摘要：侵蚀输沙空间变异及其尺度效应是流域水文过程研究的一个重要内容,对流域水土流失控制和水沙资源科学管理具有重要意义。通过对流域侵蚀输沙空间尺度效应研究成果的系统回顾,从坡面到流域,阐述了降雨、土壤和植被等环境要素对侵蚀输沙尺度效应的影响,梳理了尺度效应产生机制方面的认知,总结了不同条件下坡面产流和侵蚀输沙尺度转换的代表性方法。在此基础上,对流域侵蚀输沙空间尺度效应研究的发展趋势进行了讨论,未来应增加新技术和数据的应用,建立具有明确物理机制的侵蚀输沙空间尺度转换方法,同时,急需突破剧烈环境变化对空间尺度效应影响的研究。本文的梳理与总结可为流域侵蚀输沙过程的深入研究提供参考,为土壤侵蚀防治和河流水沙的综合管理提供一定的科学支持。

摘要：本文首先分析了现有的河工模型试验中尾门的模拟与控制方法,探讨了模型中尾门所模拟物理现象的实质,然后对尾门的模拟方法进行了分析与推导,将所得结论用水槽试验进行了验证,并在模型试验中运用这一思路设计了可以任意组合和调试的锥形或柱形排列的模型尾门。通过几个模型试验的实践运用,认为该模拟办法简单易行且经济实用。

摘要：[目的]开展黄土高原不同地区典型暴雨事件土壤侵蚀现状调查,分析暴雨条件下流域土壤侵蚀特点及下游洪水淹没灾害程度,以期为该区暴雨侵蚀灾害的预防和治理提供参考。[方法]以2022年7月到9月黄土高原不同地区发生的4场典型大暴雨为背景,通过野外实地调查,并基于无人机航摄获取暴雨过后小流域的高清影像,对不同地区暴雨条件下小流域内不同土地利用类型的侵蚀特征和洪水淹没灾害进行了分析。[结果]在大暴雨情况下,坡耕地易发生侵蚀,且主要以细沟侵蚀为主,侵蚀模数为22588~46244 t/(km^(2)·a);草地无明显沟蚀现象。重力侵蚀在流域中所占比例较大,易发生在道路和沟道两侧。生产道路增大了流域水文连通性,导致道路侵蚀和损毁严重。有排水设施的道路侵蚀明显小于未设置排水设施的道路。梯田田坎易发生崩塌损毁,损毁长、宽、深分别为10~30 m,0.35~2.3 m和0.1~1.9 m,新修梯田侵蚀损毁显著大于老梯田,当年雨季前修的梯田侵蚀损毁也显著大于上年雨季后修的梯田。流域内各淤地坝拦沙作用明显,但在暴雨情况下仍存在较多的损毁和漫坝现象,且大部分淤地坝淤积已达到库容上限。不合理的占用河道、工程建设、小流域蓄排措施缺乏,部分水保设施管护不到位均会加剧流域侵蚀及洪水灾害。[结论]在一般暴雨条件下,小流域内现有的水保措施能较好地抵御暴雨侵蚀,但在大暴雨乃至特大暴雨条件下,流域内侵蚀灾害依然严重,且容易对下游造成严重的淤积和洪涝灾害,优化设计并布局流域内整体的“蓄排协调”设施是当前黄土高原地区水土保持工作高质量发展亟需解决的问题。

摘要：水库大坝工程中常见的颗粒材料有堆石体、土体、泥沙等。采用离散单元法(DEM)模拟了颗粒材料堆积过程,利用分形理论研究了颗粒粒径和颗粒摩擦系数对颗粒材料的侧向压力分布特性的影响规律,分析了DEM侧向压力分布与朗肯土压力理论解的差异性。研究结果表明:DEM侧向压力合力与理论解存在差异,颗粒粒径和颗粒摩擦系数越小,则两者差异越大,但合力作用点位置差异不大;由于颗粒材料堆积后内部呈现的拱结构效应,DEM侧向压力分布呈锯齿状且具有不连续性,部分侧向压力值较周围值骤增,工程设计时应考虑这些危险点的存在;侧向压力强度和作用位置分布具有分形特性;侧向压力强度分布分形维数受颗粒粒径和颗粒摩擦系数影响不大,分布范围在1.17~1.29;随着颗粒粒径和颗粒摩擦系数的增大,侧向压力作用位置分形维数减小,作用力分布位置趋向密集,表明刚性墙的某些部位将集中承载更多的侧向压力。

摘要：基于守恒型浅水二维方程,采用三单元模板的加权本质无震荡(WENO)格式插值界面两侧守恒变量,并采用Roe方法计算界面处数值通量,建立了平面二维溃坝水流数学模型.为使模型总体精度不致因为时间离散而降低,源项采用三阶Runge-Kutta方法进行处理,时间步进采用自适应步长法.验证结果表明数学模型计算结果与精确解基本一致,间断处数值解无明显震荡,具有高分辨率和高精度.数学模型应用于坝体溃决后水流在干河床上运动、河道部分堤防溃决后水流同时在河道以及洪泛区的演进过程以及天然复杂地形条件下实际工程溃堤方案的比选等预测计算.