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植物根系对鄂尔多斯矿区排土场边坡产流产沙特征的影响

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中国水土保持科学(中英文) 2024年

作者：芦杰丰赵庆李瑞栋王文龙娄义宝中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司上海绿然环境信息技术有限公司西北农林科技大学水土保持科学与工程学院(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中国科学院水利部水土保持研究所

为探讨鄂尔多斯矿区排土场边坡不同植物根系对产流产沙特征的影响，采用原位放水冲刷试验研究不同植物根系（须根系、直根系、须根系—直根系混合）排土场边坡面的细沟侵蚀水动力学特征和产流产沙特征。结果表明：1）冲刷过程中不同植... 详细信息

为探讨鄂尔多斯矿区排土场边坡不同植物根系对产流产沙特征的影响，采用原位放水冲刷试验研究不同植物根系（须根系、直根系、须根系—直根系混合）排土场边坡面的细沟侵蚀水动力学特征和产流产沙特征。结果表明：1）冲刷过程中不同植物根系小区的径流流速、阻力系数、径流剪切力和径流功率呈现不同的变化趋势，须根系和直根系均使坡面径流流速、径流剪切力和径流功率降低，须根系使得阻力系数增大，直根系则相反。2）须根系小区的平均产流率最小；不同植物根系均使得坡面产沙率降低，各小区平均产沙率减少51.28%～69.40%。3）根系有效降低土壤剥蚀率，须根系小区的最大减蚀率达71.1%。4）各小区临界径流剪切力和临界径流功率分别为0.04～1.28 N/（m·s）和0.02～0.25 Pa，2组临界值从大到小排序均为须根系小区、直根系—须根系混合小区、直根系小区和裸地小区。研究结果可为该区排土场边坡水土流失防治提供理论依据。

关键词：产流产沙根系类型排土场边坡露天采矿区

基于数值试验的降雨径流过程对不透水面空间分布的响应分析

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水资源保护 2024年第1期40卷 86-92页

作者：梅超石虹远李瑞栋李玉龙刘家宏栾清华王浩王佳中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 水利部数字孪生流域重点实验室北京100038 河北工程大学水利水电学院河北邯郸056038 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

为解析降雨径流过程对不透水面空间分布的响应关系,构造了一个3 km×3 km的假想试验区域,面向试验区域构建了包含6个不透水率的36种不透水面空间分布,并建立相应的数值试验模型,模拟了重现期分别为2、5、10、20、50、100 a共6种不同重... 详细信息

为解析降雨径流过程对不透水面空间分布的响应关系,构造了一个3 km×3 km的假想试验区域,面向试验区域构建了包含6个不透水率的36种不透水面空间分布,并建立相应的数值试验模型,模拟了重现期分别为2、5、10、20、50、100 a共6种不同重现期短历时设计降雨下的降雨径流过程,基于模拟结果对不同不透水面空间分布情景下的降雨径流过程进行了分析。结果表明:在同一不透水率下,不同不透水面空间分布的径流系数差异相对较小,不透水面空间分布对径流特征的影响主要体现在径流峰值和峰现时间上;在同一降雨条件下,不透水率变化是径流过程变化的主导因素,径流系数与不透水率呈线性相关关系,随着不透水率的增加,径流过程线逐渐由“矮胖”变得“尖瘦”。

关键词：不透水面空间分布不透水率降雨径流数值试验

植物根系对矿区排土场边坡细沟发育过程的影响研究

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植物根系对矿区排土场边坡细沟发育过程的影响研究

作者：李瑞栋西北农林科技大学

学位级别：硕士

鄂尔多斯地区因煤矿开采形成的排土场数量庞大、分布十分广泛,是新时期新增水土流失的重要地貌单元,其中细沟侵蚀是排土场边坡土壤侵蚀的主要方式之一,细沟侵蚀量占坡面总侵蚀量的70%左右。植物措施在防治边坡细沟侵蚀过程中发挥重要作... 详细信息

鄂尔多斯地区因煤矿开采形成的排土场数量庞大、分布十分广泛,是新时期新增水土流失的重要地貌单元,其中细沟侵蚀是排土场边坡土壤侵蚀的主要方式之一,细沟侵蚀量占坡面总侵蚀量的70%左右。植物措施在防治边坡细沟侵蚀过程中发挥重要作用,尤其是植物根系通过改良土壤性质和结构,有效抑制细沟发育过程,但植物根系对排土场边坡细沟侵蚀的影响研究还十分薄弱,直接影响排土场水土流失防治和生态环境建设的效果。因此,本研究以鄂尔多斯典型矿区排土场边坡为研究对象,选取披碱草和油蒿分别作为须根系和直根系植物的典型代表,采用原位冲刷试验,研究两种植物不同根系对排土场边坡细沟发育过程、产流产沙、水动力学特性的影响,阐明植物根系对细沟侵蚀的影响,为矿区排土场边坡水土流失措施有效配置提供科学参考。取得如下主要结论:(1)细沟宽度、细沟深度、细沟面积、细沟体积与冲刷流量呈极显著正相关。油蒿根系、披碱草-油蒿混合根系、披碱草根系控制细沟宽度发育的效果并无显著差异,其中披碱草根系控制细沟宽度的效果最佳,与裸地小区相比细沟宽度减小了31.0%。植物根系有效抑制细沟沟深的发育,相较裸地小区减小14%～75.3%。裸地小区细沟平均宽深比均小于1,细沟沟型表现为“窄深型”,其他三个植被根系小区细沟平均宽深比均大于1,细沟沟型表现为“宽浅型”。冲刷流量2 L/min条件下,植物根系对于细沟面积发育的抑制效果较弱;冲刷流量4 L/min条件下,植物根系有效抑制细沟面积的发育,其中披碱草根系和披碱草-油蒿混合根系抑制效果更好,与裸地小区相比细沟面积减少58.9%～59.0%。披碱草根系对于细沟体积发育的抑制效果最佳,与CK小区相比最大可减小77.1%。(2)植物根系有效削弱径流剪切力和径流功率,提高径流阻力系数,作用效果从小到大排序依次为油蒿根系、披碱草-油蒿混合根系、披碱草根系。各小区产流率、产沙率均与冲刷流量呈极显著正相关。植物根系存在使各小区产流率和产沙率显著降低,作用效果从小到大排序依次为油蒿根系、披碱草-油蒿混合根系、披碱草根系。植物根系对于排土场边坡细沟侵蚀均具有一定的抑制作用,披碱草根系的作用最大,其次为油蒿-披碱草混合根系,油蒿根系作用最弱。产沙率与径流剪切力、径流功率、阻力系数、产流率呈极显著线性相关(R=0.44～0.84,P油蒿-披碱草混合小区>油蒿小区。(4)细沟深度、细沟体积与各小区土壤颗粒组成、有机质含量、土壤孔隙度均存在显著或极显著相关。土壤粘粒、粉粒含量、有机质含量、土壤孔隙度越大,土壤砂粒含量越小对细沟深度、细沟体积发育的抑制作用越大,植物根系对细沟侵蚀抑制效果排序为披碱草根系>油蒿-披碱草混合根系>油蒿根系。(5)细沟深度、细沟面积与根表面积密度、根体积密度、根长密度、根质量密度均呈极显著负相关,各根系特征参数均与产沙率呈显著负相关,相关系数表现为r(根体积密度)>r(根质量密度)>r(根长密度)>r(根表面积)。植物根系对于细沟发育过程的影响主要通过改变土壤特征来实现,植物根系和土壤均对细沟发育过程产生重要影响。二者一方面通过直接参与细沟发育过程,影响细沟形态,另一方面通过影响坡面径流(径流功率、阻力系数)对细沟发育过程产生间接影响。

关键词：细沟侵蚀根系排土场边坡矿区原位放水冲刷试验

研究隧道衬砌工程脱空质量的缺陷原因与防控对策

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工程设计与施工 2022年第5期4卷 19-21页

作者：李瑞栋中铁上海工程局集团第六工程有限公司中国云南昆明650500

隧道衬砌的质量对保障高速铁路运行安全性有至关重要的作用,而衬砌缺点将给构造作用的完成带来不利影响。论文综合工程项目实际情况,研究了造成隧道衬砌空洞、脱空、不密实度缺陷的具体原因,指出了对策,依据工程项目实际情况运用检验了... 详细信息

隧道衬砌的质量对保障高速铁路运行安全性有至关重要的作用,而衬砌缺点将给构造作用的完成带来不利影响。论文综合工程项目实际情况,研究了造成隧道衬砌空洞、脱空、不密实度缺陷的具体原因,指出了对策,依据工程项目实际情况运用检验了防范措施的科学性,为改进隧道衬砌的质量给予参考。

关键词：隧道衬砌质量缺陷原因分析防范措施

模拟降雨条件下砾石含量对塿土工程堆积体坡面产流产沙的影响

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应用生态学报 2022年第11期33卷 3027-3036页

作者：李瑞栋王文龙娄义宝白芸康宏亮崔志强卢正军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陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100 榆林学院陕西榆林719000 鄂尔多斯市民达煤炭有限责任公司内蒙古鄂尔多斯017000

为探究砾石含量对塿土堆积体坡面产流产沙的影响,采用室内人工模拟降雨试验,以土质坡面为对照,研究5种砾石含量(10%、20%、30%、40%、50%)堆积体坡面在不同降雨强度(1.0、1.5、2.0、2.5 mm·min^(-1))下的产流产沙特征。结果表明:不同... 详细信息

为探究砾石含量对塿土堆积体坡面产流产沙的影响,采用室内人工模拟降雨试验,以土质坡面为对照,研究5种砾石含量(10%、20%、30%、40%、50%)堆积体坡面在不同降雨强度(1.0、1.5、2.0、2.5 mm·min^(-1))下的产流产沙特征。结果表明:不同试验条件下的平均径流率在2.18~13.07 L·min^(-1),不同雨强条件下平均径流率均在砾石含量10%(或20%)和50%时分别达到最大值与最小值;平均流速在0.06~0.22 m·s^(-1),流速变化复杂,砾石含量越小,流速变幅越大,变异系数也越大,砾石含量10%时平均流速最大。砾石的存在可有效抑制产沙,最大减沙效益可达84.2%,雨强相较于砾石含量对平均产沙率的影响更大。偏相关分析表明,平均径流率、流速、产沙率均与砾石含量呈极显著负相关;平均产沙率与平均径流率、平均流速以及二者交互项均呈极显著线性函数关系,其中,与平均径流率的相关性最强。本研究可为塿土区工程堆积体水土流失治理和侵蚀模型的建立提供参考。

关键词：模拟降雨砾石含量产流产沙工程堆积体塿土

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灾害链联防联控促进特大城市洪涝韧性提升

中国减灾 2023年第10期 34-37页

作者：刘家宏梅超程宸徐大用李瑞栋靳文波高希超中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室、水利部数字孪生流域重点实验室中国气象科学研究院气象影响与风险研究中心深圳市城市公共安全技术研究院有限公司清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室应急管理部大数据中心中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室

全球气候变化和快速城镇化背景下,特大城市洪涝灾害在美国、西欧、澳大利亚、日本、韩国等多地出现,造成重大人员伤亡和财产损失.2021年7月20日,河南省郑州市遭遇历史罕见特大暴雨,发生严重洪涝灾害.防控城市特大洪涝灾害,提升城市韧性... 详细信息

全球气候变化和快速城镇化背景下,特大城市洪涝灾害在美国、西欧、澳大利亚、日本、韩国等多地出现,造成重大人员伤亡和财产损失.2021年7月20日,河南省郑州市遭遇历史罕见特大暴雨,发生严重洪涝灾害.防控城市特大洪涝灾害,提升城市韧性,是新时代统筹发展与安全的重大课题.

关键词：特大城市联防联控特大洪涝灾害城市洪涝灾害灾害链河南省郑州市特大暴雨澳大利亚

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蘑菇渣与牛粪厌氧共消化的可行性研究

青岛理工大学学报 2019年第3期40卷 88-93,106页

作者：李瑞栋赵昱皓张大磊青岛理工大学环境与市政工程学院

评估了蘑菇渣与牛粪厌氧共消化.中温批量试验结果表明,蘑菇渣与牛粪的结合可以比单样品蘑菇渣得到更合理的C/N(15.6~21.6)和更适宜的pH值(8.1~8.2).蘑菇渣与牛粪的共消化比单独的蘑菇渣消化具有更高的累计甲烷产量.用Фrskov方程和改进... 详细信息

评估了蘑菇渣与牛粪厌氧共消化.中温批量试验结果表明,蘑菇渣与牛粪的结合可以比单样品蘑菇渣得到更合理的C/N(15.6~21.6)和更适宜的pH值(8.1~8.2).蘑菇渣与牛粪的共消化比单独的蘑菇渣消化具有更高的累计甲烷产量.用Фrskov方程和改进的Gompertz模型来拟合共消化样品的累积甲烷产量,发现共消化样品的累积甲烷产量更符合改进的Gompertz模型.试验结果表明,与牛粪的厌氧共消化是处理蘑菇渣可行且有价值的方法.

关键词：厌氧共消化蘑菇渣牛粪沼气

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降雨空间分辨率对城市洪水模拟的影响初探

降雨空间分辨率对城市洪水模拟的影响初探

第三届城市水安全与水管理学术研讨会暨第四届城市防洪排涝...

作者：曹雪健张哲李步朱自伟李瑞栋戚友存倪广恒清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程院重点实验室

降雨空间分辨率对城市洪水模拟的影响一直是城市水文研究中备受关注的问题。由于缺乏高分辨率实测降雨数据,对这一问题至今仍旧缺乏足够的认识。本研究基于高时空分辨率的雷达降雨观测,通过升尺度得到了空间分辨率从100m到3000m变化的... 详细信息

降雨空间分辨率对城市洪水模拟的影响一直是城市水文研究中备受关注的问题。由于缺乏高分辨率实测降雨数据,对这一问题至今仍旧缺乏足够的认识。本研究基于高时空分辨率的雷达降雨观测,通过升尺度得到了空间分辨率从100m到3000m变化的五套数据,继而从不同尺度定量分析了降雨空间分辨率对城市洪水模拟的影响。结果表明,低空间分辨率驱动下的洪水模拟会低估峰值流量而高估洪水总量。同时,该影响会随着集水区面积的增大而增加。然而随着分辨率的降低该影响却并不呈现单调变化,当分辨率低于500m后模拟精度反而会有所提升。研究成果有助于进一步深化对降雨分辨率效应的科学认识,为城市洪水模拟中降雨空间分辨率的合理选择提供参考。

关键词：降雨空间分辨率城市洪水模拟双偏振雷达空间异质性

来源： cnki会议评论

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农业废弃物共发酵的产气潜力研究

山东化工 2018年第20期47卷 175-178页

作者：张大磊李瑞栋赵昱皓赵峰青岛理工大学环境与市政工程学院山东青岛266033

本研究对蘑菇土、玉米秸秆、白菜单独发酵产气潜力进行测试,并三者进行了不同混合比例的共发酵实验,测定沼气产量及沼气中甲烷含量的变化。实验结果表明,秸秆和白菜比蘑菇土具有更好的产气效果;对于蘑菇土与秸秆混合组,产甲烷量均低于... 详细信息

本研究对蘑菇土、玉米秸秆、白菜单独发酵产气潜力进行测试,并三者进行了不同混合比例的共发酵实验,测定沼气产量及沼气中甲烷含量的变化。实验结果表明,秸秆和白菜比蘑菇土具有更好的产气效果;对于蘑菇土与秸秆混合组,产甲烷量均低于蘑菇土、秸秆与白菜三者混合组,表明白菜的加入提高了系统的产气潜力。

关键词：厌氧发酵农业废弃物沼气