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降雨条件下饱和—非饱和土径流渗流耦合数值模拟研究

滑坡的稳定性由内在因素和外在因素所决定,内在因素是边坡本身所固有的,外界因素主要包括地震、降雨、开挖等。进年来,由于降雨导致的边坡的失稳越来越频繁。因此对于降雨条件下坡面水运动的研究无论在理论上还是在工程应用上,都具有十分重要的意义。阐述了非饱和土中水流动的基本规律和土水特征曲线。由于土水特征曲线具有滞后的特点,提出了根据初始含水量来确定数值模拟初始时步非饱和土的渗透系数。编制了基于Richards控制方程的饱和-非饱和渗流有限元分析程序,一些算例证明了本程序的正确性。改进了传统流量的计算方法,使得计算精度明显提高。分析了降雨条件下地表水入渗的过程,提出了降雨条件下非饱和渗流的二维数学模型及边界条件。一些计算算例说明降雨条件下非饱和渗流的基本规律。编制了基于Saint-venant控制方程的坡面径流的有限元分析程序,利用解析解和试验数据证明了程序的正确性。根据非饱和土上水的转化机理,编制了降雨条件下地表水入渗和产流耦合的计算程序  (本文共119页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北农林科技大学
西北农林科技大学

降雨条件下黄土坡地养分迁移机理及模拟模型

坡地土壤水分、养分迁移机制与预测模型研究是土壤质量退化和农业非点源污染研究的核心内容,也是土壤侵蚀、坡地水文、旱地农业和环境科学等多学科交叉点。选择水蚀严重的黄土区,开展黄土坡地土壤养分迁移机理及模拟模型研究,有效预测与控制土壤养分流失,对于生态环境保护和坡地水分养分的管理均具有重要意义。 本文采用室内土槽与野外坡地小区模拟降雨相结合的试验方法,选择以非吸附性硝态氮或溴、吸附性磷以及钾作为研究对象,系统地探讨了影响坡地土壤水分和养分迁移机理的多种因素,从坡面尺度揭示了降雨条件下土壤养分向径流释放、迁移的内在机制,阐明了土壤养分流失对各种影响因子的响应特征,并提出了水蚀条件下土壤养分随径流迁移模型,旨在为黄土区坡耕地土壤、水分及养分流失治理和非点源污染的管理、评价与调控提供科学依据。 本论文完成的主要工作和取得的主要结论如下: 1.室内试验结果表明,土壤质地、降雨雨强和坡度等因子对坡地溶质迁移影响显著。塿土的径流磷和钾浓度曲线均呈...  (本文共151页) 本文目录 | 阅读全文>>

《山西建筑》2012年02期
山西建筑

降雨条件下公路边坡稳定性数值分析

0引言边坡稳定问题历来是减灾防灾领域必须面临与解决的重大问题之一。降雨是影响边坡稳定、导致边坡失稳破坏的主要因素。降雨会降低岩土体的抗剪强度,抬高地下水位使得孔隙水压力升高。因此,研究降雨条件下的边坡稳定性问题,对控制路基变形和保证边坡稳定性具有重要意义。国内外学者对降雨条件下边坡稳定性分析进行了很多的研究。Alonso等[1]采用考虑空气压力变化耦合的渗流分析方法计算了渗流场,并与极限平衡法相结合,分析了降雨入渗对边坡稳定性的影响。吴宏伟、陈守义[2]研究了雨水入渗对非饱和土坡稳定性影响,针对我国香港地区的典型非饱和斜坡,研究了降雨特征、水文地质条件及坡面防渗处理等因素对暂态渗流场和斜坡安全系数的影响。本文拟对降雨条件下边坡的渗流规律进行研究,以确定土体内孔隙水压力和位移的变化规律,从而对边坡稳定性进行评价。1降雨条件下边坡稳定分析1.1非饱和土抗剪强度理论土体的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力,是土体的重要力学性质之一...  (本文共3页) 阅读全文>>

《水利水电技术》1988年09期
水利水电技术

坡地降雨漫流的有限元模拟

模拟流域水文的物理过程时,坡地降雨漫流是重要的中间环节.同时,坡地降雨漫流过程的预报对水土流失的防治和农田基本建设也有参考价值.由于坡地降雨漫流过程非线性特征突出,常用的线性水文方法较难模拟这种变化急剧的过程,本文阐述了应用有限元法求解描述坡地漫流的运动波方程的基本原理,并讨论了应用微型计算机求解的几个具体问题. 当采用曼宁公式描述摩阻比降时,方程(2)可写万.。一令、5八(3)一、运动波模型及有限元方程(二)运动波律型J噢跨李厂犷坡地降雨漫流可用下列运动波模型横述:式中n为曼宁糙率系数.式(l)、式(3)仅在,·为常数时才有解析解.在坡地降雨径流过程中,r变化很大,因而必须求其数值解.有限元法是求此类偏微分方程数值解的有效工具.」(=)有限元方程 .应用伽辽金(·Ga沁rkin)加权剩余祛,可得出式(注)的有限元空间离散方程“”,即一_:刁q.’刁瓦_,气二二-,十一不二一=T七子.心‘r‘(1)(2)‘J。{、}器+冬一,〕...  (本文共6页) 阅读全文>>

长沙理工大学
长沙理工大学

降雨条件下含裂缝岸坡渗流稳定特性研究

降雨是引起边坡破坏的主要诱因之一,据统计降雨条件下含裂缝边坡常出现边坡失稳的现象,这说明边坡的失稳与降雨入渗及裂缝的存在有密切的关系,分析降雨条件下含裂缝边坡的渗流场及稳定性演化规律,对边坡失稳防治具有重要的理论和现实意义。本文基于渗透参数试验得出的饱和渗透系数及土水特征曲线,建立含裂缝边坡案例工程的数值模型,在阐述饱和-非饱和渗流理论和降雨入渗理论的基础上对降雨条件下含裂缝岸坡的渗流场进行计算,分析了降雨条件下暂态饱和区和入渗影响区的演化规律,并运用极限平衡法对边坡稳定性进行研究。本文重点研究的是降雨雨型、裂缝位置、裂缝倾角及裂缝深度对岸坡渗流稳定特性的影响,主要做了如下几个方面的工作。(1)饱和-非饱和渗流计算的方法介绍。基于达西定律及能量守恒定律,介绍了饱和-非饱和渗流控制方程的推导过程及其定解条件,并阐述了土水特征曲线及边坡降雨入渗基本理论。(2)土体渗透参数试验研究。饱和渗透系数和土水特征曲线对降雨条件下边坡渗流稳定特...  (本文共62页) 本文目录 | 阅读全文>>

《地下水》2016年02期
地下水

强降雨条件下北京地区地下水位动态特征——以7·21特大暴雨为例

地下水位动态是指地下水位随时间和空间变化的现象和过程,其影响因素有很多,如大气气候、人工开采与工程活动等,但单次降雨条件下的地下水位动态规律却研究相对较少,尤其是在强降雨条件下。2012年7月21日,北京市遭遇新中国成立以来罕见的一场暴雨,根据北京气象局公布的监测数据显示全市16 h平均降雨量170 mm,城区平均215mm,房山平均301 mm,降雨量在100 mm以上的面积占北京市总面积的86%以上,对于研究本区短时间内的地下水位动态特征规律具有重要的意义。为了探讨地下水对强降水补给的响应机制,研究地下水位在不同水文地质条件下对降水的反应速度,地下水位与降水之间的关系,开展地下水位的加密监测工作。截止到2014年12月,运行正常的地下水位监测井数有618眼。其中第四系地下水监测井600眼,基岩地下水监测井18眼。根据降水前后监测的水位数据,从时间和空间上分析地下水位动态,探讨强降雨条件下本地区地下水含水层的水位变化及入渗规律...  (本文共3页) 阅读全文>>