展开更多
关键词 堆积体边坡 相似材料 降雨入渗 模型试验 破坏模式 裂隙发育 坡体变形
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层状土条件下土渠渗漏数值模拟及其多因子数学模型
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作者 苏佩东 徐阳 +5 位作者 张彦杰 韩旭东 陈爱萍 朱焱 王修贵 刘金生 《节水灌溉》 北大核心 2025年第4期44-52,60,共10页
准确计算土渠渗漏量对灌区的输水效率测算和灌区管理具有重要意义。为提出准确高效的渠道渗漏评估方法,以河套灌区义长灌域为研究区,建立土渠二维入渗的数值模型,采用渠道渗漏试验数据对其率定验证,进一步探究渠道水深h、底宽b、边坡系... 准确计算土渠渗漏量对灌区的输水效率测算和灌区管理具有重要意义。为提出准确高效的渠道渗漏评估方法,以河套灌区义长灌域为研究区,建立土渠二维入渗的数值模型,采用渠道渗漏试验数据对其率定验证,进一步探究渠道水深h、底宽b、边坡系数m、分层土壤饱和水力传导度k_(s1)、k_(s2)、k_(s3)对渠道土壤水分入渗过程的影响规律,以Kostiakov-Lewis模型为基础模型,采用多元线性回归建立基于入渗参数的多因子数学模型。结果表明:数值模型模拟R^(2)均在0.928以上、RMAE、RMSE分别小于14.57%、0.048 cm^(3)/(cm·s),模型可以用于模拟渠道土壤水分入渗过程。各因素对渠道稳渗速率的影响程度依次为:k_(s1)>h>k_(s2)>k_(s3)>b(m不显著)。建立的土渠二维入渗多因子数学模型R^(2)在0.87以上,均值为0.96,RMSE、RMAE、ME均值分别为0.05 cm^(3)/(cm·s)、14.13%、0.027 cm^(3)/(cm·s),评价指标结果较好,模拟值与预测值较吻合,模型可行。研究量化了各影响因素对渠道稳渗速率的影响,发现紧邻渠床土层和水深对渠道渗漏影响显著,所建立的土渠渗漏实用公式能够准确高效地用于分层土壤条件下各级渠道渗漏量计算。 展开更多
关键词 土渠 渠道渗漏 层状土壤 入渗参数 数值模拟 多因子数学模型
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不积雨条件下黄土水分入渗特征及其对边坡稳定性的影响
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作者 雷磊 王晓东 +4 位作者 魏小龙 刘子瑞 陈青云 白旭龙 田堪良 《水资源与水工程学报》 北大核心 2025年第2期153-160,170,共9页
降雨入渗是诱发边坡失稳的重要因素,模拟降雨引发的不积雨入渗对于理解边坡失稳及滑坡等地质灾害至关重要。基于室内黄土土柱水分入渗试验,利用HYDRUS-1D软件模拟土壤水分入渗过程,并结合FLAC3D软件分析降雨入渗对边坡稳定性的影响。结... 降雨入渗是诱发边坡失稳的重要因素,模拟降雨引发的不积雨入渗对于理解边坡失稳及滑坡等地质灾害至关重要。基于室内黄土土柱水分入渗试验,利用HYDRUS-1D软件模拟土壤水分入渗过程,并结合FLAC3D软件分析降雨入渗对边坡稳定性的影响。结果表明:HYDRUS-1D模型在不同深度的土壤含水率模拟值与实测值随时间变化趋势一致,评价指标RMSE值的范围为0.023~0.039 cm^(3)/cm^(3),NSE值均在0.7以上,该模型具有较好的模拟效果,且土壤含水率随土层深度的变化表现出响应时间延长和变化幅度减小的特征;不积雨条件下土壤水分入渗的实测值与模拟值的湿润峰运移特征高度吻合,拟合相关系数达到0.997,模型对湿润峰运移时间和速率的模拟精度随土层深度的增加而逐步提高,并产生显著的水流滞后效应;FLAC3D模型分析表明,降雨入渗深度的增加导致边坡土体剪切带从坡脚向坡顶扩展,边坡逐渐失稳,安全系数从天然状态下的2.46减小至入渗深度为200 cm时的0.72,表明降雨入渗深度对边坡稳定性具有显著影响。研究结果为黄土边坡水分场变化和滑坡预测提供了重要依据,有助于更好地理解和预防边坡失稳地质灾害的发生。 展开更多
关键词 黄土 不积雨入渗 边坡稳定性 HYDRUS-1D模型模拟 湿润峰 FLAC3D数值模拟
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黄河源区高寒草地草毡层滑塌体入渗特性及其适宜模型
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作者 徐得忠 李华坦 +4 位作者 张鹏飞 王泽磊 梁燊 庞景豪 刘亚斌 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2024年第5期19-27,共9页
[目的]明确黄河源区高寒草地草毡层滑塌体入渗过程及特征,为黄河源区高寒草地草毡层滑塌变形破坏防治和水土保持工作提供数据基础和理论依据。[方法]以黄河源区高寒草地草毡层滑塌体为研究对象,通过双环入渗试验,获得黄河源鄂陵湖区斜... [目的]明确黄河源区高寒草地草毡层滑塌体入渗过程及特征,为黄河源区高寒草地草毡层滑塌变形破坏防治和水土保持工作提供数据基础和理论依据。[方法]以黄河源区高寒草地草毡层滑塌体为研究对象,通过双环入渗试验,获得黄河源鄂陵湖区斜坡草毡层滑塌体入渗速率与时间关系曲线,明确适宜入渗模型。[结果]黄河源区高寒草地草毡层滑塌体入渗曲线总体上表现出入渗速率随入渗时间的增加先急剧减小后逐渐趋于平缓的变化趋势;3个试验点的平均渗透系数分别为(5.81±2.18)×10^(-3)cm/s,(4.53±0.82)×10^(-3)cm/s和(4.42±0.51)×10^(-3)cm/s,相互之间不存在显著差异性。相比于Kostiakov模型和通用经验模型,Horton模型对研究区高寒草地草毡层滑塌体水分入渗过程的模拟具有较高的适用性。[结论]黄河源区高寒草地草毡层滑塌体水分入渗过程使用Horton模型模拟较为适宜。 展开更多
关键词 黄河源 草毡层滑塌体 渗透系数 入渗模型 水土流失
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微塑料种类和尺寸对碳酸盐岩红土入渗过程及水力参数的影响
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作者 陆丽霞 陈浩 +3 位作者 王儒章 唐俊杰 杨世梅 刘冬冬 《水土保持通报》 北大核心 2025年第1期215-224,263,共11页
[目的]探究微塑料种类和尺寸对碳酸盐岩红土入渗过程的影响,为进一步揭示微塑料污染农田土壤的水文过程提供新的数据支撑。[方法]通过室内扁平土柱入渗模拟试验,采用定水头垂直入渗方法,研究了不同粒径(550,150和50μm)的聚乙烯(PE)、... [目的]探究微塑料种类和尺寸对碳酸盐岩红土入渗过程的影响,为进一步揭示微塑料污染农田土壤的水文过程提供新的数据支撑。[方法]通过室内扁平土柱入渗模拟试验,采用定水头垂直入渗方法,研究了不同粒径(550,150和50μm)的聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)微塑料对红土入渗速率、累积入渗量和湿润锋深度的影响,同时评价累积入渗模型、Philip模型、Horton模型和Kostiakov模型在入渗过程中的适用性,再利用Hydrus-1D模型反演了不同微塑料处理下的5项水力参数[残余含水量(θ_(r)),饱和含水量(θ_(s)),拟合参数(α),经验参数(n),土壤饱和导水率(K_(s))]。[结果](1)随着粒径的减小,PS微塑料的入渗速率、累积入渗量增大,而PE和PP微塑料的累积入渗量、入渗速率随粒径的增大先增大后减小,且不同粒径的累积入渗量差异显著(p<0.05);PS微塑料对水分的运移先促进后抑制,而PP与PE都起到促进水分运移的作用。(2)所有模型均适用于含微塑料红土的入渗模拟,其中Horton模型和累积入渗模型表现最佳[决定系数(R^(2)),效率系数(CE)>0.98]。(3)不同微塑料处理对土壤水力参数(θ_(r),θ_(s),α,n,K_(s))的影响不显著,但PS微塑料饱和导水率随粒径的减小而增加。[结论] PS,PP,PE微塑料对土壤入渗过程的影响存在明显差异,Horton模型、累积入渗模型以及Hydrus-1D模型均表现出较高的适用性。 展开更多
关键词 碳酸盐岩红土 水分入渗 微塑料 模型拟合 HYDRUS-1D模型
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降雨与地下水联合入渗下斜坡变形机理研究
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作者 刘柄材 江兴元 +1 位作者 孟生勇 杨义 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第3期202-211,共10页
【目的】为了探究降雨与地下水联合入渗下斜坡内部水土变化特征和斜坡变形破坏机理。【方法】采用粉质黏土,设计了两种不同地下水入渗水头高度和降雨相组合的模型试验,对土体体积含水量和孔隙水压力进行监测,研究斜坡内部水土响应特征... 【目的】为了探究降雨与地下水联合入渗下斜坡内部水土变化特征和斜坡变形破坏机理。【方法】采用粉质黏土,设计了两种不同地下水入渗水头高度和降雨相组合的模型试验,对土体体积含水量和孔隙水压力进行监测,研究斜坡内部水土响应特征及失稳模式。【结果】结果显示:降雨与地下水联合入渗下,斜坡内部渗流场发生变化。地下水入渗水头较低时,坡底土体接受地下水和降雨入渗,坡脚和斜坡中上部土体接受降雨入渗;地下水入渗水头较高时,斜坡底部、坡脚和斜坡中部土体接受地下水入渗,斜坡上部土体接受降雨入渗。且湿润锋平行坡顶、坡面和坡底向斜坡内部发展。【结论】斜坡前部土体饱和时,斜坡以流滑为主。但地下水入渗水头较低时,流滑范围较小且达到失稳平衡所需时间较长。 展开更多
关键词 降雨与地下水入渗 物理模型试验 渗流场 失稳模式
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强降雨作用下黄土-泥岩接触面滑坡模型试验及稳定性研究
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作者 王海明 朱殿之 +2 位作者 丁玉涛 杨校辉 赵志忠 《地震工程学报》 北大核心 2025年第2期361-369,392,共10页
为探究黄土-泥岩接触面滑坡在强降雨作用下的破坏特征并对其进行稳定性评价,以甘肃省陇南市徽县某滑坡为依托,采用物理模型试验、有限元数值模拟及理论分析的手段,揭示黄土-泥岩接触面滑坡的变形破坏特征,并改进理论分析计算方法。研究... 为探究黄土-泥岩接触面滑坡在强降雨作用下的破坏特征并对其进行稳定性评价,以甘肃省陇南市徽县某滑坡为依托,采用物理模型试验、有限元数值模拟及理论分析的手段,揭示黄土-泥岩接触面滑坡的变形破坏特征,并改进理论分析计算方法。研究表明:(1)在持续性强降雨作用下,黄土与泥岩交界面附近土体一直处于饱和状态,黄土-泥岩接触面滑坡的主要变形过程为滑移拉裂,坡体的破坏模式为牵引-推移复合式;(2)滑坡稳定性随着降雨强度的增加逐渐降低,通过多组滑坡模型试验,得到不同降雨强度下滑坡启动时间,发现降雨强度与滑坡启动时间呈对数关系;(3)通过模拟滑坡位移变化,发现黄土-泥岩接触面处孔隙水压力最高并向周围不断扩散降低,符合黄土-泥岩接触面滑坡实际入渗特征,验证了滑坡模型试验所得结论的准确性;(4)基于传统的不平衡推力法,考虑降雨入渗所产生渗透力的影响,改进稳定性计算方法,并对滑坡稳定性进行评估,结果显示滑坡稳定性系数明显低于规范所求,表明坡体从降雨开始至发生失稳所需时间明显小于常规预测值。研究结论可以为滑坡灾害的研究与防治提供重要依据。 展开更多
关键词 黄土-泥岩接触面滑坡 降雨入渗 模型试验 数值模拟 稳定性分析
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