Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 黄河上游沙漠小流域粗沙岸坡重力侵蚀特性的数值模拟 | |
| 张科 | |
| 出版年 | 2020 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 学位授予单位 | 兰州理工大学 |
| 中文摘要 | 黄河上游“十大孔兑”流域沙漠粗沙岸坡在暴雨洪水侵蚀作用下发生重力滑塌,以高含沙洪水形式入汇干流,是宁蒙河段粗泥沙的重要来源之一,由此产生的泥沙灾害问题严重影响黄河上游生态系统稳定与黄河健康。本文选取“十大孔兑”最西端毛不拉孔兑之典型支沟“苏达尔沟”沙漠小流域为研究区域,以野外观测、室内试验及数值模拟为主要研究手段,探索沙漠粗沙岸坡重力侵蚀滑塌过程与型态的力学机制,并与黄土岸坡滑塌特性进行对比分析,取得主要研究结果如下:(1)通过野外调研与采样分析,遴选粘聚力、内摩擦角及地下水位等三因素为影响岸坡滑塌的主要因素,进行数值模拟敏感性分析,结果表明:黄河上游“十大孔兑”地表物质组成由粗沙向黄土过渡过程中,随着土体粘聚力、内摩擦角的增大,岸坡稳定性逐渐增强,随着地下水位的上升,岸坡稳定性却逐渐减弱。岸坡稳定性对粘聚力的变化最敏感,其次是内摩擦角、地下水位。(2)基于Abaqus数值模拟软件,以粘聚力主要参数,开展岸坡滑塌过程的数值模拟,结果表明:粘聚力主要通过控制岸坡土体出现塑性变形时间、完全失稳时间来影响岸坡的稳定性。粘聚力越大,岸坡土体出现塑性变形及完全失稳所需时间越久,岸坡土体的稳定性也越强;岸坡失稳的最危险部位,主要集中在坡脚处,坡脚水流侧向掏蚀作用,对岸坡滑塌,起到了重要的加速作用。(3)采用GEO5岩土工程数值模拟软件,通过渗透系数测定、颗粒级配分析等室内试验率定模型参数,分别就研究区粗沙与黄土岸坡开展滑塌型态的数值模拟,结果表明:受土体颗粒之间粘聚力的影响,粗沙岸坡主要表现为分层、片状滑塌,而黄土岸坡多表现为块状或团状滑塌;较之黄土岸坡的弧型滑动,粗沙岸坡为折线型滑动,滑塌型态直立,模拟与实测结果定性吻合。研究成果对下一步耦合坡脚水流掏蚀作用等因素,定量估算侵蚀滑塌量,揭示侵蚀滑塌机制,建立符合真实物理图景的高含沙洪水侵蚀产沙数学模型,进而丰富干旱区土壤侵蚀理论体系而言,具一定的科学意义,对于指导沙漠流域水土保持综合治理,具有重要的实践指导价值。 |
| 中文关键词 | 黄河上游 ; 粗沙岸坡 ; 重力侵蚀特性 ; 强度折减理论 ; 数值模拟 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | S157.1;TV147 |
| 来源机构 | 兰州理工大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/338249 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张科. 黄河上游沙漠小流域粗沙岸坡重力侵蚀特性的数值模拟[D]. 兰州理工大学,2020. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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