降雨入渗

摘要： 水是人类生存和经济社会发展的重要基础资源,在气候变化和人类活动的双重影响下,陆地水循环发生了深刻变化.壤中流是水循环的重要环节,径流过程的重要组成部分,河湖水的重要补给来源,对流域径流形成、水源涵养、养分运移等过程产生重要影响,是水文学和土壤学及生态水文学的研究热点、难点与重要科学问题.文章分析发现1990—2020年中国壤中流的发文数量和被引频次均逐渐增多,研究方向主要集中在环境、工程、水资源以及农业等方面,主题分布在紫色土、湿地、氮素等方面.壤中流形成的主要影响因素包括土壤、地形、植被、降雨等.壤中流的几种生态水文效应包括土壤养分运移效应、水土保持、径流调节、水文预报效应等.最后文章提出了目前壤中流研究中的一些局限性,并对未来的研究重点进行了展望,为重要生态系统修复与水源涵养功能提升提供参考.

摘要： 针对成都某黏性土基坑浅层边坡失稳案例,采用数值分析方法模拟降雨过程对浅层边坡的弱化机理。在对基坑地质结构分析的基础上,以成都某黏性土基坑边坡失稳为案例,通过ABAQUS模拟降雨入渗影响区土体强度参数弱化过程,探讨暴雨条件下边坡应力变形特征以及边坡稳定性。计算结果表明:降雨作用下,浅表层土体出现塑性区域,接近形成贯通性的滑动面;暴雨条件下原设计方案的边坡稳定系数为0.977,修复方案边坡稳定系数为1.508。

摘要： 针对降雨入渗导致的边坡失稳这一安全问题,以巴润露天矿边坡为研究对象,探究降雨入渗条件下排水孔布设参数对边坡稳定性的影响。采用空气单元法模拟排水孔,基于VG模型确定水土特征曲线,运用Geo-studio软件进行数值模拟分析。基于灰色关联法确定排水孔布设参数对边坡稳定性影响的关联度,分析单一变量条件下坡体内孔隙水压力和总水头变化,在此基础上通过正交试验和极差分析法对布设参数进行优化,确定排水孔布设参数最优水平组合。最后通过对比无治水措施边坡与布设排水孔边坡的稳定性,验证降雨条件下排水孔布设方案的有效性。结果表明:排水孔孔长为主要影响因素,孔径和倾角为次要影响因素;孔长10 m、孔径120 mm和倾角6°时,排水孔对边坡降压增稳效果最好;在经历48 h降雨情况下边坡安全系数仍保持在1.30以上,相较于无治水措施边坡安全系数提高了36.8%。

摘要： 探讨2020年8月21日四川省汉源县中海村突发滞后于降雨42 h的中型昔格达组滑坡特征及其成因。通过现场调查、无人机航拍、遥感解译、实验分析等方法,对滑坡的形成原因和演化特征进行分析。中海村滑坡属于典型的昔格达组地层顺层基岩滑坡,滑坡面积8.10×10^(4) m^(2),后缘陡坎高7 m,平均厚度约7 m,滑坡总体积58.00×10^(4) m^(3);降水通过滑坡体两侧冲沟和干旱土体表层产生的微裂缝渗入。前期超平均降雨量93%的降雨主导了滑坡的发生;滑坡区昔格达组地层及阶梯状地形为地下水的补给提供了条件,降雨和灌溉水通过干旱土体裂隙补充地下水的过程和地下水在砂岩、黏土岩互层结构中发生的转化过程导致了滑坡滞后。

摘要： 藏东南地区降雨量充沛,粗粒土边坡广泛分布,滑坡泥石流灾害频发,雨水入渗是导致灾害发生的重要影响因素。研究藏东南地区粗粒土的降雨入渗规律,对滑坡泥石流灾害的防治具有重要意义。通过自制的降雨入渗试验装置,对单一粒径的粗粒土开展了3种干密度和降雨强度条件下的降雨入渗试验,获得了湿润峰运移距离、含水率和气压随时间变化的试验数据。分析试验数据表明:各试验条件下雨水均为匀速入渗;降雨强度越大,雨水入渗速度越快;降雨强度越大、干密度越大,同样深度土体中被封闭气体的气压越大;干密度一定时,降雨强度越大,土体趋于稳定含水率时的值越大;小降雨强度条件下,干密度越大,含水率稳定值越大。

摘要： 黄土填方边坡在降雨入渗下容易发生滑坡。为了探讨降雨入渗下压实度对黄土填方边坡变形破坏机制、失稳模式以及滑动机理的影响,基于室内降雨系统,结合传感器监测和三维激光扫描技术,开展了边坡压实度为80%(低压实度)、90%(中压实度)、95%(高压实度)的降雨模型试验研究,分析了压实度对填方边坡体积含水率、基质吸力以及变形破坏过程的影响规律。结果表明:压实度的不同,边坡首先破坏的位置不一。中、高压实度下的边坡最先破坏发生在坡脚处,表现出滑塌破坏;而低压实度则是在坡顶,为湿陷沉降破坏。边坡压实度越大,其变形破坏过程持续时间越长,所需累积雨量就越大,但滑动距离和滑面深度越小。随压实度的增加,边坡破坏模式由深层整体破坏向浅层多级破坏转变。低压实度边坡为湿陷沉降-深层蠕滑拉裂式,中压实度边坡为深层蠕滑拉裂式破坏,而高压实度边坡则为浅层多级后退式失稳。

摘要： 为研究降雨条件下隧道-滑坡体系的灾变演化过程以及隧道受力响应特征,以重庆奉溪高速公路杨家湾隧道为例,通过室内模型试验,对降雨条件下隧道-滑坡体系灾害演进机制进行研究。结果表明:1)在降雨入渗作用下,坡体灾变演化过程为坡顶张拉—坡中蠕动滑移—坡脚牵引破坏;2)受地下水软化作用,土体发生蠕动变形,多余下滑力沿滑带方向向下传递,在坡脚形成较大的压应力并作用于隧道山侧;3)隧道拱顶、山侧拱腰和拱脚,特别是拱顶极易产生较大的应力集中,导致隧道拱顶产生竖向张拉裂缝;4)整个隧道模型在降雨作用下以受压力为主,越靠近隧道进口段,隧道受偏压作用越明显,山侧与河侧弯矩值相差5.1~5.5倍,两侧受力不均,形成典型偏压隧道。

摘要： 含缓倾软弱夹层的矿山边坡在连续降雨后易发生滑坡,以四川峨眉黄山石灰石矿山磨环凼西侧新滑坡为例,通过现场勘查、工程地质条件分析,利用极限平衡法对该滑坡进行稳定性分析,并建立含软弱夹层无限边坡计算模型分析降雨入渗对此类矿山边坡稳定性的影响机制。结果表明:降雨入渗引起的边坡内部滑动面孔隙水压力上升是诱发滑坡的主要原因;软弱夹层的不透水性会引起滑动面孔隙水压力突变,导致边坡稳定性骤减;降雨入渗的速率、雨水入渗的时长、边坡岩体的含水状态及软弱夹层的不透水特性决定了在降雨入渗的整个过程中滑动面孔隙水压力对边坡稳定性的影响程度大小。

摘要： 为研究降雨条件下含有不同含量、不同粒径的球状微塑料黄绵土的非饱和入渗特性,开发了一套模拟降雨条件下土柱垂直入渗模型试验研究装置,对含有微塑料的非饱和黄绵土进行了七组降雨入渗试验。结果表明:(1)在降雨强度为20 mm/h、微塑料粒径为5μm时,微塑料含量为0.05%时促进雨水入渗,其他微塑料含量阻滞雨水入渗,且随着微塑料含量的增加,积水点和饱和点出现的时刻越早。(2)在降雨强度为20 mm/h,微塑料含量为0.25%时,微塑料粒径为3μm时显著促进雨水入渗,整个试验阶段不产生积水,微塑料粒径为5μm和8μm时产生较多积水,阻滞雨水入渗。(3)微塑料的疏水作用显著影响雨水入渗过程,但是其对峰值含水率的影响较微弱,峰值含水率随着微塑料含量的增加而逐渐减小,随着微塑料粒径的增大而逐渐增大。

摘要： 以深圳盐田区某边坡工程为研究对象,采用极限平衡法,利用Geo-Studio软件进行数值模拟,研究降雨强度、降雨时间对边坡渗流场的影响,同时引入可靠度理论,通过SLOPE/W中的蒙特卡洛随机抽样法对边坡进行可靠性分析,得到不同降雨时刻的边坡平均安全系数以及可靠度指标和失效概率。结果表明,孔隙水压力和体积含水率在降雨初期变化显著,后期随着降雨的持续,变化幅度逐渐减小;相同降雨时长,随着降雨强度的增加,孔隙水压力值变化范围增大;在持续大暴雨条件下,两级边坡中间平台在降雨第5天的入渗深度约为5.5 m,边坡安全系数减小为1.137,失效概率达到9.8%。对边坡进行锚杆支护后,有效提高了边坡的安全系数,加固效果显著。

摘要： 黄土边坡的失稳问题是岩土工程中迫切需要解决的工程难题之一.首先,选取陕北黄土边坡为研究对象,开展4种雨强条件下的野外人工模拟降雨试验,通过测试边坡两侧开挖隔离槽并埋设隔离布从而改进测试边坡两侧的边界条件,实测不同雨强条件下边坡浸水深度以及土体含水率变化;然后分析不同雨强条件下降雨入渗过程和边坡应力变化特征,并比较不同雨强条件下入渗规律之间的差异.试验结果表明,不同雨强条件下的黄土边坡入渗深度均呈现坡脚最深、坡顶次之、坡中最浅的规律,入渗速率则是坡顶最快,其次是坡脚,最后是坡中;且随着深度的增加,雨水入渗能力逐渐减弱.随着雨强的增大,同一埋深处测点的体积含水率及土压力变化幅值变大,且含水率及土压力突变时间相应缩短,边坡的冲刷效果愈加明显.最后基于Geo-studio软件进行渗流分析,验证了现场试验结果的正确性,明晰了雨强对黄土边坡降雨入渗的影响.

摘要： 基于时变数据参数随机反分析理论,采用马尔可夫链蒙特卡罗方法(Markov chain Monte Carlo simulanon,MCMC法),建立了分层边坡非饱和渗流随机反分析模型.以香港东涌某天然坡地降雨入渗现场试验为案例,建立单层土和双层土非饱和渗流模型,利用DREAM算法对时变降雨条件下非饱和土渗流模型参数进行随机反演,研究了单层土和双层土模型参数后验分布和预测效果.结果表明,参数后验分布变异性较先验分布减小,与单层土模型相比,双层土模型能缩减更多的参数不确定性,校准期内置信区间更窄,验证期内预测与实测值吻合程度较高.

摘要： 坡地通常由渗透能力较差的岩盘及覆盖在其上方具有良好入渗能力的土壤所组成.在这个环境条件下,降雨所产生的水分入渗通过土壤层后便会因为两个介质(土壤和岩盘)水力传导度的不同,在交界面上形成一个饱和层,这个饱和层的发展决定了漫地流发生的位置与时间,影响了迳流到达河道的时间,同时也会改变土壤内部的孔隙压力而进一步造成崩塌的发生.当降雨入渗至土体的水分在到达饱和层之前需要经过一段未饱和的区域,故水分在此未饱和层的传输行为控制了迳流的、污染传输,以及边坡破坏的发生及过程.本研究以Rivedell study site,US为研究区域,蒐集该区域的雨量资料以及土层与风化岩层内时域反射器(time-domain reflectometry,TDR)的资料(时间为2014年9月到12月),探讨降雨入渗下水分在未饱和层中的传递机制.在降雨入渗的条件下,土壤和风化岩层内水分的传递以垂直入渗的方式为主且传递速度相当快,并且含水量的反应时间平均约比湿锋到达时间快了10倍及17倍,同时也比入渗时间快了20倍和46倍.结果显示降雨入渗所产生的新水进入土壤,迫使原先储存在土体内部的旧水向下传递,此种的传递方式比较接近于动态压力波模型,原先储存在土体内的水分受动态压力波的影响而向下传递,在遭遇介值改变后便会将水分累积于交界面.

摘要： 为研究降雨作用下草本护坡植物对河岸边坡稳定性的影响,试验测定了黄河古河道草本植物发育土体的土水特性指标,试验结果表明:狗牙根-土、高羊茅根-土、香根草根-土相比裸地粘聚力分别增长52％、140％、222％;根-土复合体在土水特征曲线中进气值提高,持水性增强;在相同饱和度下,根-土复合体渗透系数比裸地高1～2个数量级.有限元数值模拟结果说明,在降雨作用下,草本植物护坡效应主要表现增强边坡浅层稳定及约束边坡变形,对边坡最大位移的减幅从高到低依次为香根草＞高羊茅＞狗牙根;草本植物约束边坡变形的能力在降雨条件下被削弱,并随坡度的增加而降低.研究成果可作为黄河古河道生态护坡工程优选草本植物,防治岸坡浅层失稳的依据之一.

摘要： 四个岩溶流域对比观测结果显示,岩溶地区降雨入渗补给是以垂向溶蚀裂隙为主要路径的经过地表层与包气带并最终到达地下水水面的快速径流过程.流域内入渗过程发生的范围大大超过了地下水径流和排泄,因此入渗过程基本上控制了流域的产水量与动态,而径流与排泄条件的影响相对次要.以优先流方式进行的入渗补给是水力坡度驱动的,而非土壤毛细负压.加上下垫面高度的非均质性,导致降雨入渗计算不考虑介质的垂直入渗系数和包气带厚度,转而变成对介质物理结构的考察.下垫面的物理结构由地形、岩性、植被决定.突出岩石和溶蚀凹槽组成高度粗糙的坡面.

摘要： 海绵城市理念倡导通过自然和人工的措施实现城市下垫面对降雨的最大调蓄,减少或降低城市内涝灾害,最终形成良性的城市水生态环境.海绵城市规划建设与地质条件密切相关,本文以南京市地表土壤透水性评价为例,首先,依据基础性地质调查成果和包气带地质岩性勘察资料,对地表岩性进行分区;然后,选择典型地区开展野外场地渗透试验,并通过取样测试获取土壤水分特征曲线,最后,基于所获各项参数开展了不同降雨强度的入渗模拟.所编制的全市透水性评价分区图和经模拟获取的降雨入渗系数为该市海绵城市规划提供了重要依据.

摘要： 降雨是诱发边坡失稳破坏的重要因素之一,尤其是含有软夹层等不良地质条件的边坡,在降雨条件下极易发生滑坡.通过建立含有软夹层的复合地层分析模型,基于非饱和土的渗流理论,采用有限元强度折减法,对含有软弱夹层的边坡进行降雨入渗作用下流固耦合分析,计算了边坡在降雨作用下的安全系数.研究结果揭示了边坡土体饱和度、孔压、位移变形以及塑性应变的变化规律,探讨了降雨条件下此类边坡发生失稳破坏的机理.研究结果可为降雨作用下边坡的稳定性评价和防治提供参考.

摘要： 为研究降雨诱发滑坡失稳破坏机理和演化特征,开展了人工降雨条件下黄土滑坡室内研究,通过对土体的体积含水率、基质吸力及坡体变形破坏监测,分析降雨入渗对黄土边坡稳定性的影响.结果表明:在一定的降雨强度范围内，降雨强度越大,降雨入渗速度越快,越易发生滑坡;边坡坡度越缓,坡面降雨入渗速度越快;湿润锋移动在坡脚和坡顶较坡面更快,对滑坡的发生发展有较大影响;试验滑坡为多级后退式破坏模式。

摘要： 基于描述流体在多孔介质中毛细传导行为的Richards方程,Iverson(2000)推导了斜坡中任意深度处的孔隙水压力对降雨入渗的响应方程,本文在此基础上进一步推导了降雨型浅层滑坡稳定性计算表达式.该表达式考虑了坡体非饱和区饱和度和坡体重度在降雨入渗过程中的变化.算例结果表明:降雨入渗过程中浅层滑坡稳定性系数逐渐降低,且在降雨停止后的较短时间内达到最小值,之后逐渐增大,但增大速率比降低速率要低.这种变化趋势在不同初始地下水位竖向埋深情况下是一致的,但稳定性系数随初始地下水位竖向埋深增大而减小.降雨历时和降雨入渗率对浅层滑坡的稳定性均有显著影响,表现为降雨历时和降雨入渗率越长(大),稳定性系数降低幅度越大,但后者的影响受到滑坡体竖向渗透系数的控制.

摘要： 崩塌为台湾地区常见之土砂灾害且影响边坡崩塌的因素甚多.特别在不饱和崩积土坡,降雨入渗引致其土层中水文特性之变化,可能为影响边坡稳定性之主因.本文以现地案例作为分析对象,先透过资料汇整、分析模型建立、参数率定与验证等,建置符合现地水文地质条件的数值模型,然后利用一系列之数值分析探讨降雨入渗对不饱和崩积土坡之影响.不饱和崩积土坡之水文特性与稳定性的分析结果得知,边坡破坏面大多是沿着浸润带上方发生,且浸润带内土壤之含水量及基质吸力多寡为影响边坡稳定之关键因素.因此,文中亦进一步探讨,边坡破坏时土壤含水量是否存在临界值.研究成果显示,利用临界体积含水比(Critical Volumetric Water Content),作为此类边坡崩塌灾害发生的预警指标,应属可行方向之一.

摘要： 本发明公开了一种适用于复杂降雨时间序列的降雨入渗边界处理方法，属于地下水动力学技术领域，该方法针对降雨入渗模拟过程中，降雨边界在流量与压力两类边界之间双向动态时实转换的问题，基于饱和‑非饱和渗流理论，通过分析降雨边界的降雨强度与土体饱和渗透系数的关系，分别确定降雨边界的等效压力边界和等效流量边界控制方程，并设计等效压力边界和等效流量边界的开启/关闭条件，最后提出了适用于复杂降雨时间序列的降雨边界双向动态转换控制方程，准确实现在复杂降雨时间序列条件下的降雨入渗边界在流量与压力两类边界之间的双向动态时实转换，为饱和‑非饱和地下水渗流、流体力学研究提供理论支持。

摘要： 本发明公开了一种适用于复杂降雨时间序列的降雨入渗边界处理方法，属于地下水动力学技术领域，该方法针对降雨入渗模拟过程中，降雨边界在流量与压力两类边界之间双向动态时实转换的问题，基于饱和‑非饱和渗流理论，通过分析降雨边界的降雨强度与土体饱和渗透系数的关系，分别确定降雨边界的等效压力边界和等效流量边界控制方程，并设计等效压力边界和等效流量边界的开启/关闭条件，最后提出了适用于复杂降雨时间序列的降雨边界双向动态转换控制方程，准确实现在复杂降雨时间序列条件下的降雨入渗边界在流量与压力两类边界之间的双向动态时实转换，为饱和‑非饱和地下水渗流、流体力学研究提供理论支持。

摘要： 本发明公开了一种路基降雨入渗试验用模拟降雨装置，其供水管(3)上串接有电子流量计(4)，电子流量计(4)的信号输出端与中央控制器(5)相连，中央控制器(5)还分别与压力水泵(2)、雨滴发生器(8)的电磁阀(8B)电连接。所述的雨滴发生器(8)的构成是：喷射板(8C)上安装三个不同直径的喷嘴(8A)，每个喷嘴(8A)均通过电磁阀(8B)与喷射板(8C)背部的喷水腔(8D)相连，喷水腔(8)的尾部与降雨管(6)的出水端部相连。该降雨装置调控的降雨强度范围大，控制精度高，快速、灵敏，其降雨均匀与自然降雨更接近，能为路基的抗渗设计、修建和维护提供更充分、精确、可靠的试验依据。

摘要： 本发明公开了一种模拟干湿循环和降雨入渗动态水饱和作用下土体胀缩变形的试验装置及方法，装置包括试样筒，试样设在试样筒内；轴压加载组件的加载端设在试样筒的上方，对试样施加轴压；干湿循环组件设在试样筒外围，对试样进行干湿循环试验；干湿循环组件包括加热筒，加热筒套设在试样筒外，两者之间形成储水腔；热风源的出风口与试样筒的底端内部连通，对试样进行动态热气流烘干；循环保水装置的出水端与试样筒的底端内部连通，循环保水装置的进水端与加热筒的顶端连通，水流从试样筒底部进入，对试样进行动态饱水，然后从试样筒顶部流出进入储水腔，再通过加热筒与循环保水装置连通的管路回流，实现了动态水流吸湿、通风脱湿。

摘要： 本发明公开了一种顶部加载和降雨入渗耦合测试下边坡模型实验装置，包括模型箱，模型箱顶部敞口，模型箱的顶部设置有反力盖板，模型箱内部包括边坡模型，边坡模型顶部放置有传力渗透耦合器，传力渗透耦合器内部空间横穿有降雨入渗模拟系统，传力渗透耦合器与反力盖板之间安装有边坡顶部加载系统。可同时实现在边坡顶部施加荷载和模拟降雨入渗功能，进而实现边坡应力场与渗流场的耦合。

摘要： 本发明提供了一种智能模拟盐碱地随机降雨入渗的试验装置及方法，该试验装置包括控制单元、供水单元、降雨单元和土样单元，计算机中的控制程序把经Neyman‑Scott矩形脉冲模型生成的随机降雨序列发送给PLC控制器，PLC控制器根据接收到的随机降雨序列将其转化为变频器的转速信号从而控制调速泵的出水量，再由降雨板将降水均匀喷洒到试验容器的盐碱土上，并由Ph测定仪、水分传感器和盐分传感器综合分析获得精确的盐碱地中水盐分布特征及水盐运移规律。该装置通过计算机编程实现对随机降雨时程分配过程的自动控制，减少降雨随机性及人工操作引起的误差。

摘要： 本发明公开了一种考虑降雨入渗影响的土质边坡稳定简化分析方法。提出了在土质边坡稳定分析中，模拟降雨入渗影响的三种计算方法，即孔压系数γu法，内插孔压法与单元形函数插值法，用于确定底滑面各条块的孔隙水压力。一旦滑面各条块的孔隙水压力已知，即可采用常规的边坡稳定分析方法进行分析计算。本发明的优点是：计算方法相对较为简单，弥补了目前考虑降雨入渗时考虑基质吸力影响时可能过高估计边坡的安全系数的缺陷，同时可以考虑边坡中存在多个饱和区的影响，是对现有稳定分析方法的一个有益的补充，具有一定的技术创新意义与工程实际价值。

摘要： 本发明公开了一种基于室内试验和非饱和水力参数反演的透水沥青路面降雨入渗评价方法，包括搭建透水沥青路面降雨入渗室内试验平台；实时监测透水沥青混合料的降雨入渗过程；通过降雨入渗模拟软件，建立尺寸与室内实验装置相同的有限元模型；结合底部出流实测数据对透水沥青混合料的非饱和水力参数进行反演；得到非饱和水力参数对透水沥青路面结构降雨入渗过程进行模拟研究；分析降雨强度对透水沥青路面结构出流响应的影响。本发明考虑饱和渗流理论无法准确分析透水沥青路面的降雨入渗和滞蓄作用，非饱和水力参数通过试验获取又较为复杂，因此通过室内试验获取的初始数据进行非饱和水力参数反演，最终实现对透水沥青路面的降雨入渗分析。

摘要： 本实用新型公开了一种路基降雨入渗试验用模拟降雨设备，其供水管(3)上串接有电子流量计(4)，电子流量计(4)的信号输出端与中央控制器(5)相连，中央控制器(5)还分别与压力水泵(2)、雨滴发生器(8)的电磁阀(8B)电连接。所述的雨滴发生器(8)的构成是：喷射板(8C)上安装三个不同直径的喷嘴(8A)，每个喷嘴(8A)均通过电磁阀(8B)与喷射板(8C)背部的喷水腔(8D)相连，喷水腔(8)的尾部与降雨管(6)的出水端部相连。该降雨设备调控的降雨强度范围大，控制精度高，快速、灵敏，其降雨均匀与自然降雨更接近，能为路基的抗渗设计、修建和维护提供更充分、精确、可靠的试验依据。

摘要： 本实用新型公开了一种降雨入渗水取样装置，包括降水收集瓶、汇水器和取样管，汇水器上端开口，其下端伸入到降水收集瓶内，且与降水收集瓶导通，降水收集瓶上端设有取样孔，取样管的一端自取样孔伸入到降水收集瓶内，其另一端设置取样器。本实用新型可有效收集污染场地修复前后的降雨入渗水，防止入渗水的水分蒸发，用于对土壤污染情况进行监测。当采集的水样比较悬浊时，可通过取样管注入酸对降水收集瓶进行清理，使用简便，可多次取样。