汶川震區滑坡堆積體土壤侵蝕機理與過程模擬研究

《汶川震區滑坡堆積體土壤侵蝕機理與過程模擬研究》是依託西南大學，由何丙輝擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：汶川震區滑坡堆積體土壤侵蝕機理與過程模擬研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：何丙輝
• 依託單位：西南大學

項目摘要

汶川震區滑坡堆積體在降雨和徑流的作用下產生大量新增水土流失，嚴重影響震區生態環境恢復，威脅生產生活安全。以2008年5.12汶川地震區滑坡堆積體為對象，研究震區滑坡堆積體土壤侵蝕現場調查方法，實現滑坡堆積體組成物質測算和堆積體形態與坡面溝道參數測量，確定既往侵蝕量與歷史同期雨量關係；建立震區滑坡堆積體坡面土壤侵蝕過程現場監測體系，進行堆積體坡面土壤侵蝕過程相關要素自動監測，通過遠程傳輸實時採集監測數據，確定降雨、徑流、侵蝕產沙關係；建立室內實驗設施，在室內模擬滑坡堆積體的自然堆積形態，控制不同坡度、流量、土石比，定量確定集中水流作用下滑坡堆積體坡面徑流侵蝕產沙規律，認識堆積體坡面侵蝕過程機理；在機理研究的基礎上，建立滑坡堆積體坡面侵蝕產沙過程模型，用現場調查和監測數據，獲取模型參數並驗證模型。研究將實現汶川震區滑坡堆積體新增水土流失預報，為震區生態環境恢復、生產生活安全等提供基礎。

結題摘要

汶川震區滑坡堆積體在降雨和徑流的作用下產生大量新增水土流失，嚴重影響震區生態環境恢復，威脅生產生活安全。本研究所選震區典型滑坡堆積體位於汶川縣草坡鄉，採用三維雷射掃瞄器實地測量滑坡堆積體和特徵值法擬合法，構建滑坡堆積體幾何模型，最後得到堆積體坡面侵蝕量的測算方法。 重點調查分析了震區滑坡堆積體休止角分布特徵並進行了室內休止角的模擬試驗研究，結果表明野外滑坡堆積體休止角則介於39°～50°之間，其中多數處於45°左右，土石比對堆積樣休止角的影響作用遠大於各粒級碎石體積含量的影響。 在野外勘測的基礎上，開展室內土石混合高陡坡面放水沖刷試驗，研究不同流量、坡度與石土比例組合下的侵蝕特徵。結果表明：產流量隨沖刷歷時的推延而波動性減小，石土比例對產流量有重要影響，其產流總量大小排序為：l∶3大於全土大於1∶2大於1∶1。產沙量隨沖刷歷時波動性減小，其大小排序為：1∶3大於1∶2大於全土大於1∶l，流量對產沙量影響規律與產流量一致。 同時採用室內人工模擬降雨方法，探討了不同降雨強度和土石比條件下滑坡堆積體坡面產流與入滲規律。結果表明：人工降雨條件下，堆積體坡面入滲過程隨土石比不同而不同，土石比為1:4時，3種雨強條件下降雨均全部進入堆積體，土石比為1:1、1:2時入滲過程較一致，隨著降雨的進行，入滲率不斷減小，到一定時間後達到穩定入滲率。地表徑流量隨著雨強的增大而增大，土石比為1:4和土石比為1:2在雨強1.0mm/min條件下，地表無徑流產生。地表產沙率變化過程分兩個階段：快速增大階段和波動變化階段，平均產沙率均隨著土石比、雨強的減小而減小。綜上可知，本項目不僅為地震鬆散堆積體體積和土壤侵蝕量估算提供了可行的方法，還進一步揭示了堆積體坡面侵蝕過程機理。最後實現了汶川震區滑坡堆積體新增水土流失預報，為震區生態環境恢復、生產生活安全等提供基礎。