黃河下游堤防暴雨徑流侵蝕機理及排水溝設(shè)計方法研究.pdf

1、黃河下游堤防暴雨徑流侵蝕是工程管理中長期面臨的問題之一，盡管以前針對這個問題也提出了對策措施，但真正較為系統(tǒng)開展該項研究，力求從成因機理上探求堤防水溝、跌窩發(fā)生發(fā)展規(guī)律，未見報道。本文根據(jù)黃河堤防暴雨徑流侵蝕室內(nèi)、室外試驗資料，運用相關(guān)學(xué)科的基本理論，對所獲得的資料進(jìn)行了分析，得出了關(guān)于堤防暴雨徑流侵蝕，尤其是水溝、跌窩方面的初步認(rèn)識。基于這些認(rèn)識提出了防治對策和措施，以便能減輕暴雨徑流對堤防的侵蝕危害，提高堤防的質(zhì)量，促進(jìn)堤防工程的規(guī)

2、范化管理。其主要研究成果為： (1)降雨對戧坡的侵蝕。在相同雨強、相同歷時、相同土壤條件下，侵蝕量與雨強成非線性(對數(shù))正比關(guān)系。即雨強越大，侵蝕量愈大；降雨歷時越長，侵蝕量越大；土壤濕度越大，侵蝕顯著增加。 (2)徑流對戧坡的侵蝕。在相同雨強條件下，黃河堤防的侵蝕量與雨強、雨時，戧坡以上匯聚水量或集水面積有關(guān)。總體而言有上游來水與無上游來水相比，前者產(chǎn)生的侵蝕量明顯大于后者。 (3)堤防水溝、跌窩均為暴雨徑流的

3、產(chǎn)物，但二者的形成機制存在較大差異。在產(chǎn)生成因上，前者主要是超滲地面徑流集中下泄對戧臺侵蝕而形成，后者則是超滲地面徑流或飽和地面流入滲土壤形成壤中流，而引起的土壤內(nèi)部的侵蝕過程。從侵蝕過程看，前者遭遇一次高強度暴雨即可形成，后者則是多次暴雨侵蝕的結(jié)果。進(jìn)一步分析提出了水溝侵蝕所需的雨強、歷時及匯流面積條件；分析了跌窩侵蝕的過程，將跌窩的侵蝕形成過程劃分為滲流或孔隙流階段、有壓孔流階段和自由孔流階段等三個階段，分析各階段的特點。

4、(4)針對水溝、跌窩兩種侵蝕方式的特點，提出了防治對策；給出了排水溝網(wǎng)設(shè)計時的相關(guān)參數(shù)，如徑流系數(shù)、含沙量等。 (5)從小流域設(shè)計暴雨基本原理出發(fā)，根據(jù)黃河下游堤防堤頂區(qū)域的下墊面條件和產(chǎn)匯流特征，將堤頂產(chǎn)匯流區(qū)概化為平行四邊形區(qū)域，運用坡面水流運動波方法理論，計算了產(chǎn)匯流時間，推導(dǎo)出了堤頂排水溝設(shè)計洪峰流量計算公式。分析了排水溝最佳斷面、間距、洪峰流量及投資之間的相互關(guān)系，提出了排水溝優(yōu)化方法和步驟，并給出了優(yōu)化結(jié)果。