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黄土丘陵沟壑区不同雨强下坡面侵蚀空间异质性及其机理

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水土保持研究 2025年第1期32卷 1-12页

作者：李朋飞曹凯胡晋飞高健键郝铭揆党恬敏高晨迪西安科技大学测绘科学与技术学院黄河水利委员会绥德水土保持科学试验站黄河流域水土保持生态环境监测中心

[目的]明晰野外坡面侵蚀沉积精细时空分布特征及水动力学参数间的联系，以深入坡面侵蚀产沙过程的认识。[方法]以黄土丘陵沟壑区辛店沟流域自然坡面的3个径流小区(5 m×1.5 m)为研究对象，分别在90,120,150 mm/h雨强下进行连续10场降雨... 详细信息

[目的]明晰野外坡面侵蚀沉积精细时空分布特征及水动力学参数间的联系，以深入坡面侵蚀产沙过程的认识。[方法]以黄土丘陵沟壑区辛店沟流域自然坡面的3个径流小区(5 m×1.5 m)为研究对象，分别在90,120,150 mm/h雨强下进行连续10场降雨试验，同时结合地基三维激光扫描技术，研究坡面侵蚀沉积时空特征，探讨不同坡段水力学参数变化特征及其与坡面侵蚀率、产沙率的关系。[结果](1)随着雨强的增大，坡面侵蚀加重，以D,E坡段较为严重，沉积减小且分散，以E坡段最为明显；侵蚀面积而言：90,150 mm/h下，B坡段最大，C坡段次之，D坡段最小；120 mm/h雨强下，B坡段最大，D坡段次之，C坡段最小。(2)连续降雨作用下，水力学参数影响坡面粗糙度变化，坡面粗糙度又反作用于水力学参数，致使水动力学参数出现波动变化，当土体逐渐饱和达到稳定的入渗，水动力学参数逐渐趋于稳定；同一雨强下，距离坡顶长度与雷诺数、弗劳德数、单位径流功率成正比，与径流剪切力、Darcy-Weisbach阻力系数成反比。(3) 90,120 mm/h雨强下，径流功率是侵蚀过程中重要的水动力学参数，Darcy-Weisbach阻力系数和单位径流功率认为是坡面产沙过程重要的水动力学参数，皆为线性函数关系；150 mm/h雨强下，水动力学与侵蚀率、产沙率无关。[结论]在不同雨强下，坡面侵蚀与水动力学参数之间的关系存在差异，其中径流功率、Darcy-Weisbach阻力系数和单位径流功率是自然坡面产沙过程的重要参数，且二者呈线性关系。

关键词：侵蚀沉积水动力学模拟降雨三维激光扫描仪黄土丘陵沟壑区

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黄河标准化堤防渗流稳定可靠性分析

岩土工程学报 2007年第5期29卷 684-689页

作者：赵寿刚常向前潘恕黄河水利科学研究院

针对黄河下游堤防特点,将可靠性理论应用于堤防渗流稳定分析,基于蒙特卡洛方法研制了渗流有限单元法分析程序。通过大量的试验研究,对黄河下游堤防各种土质的土性参数进行了统计分析,得出了各类土体渗透系数的分布规律,提出了黄河堤防... 详细信息

针对黄河下游堤防特点,将可靠性理论应用于堤防渗流稳定分析,基于蒙特卡洛方法研制了渗流有限单元法分析程序。通过大量的试验研究,对黄河下游堤防各种土质的土性参数进行了统计分析,得出了各类土体渗透系数的分布规律,提出了黄河堤防渗透破坏标准的建议,根据土体单元渗透破坏概率分析了渗透破坏区域的确定方法。利用该研究成果,具体计算分析了黄河下游5个典型部位不同淤背宽度时堤防渗流稳定破坏概率,对堤防渗流稳定性和淤背体合理宽度进行了深入探讨,对黄河下游堤防的标准化建设具有重要指导意义。

关键词：标准化堤防渗流可靠性蒙特卡洛方法有限单元法破坏概率

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黄土边坡微生物矿化加固及植被恢复试验

水土保持研究 2025年第1期32卷 227-234+242页

作者：雷磊王良樊成虎刘子瑞宋洋薛倩楠田堪良段金贵国网陕西省电力有限公司电力科学研究院国网(西安)环保技术中心有限公司国网陕西省电力有限公司国网陕西省电力有限公司安康水力发电公司国网陕西省电力有限公司西安供电公司西北农林科技大学水土保持研究所中国科学院水利部水土保持研究所黄河水利委员会西峰水土保持科学试验站

[目的]研究黄土边坡微生物矿化加固及植被恢复，为黄土边坡的加固及坡面土壤侵蚀防治提供新方法和新技术。[方法]采用微生物诱导碳酸钙沉淀(Microbially Induced Calcite Precipitation, MICP)技术对黄土边坡进行矿化加固处理，并在固... 详细信息

[目的]研究黄土边坡微生物矿化加固及植被恢复，为黄土边坡的加固及坡面土壤侵蚀防治提供新方法和新技术。[方法]采用微生物诱导碳酸钙沉淀(Microbially Induced Calcite Precipitation, MICP)技术对黄土边坡进行矿化加固处理，并在固化黄土边坡上进行植被恢复，利用扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜，从微观角度探究MICP技术对黄土边坡矿化加固的作用机制，并统计分析了固化黄土边坡的植被恢复效果。[结果]采用MICP技术对黄土边坡进行固化处理后，在坡面上生成的固化层将松散且相邻的土壤颗粒胶结在一起，使黄土坡面形成一个整体，固化层最大厚度为0.23 cm,平均厚度为0.21 cm;固化黄土边坡恢复植被后第60天，A1,A2,B1,B2,A1B1,A2B2各区域内植被成活率比A0,B0,A0B0各区域分别显著提高26.66%,20%,37.5%,25%,33.33%,25%(p<0.05),第60天后，各区域内植被的成活率均差异显著，而且固化后加保水剂的A1,B1,A1B1各区域内植被的成活率最高；固化后加保水剂的B1和A1B1区域内紫穗槐高度和地径的生长变化量最大，且固化后加保水剂的A1,B1,A1B1各区域内麦冬草和紫穗槐的生长状况最好。[结论]采用MIC技术可以有效固化黄土坡面，与植被恢复技术相结合，既能防治土壤侵蚀，又能恢复生态环境。这种综合防治措施为黄土边坡水土流失防治与生态修复提供了良好的技术支持。

关键词：黄土边坡微生物矿化加固技术植被恢复边坡防护

多因素影响下铣削型钢纤维混凝土劈裂抗拉强度

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建筑材料学报 2014年第3期17卷 383-388页

作者：张廷毅汪自力朱海堂郑光和黄河水利科学研究院工程力学研究所河南郑州450003 郑州大学水利与环境学院河南郑州450002

通过铣削型钢纤维混凝土立方体试块劈裂抗拉试验,探讨了钢纤维体积分数(φf)、粗骨料最大粒径(dmax)和水灰比(mW/mC)等因素对铣削型钢纤维混凝土劈裂抗拉强度(fft)的影响.结果表明:铣削型钢纤维平均长度为35mm时,能够显著提高混凝土的... 详细信息

通过铣削型钢纤维混凝土立方体试块劈裂抗拉试验,探讨了钢纤维体积分数(φf)、粗骨料最大粒径(dmax)和水灰比(mW/mC)等因素对铣削型钢纤维混凝土劈裂抗拉强度(fft)的影响.结果表明:铣削型钢纤维平均长度为35mm时,能够显著提高混凝土的劈裂抗拉强度,随着φf,dmax(≤20mm)增加,fft及其增益比逐渐增加;随着mW/mC增加,fft及其增益比逐渐减小;铣削型钢纤维混凝土劈裂抗拉强度与测试试块断面特性有关,在试验结果分析的基础上,建立了铣削型钢纤维混凝土劈裂抗拉强度计算模型;采用BP神经网络对铣削型钢纤维混凝土劈裂抗拉强度进行了预测.

关键词：劈裂抗拉强度铣削型钢纤维粗骨料水灰比混凝土

不同雨强下PAM分子量对土质堤防产流产沙的影响

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水土保持研究 2025年第1期32卷 131-140页

作者：邹浩李怡阳魏希莹郑琪严刘鸿涛中水东北勘测设计研究有限责任公司长春工程学院水利与环境工程学院长春市弘润灌溉科技有限公司永吉县星星哨水库灌区管理中心吉林省水利科学研究院

[目的]探究不同PAM分子量对东北某地堤防护坡防侵蚀效果，及喷施方式下PAM溶液对堤防坡面的减流减沙作用，为东北土质堤防治理提供理论依据。[方法]以东北某河流上游堤防背水坡为研究对象，设计了室内人工模拟降雨试验，共设置3种不同... 详细信息

[目的]探究不同PAM分子量对东北某地堤防护坡防侵蚀效果，及喷施方式下PAM溶液对堤防坡面的减流减沙作用，为东北土质堤防治理提供理论依据。[方法]以东北某河流上游堤防背水坡为研究对象，设计了室内人工模拟降雨试验，共设置3种不同降雨强度（180,200,220 mm/h）,裸地（分子量为0）及4种不同PAM分子量（1 200,1 400,1 600,1 800万）,PAM浓度采用4 g/m2,对试验坡面进行喷洒PAM溶液，溶液采用4 g/m2PAM配比3.5 L水。研究3种降雨强度下，施加不同PAM分子量坡面的产流产沙特性，分析其水力学参数。[结果]（1）在同种降雨强度下，施加PAM的坡面流产流沙量都小于裸地坡面。（2）在相同PAM分子量情况下，坡面产流产沙都随着降雨强度的增加而增加。3种降雨强度下，1 800万分子量的减流减沙效果最好，最大可减沙57.74%。（3）通过计算坡面水流的雷诺数（Re）发现水流形态为层流，当降雨强度为220 mm/h时，裸地坡面流态为急流，其余均为缓流。降雨强度、PAM分子量对水流功率和单位水流功率均可以用幂函数进行描述。[结论]在东北某地堤防坡面施加不同分子量的PAM溶液可有效减少产流产沙量，其中减沙效果尤为明显，在试验所选定的PAM分子量区间中，施加分子量为1 800万的PAM对于试验坡面的减流减沙效果最为显著，PAM可以提高土壤水分的入渗能力，为治理土质堤防水土流失提供参考。

关键词：降雨强度 PAM(聚丙烯酰胺)分子量减流减沙土质堤防

交汇角度对黄河上游高含沙交汇区淤堵影响的试验研究

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四川大学学报（工程科学版） 2017年第3期49卷 44-53页

作者：王平胡恬郭秀吉张原锋黄河水利委员会黄河水利科学研究院河南郑州450003

为了研究减轻高含沙交汇区沙坝淤堵的治理措施,通过模型试验研究了干支流不同交汇角度对孔兑与黄河高含沙交汇区沙坝淤堵规模的影响。试验以产生的高含沙洪水淤堵黄河干流次数最多、危害最大的孔兑之一—西柳沟与黄河交汇的干支流河段... 详细信息

为了研究减轻高含沙交汇区沙坝淤堵的治理措施,通过模型试验研究了干支流不同交汇角度对孔兑与黄河高含沙交汇区沙坝淤堵规模的影响。试验以产生的高含沙洪水淤堵黄河干流次数最多、危害最大的孔兑之一—西柳沟与黄河交汇的干支流河段为模拟对象,采用黄河高含沙水流动床模型相似律进行模型设计,选取90°、60°、30°和15°作为试验交汇角度,分别开展了清水和浑水交汇试验,获取交汇区水流分区特性和沙坝淤堵规模特征。结果表明:随着交汇角增大,支流对干流的顶托作用增强,交汇口上游壅水区流速逐渐减小,水深增大;交汇角较小时交汇口下游形不成回流区,交汇角增大到30°以后回流区形成并随交汇角增大而增大,伴随着高流速带向对岸移动;壅水区和回流区沙坝尺度随交汇角增大而增大,交汇角较小时形不成壅水区淤积体和回流区淤积体,但易形成交汇口对岸淤积体,其尺度随交汇角增大而减小,与回流区淤积体互为消长。交汇口以上主槽的淤堵由壅水区淤积体构成,交汇口下游主槽淤堵由回流区淤积体和对岸淤积体共同构成,当交汇角为30°时交汇口上下游主槽总体淤堵规模最小。从河道淤堵规模和河岸稳定方面综合分析认为,在现状河道和水沙条件下,30°是有利于减轻孔兑与黄河高含沙交汇区淤堵的较优交汇角,这对交汇口河道整治具有重要指导作用。

关键词：黄河高含沙交汇区交汇角沙坝

基于相空间重构和Volterra的非线性寒区气温预测方法

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中国科学：技术科学 2019年第6期49卷 733-740页

作者：何鲜峰汪自力何启张宝森黄河水利委员会黄河水利科学研究院工程力学研究所郑州450003 水利部堤防安全与病害防治工程技术研究中心郑州450003 河海大学水利水电学院南京210098 黄河水利委员会黄河水利科学研究院防汛减灾研究所郑州450003

对寒区冬季气温时间序列的混沌特性及其应用技术进行了研究.先通过0-1混沌测试法确定寒区冬季气温时间序列具有混沌特性,然后通过相空间重构,分别利用C-C算法和G-P算法确定延迟时间和嵌入维数.在此基础上,提出了一种相空间重构和Volterr... 详细信息

对寒区冬季气温时间序列的混沌特性及其应用技术进行了研究.先通过0-1混沌测试法确定寒区冬季气温时间序列具有混沌特性,然后通过相空间重构,分别利用C-C算法和G-P算法确定延迟时间和嵌入维数.在此基础上,提出了一种相空间重构和Volterra滤波的寒区冬季气温预测方法.实例分析表明,提出的预测方法在预测精度、预测误差、预测效果方面均优于常见模型,证明该预测方法是可行和有效的.

关键词： 0-1测试气温时间序列混沌

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水库拦沙对黄河下游河床演变的影响

水科学进展 2024年第3期35卷 475-484页

作者：申冠卿张原锋王平张广明黄河水利委员会黄河水利科学研究院河南郑州450003

为充分认识水库拦沙对其下游河道河床演变及防洪的影响,基于三门峡水库和小浪底水库拦沙期水沙及断面观测资料,研究了黄河下游河槽冲淤、洪水冲刷效率、河槽几何特征、排洪能力等规律。结果表明:水库拦沙期,黄河下游沿程河槽均发生了不... 详细信息

为充分认识水库拦沙对其下游河道河床演变及防洪的影响,基于三门峡水库和小浪底水库拦沙期水沙及断面观测资料,研究了黄河下游河槽冲淤、洪水冲刷效率、河槽几何特征、排洪能力等规律。结果表明:水库拦沙期,黄河下游沿程河槽均发生了不均衡冲刷;河床粗化明显,粗化后床沙中值粒径最大值为冲刷前的2.1~2.5倍;高村以上河段同水位过洪能力增加明显,冲刷后较大的河槽容积可为小浪底水库排沙提供暂时的滞沙;河床粗化后细泥沙和中泥沙补给能力不足,河槽冲刷效率随冲刷历时的增加衰减明显。由于水库多年调节水沙过程及下游相对完善的河道整治工程约束,小浪底水库拦沙期黄河下游河槽冲刷重心下移,河床粗化程度增加,冲刷效率明显降低。研究成果可为水库水沙调控技术指标的选取提供科学依据。

关键词：河床演变河床粗化冲刷效率泥沙调节水库拦沙期黄河下游

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山东东明黄河标准化堤防裂缝成因数值分析

岩石力学与工程学报 2007年第2期26卷 347-354页

作者：沈细中冯夏庭黄河水利科学研究院工程力学研究所河南郑州450003 中国科学院武汉岩土力学研究所湖北武汉430071

采取淤背方式加固黄河下游堤防时,山东东明一期标准化堤防多处出现纵向裂缝,严重危及黄河大堤安全。放淤固堤对堤身的影响非常复杂,相关研究成果较少,目前尚无此类裂缝成因的定量研究成果,因而难以从根本上进行防治。通过开展典型堤段试... 详细信息

采取淤背方式加固黄河下游堤防时,山东东明一期标准化堤防多处出现纵向裂缝,严重危及黄河大堤安全。放淤固堤对堤身的影响非常复杂,相关研究成果较少,目前尚无此类裂缝成因的定量研究成果,因而难以从根本上进行防治。通过开展典型堤段试验,利用非饱和渗流、非饱和流–固耦合、湿化变形、有限元分析等理论与方法,模拟标准化堤防的施工过程,并进行多种特定工况分析,探讨堤防裂缝的形成机制及其主要影响因素。研究成果表明,计算结果能反映堤身裂缝的扩展过程,并与实际情况相符;大堤开裂的主要原因为背河侧放淤、淤背施工过快、湿化变形、排水不畅、堤顶堆载、车辆作用等。该成果可供标准化堤防及类似工程的裂缝防治时参考。

关键词：水工结构工程黄河标准化堤防裂缝淤背有限单元法