坡面流及土壤侵蚀动力学(I)——————坡面流

坡面流是坡面土壤侵蚀的根本动力,是研究土壤侵蚀动力学过程的基础.本文简要介 绍了坡面流的基本特征和水力学特性,综述了坡面入渗产流过程、坡面流阻力,以及 坡面流运动的数学描述和预报模型等方面的研究进展.指出复杂坡面条件下的坡面 流运动,以及从小尺度过渡到大尺度将是今后坡面流研究的重要发展方向.     

坡面降雨径流和土壤侵蚀的数值模拟

利用水力学原理建立了坡面降雨径流和土壤侵蚀模型，分别采用特征线法和有限差分法对径流量和土壤侵蚀量进行了求解，并针对具体降雨事件进行了模拟计算，计算结果与试验小区实测值基本一致．本研究表明水土流失随着降雨强度和坡度的增大而加剧，特别是坡度引起的土壤侵蚀     

土壤侵蚀的流体力学机制（Ⅱ）－风蚀

土壤的加速侵蚀已成为当前全球性环境灾害之一．对土壤侵蚀及其预防、控制的研究引起了人们的普遍关注．本文通过对国外文献的广泛调研，系统地分析与评价了有关土壤风力侵蚀的研究进展．     

土壤侵蚀的流体力学机制（Ⅱ）－风蚀

土壤的加速侵蚀已成为当前全球性环境灾害之一．对土壤侵蚀及其预防、控制的研究引起了人们的普遍关注．本文通过对国外文献的广泛调研，系统地分析与评价了有关土壤风力侵蚀的研究进展．     

土壤侵蚀的流体力学机制（Ⅰ）──水蚀

土壤的加速侵蚀对农业发展和人类生存构成了严重威胁，变为当前全球性环境灾害之一，因此，对土壤侵蚀及其预防、控制途径的研究引起了人们的普遍关注。本文通过对国外文献的广泛调研，系统地分析与评价了有关土壤水力侵蚀的研究进展。     

降雨冲刷对黄土公路边坡植物防护影响的试验研究

通过对裸露黄土公路边坡、厚层基材植草公路边坡、三维网植草公路边坡以及平台植树公路边坡的现场降雨冲刷试验,阐述了不同防护型式的公路黄土边坡在降雨条件下的坡面径流、含泥量以及坡面冲刷情况,得出了"降雨对边坡坡面的侵蚀过程,首先是从雨滴直接打击土体开始,进而引起溅蚀,分散土粒,紧接着发生超渗径流造成坡面冲刷。"以及"对坡面破坏最大的是坡顶上方来水"等重要结论。验证了坡面植物防护以及平台植树等防护方法可以有效降低降雨冲刷对坡面的侵蚀破坏,为黄土地区公路边坡植物防护的设计施工以提供了可靠的依据。     

??????????????????о?

应用一维水沙耦合数学模型研究了可冲刷坡面上滚波的水动力学特性. 模型的基本控制方程 采用完整的、基于守恒定律的一维浅水动力学方程，运用能够捕捉激波和泥沙运动不连续性 的WAF TVD二阶数值格式离散控制方程. 通过复演定床滚波的运动特点，对模型进行了验证. 可冲刷坡面的滚波数值模拟结果表明，床面形态对滚波水动力学特性有显著的影响.     

沟谷坡面风沙起动规律研究

根据坡面风沙受力情况,以滚动模式建立了坡面风沙起动的风速公式.计算分析了相同风向条件下不同坡度风沙的起动风速和相同坡度条件下不同风向风沙的起动风速,并与平面风沙起动计算风速和实测风速进行了比较.计算分析表明,在风向一定时,坡面风沙更容易起动,风沙起动速率随着坡度的变陡而变小.在坡度一定时,风沙起动风速受到风向的影响很大,起动风速随风力与水平面垂线夹角的增大而增大.与平面相比,当风力与水平面垂线夹角小于90°时,坡面风沙起动流速比平面为小.在当风力与水平面垂线夹角大于90°时,起动风速比平面为大.当坡面为平面时,风沙起动公式与平面拜格诺起动公式完全一致.     

结构动力学有限元模型修正的发展——————模型确认

结构动力学有限元建模精度问题是力学分支中受到广泛关注的研究课题之一. 以提高 建模精度为目标的有限元模型修正技术的发展日臻完善, 并已逐步在工业界得到应用. 然而 模型修正技术未能全面解决建模精度中存在的问题. 近几年以美国三大国家实验室为代表的 科技人员提出了模型确认技术, 以希望全面解决结构动力学建模精度问题. 本文以模型修正 为基础, 讨论模型确认的相关问题以及与模型修正的关系.     

考虑弹丸侵蚀的垂直侵彻混凝土模型及算法研究

现有试验表明:当弹丸侵彻速度低于1000m/s时,因侵彻过程中与混凝土会发生摩擦碰撞,其中损失的质量的总量与弹丸初始侵彻的动能成线性关系。本文利用此侵蚀规律提出了一种考虑弹丸侵蚀的垂直侵彻混凝土靶侵彻模型及算法,此模型中弹丸侵彻阻力由空腔膨胀理论模型计算。采用本文的模型预测了弹丸侵彻混凝土过程中的弹丸头部形状的变化、质量损失、侵彻深度等,将模型计算结果与实验数据对比发现,侵彻深度误差小于10%,质量损失误差在15%以内,表明了模型具有良好的精度和实用性。     

关于物理潜蚀作用及其概念模型的讨论

在对国内外物理潜蚀作用相关文献进行调研的基础上回顾了潜蚀作用的研究历史,对目前物理潜蚀作用研究中存在的问题进行了总结。指出潜蚀工程地质问题在各类工程建设活动中已经变得越来越突出,但由于潜蚀作用发生环境的多样性、作用方式的复杂性、发生过程的随机性等原因,造成实际应用中将各种潜蚀作用尤其是物理潜蚀作用过程的概念经常混淆。对"管涌"、"渗透压密"、"接触管涌"、"接触冲刷"、"流土"、"突涌"、"接触流土"、"流砂"、"流滑"等物理潜蚀作用的发生机理进行了深入细致的分析,在此基础上对目前一些界定不严格的物理潜蚀相关概念进行了辨析和澄清,初步建立了清晰的物理潜蚀作用概念模型,为潜蚀工程地质进一步研究奠定了基础。     

A physical,mechanistic and fully coupled hillslope hydrology model

We present the mathematical development and numerical solution of a new model of flow processes on an infiltrating hillslope. We also present validation and sample applications. The model is a distributed, mechanistic, physically based hillslope hydrologic model. The model describes the small‐scale processes associated with overland flow, erosion, and sediment transport on an infiltrating surface and is capable of capturing small‐scale variations in flow depth, flow velocities, interactive infiltration, erosion rates, and sediment transport. The model couples the fully two‐dimensional hydrodynamic equations for overland flow, the one‐dimensional Richards equation for infiltration, and a sediment detachment and transport model. Two simulations are presented highlighting the model's ability to capture and describe the interaction between precipitation, overland flow, erosion and infiltration at very small scales. Results of the two‐dimensional simulations indicate the system of equations produces hillslopes possessing characteristics of self‐organization as observed in real world systems. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

Combination of CFD and DOE to analyse solid particle erosion in elbows

Solid particle erosion is a major concern in the engineering industry, particularly where transport of slurry flow is involved. Such flow regimes are characteristic of those in alumina refinement plants. The entrainment of particulate matter, for example sand, in the Bayer liquor can cause severe erosion in pipe fittings, especially in those which redirect the flow. The considerable costs involved in the maintenance and replacement of these eroded components led to an interest in research into erosion prediction by numerical methods at Rusal Aughinish alumina refinery, Limerick, Ireland, and the University of Limerick. The first stage of this study focused on the use of computational fluid dynamics (CFD) to simulate solid particle erosion in elbows. Subsequently an analysis of the factors that affect erosion of elbows was performed using design of experiments (DOE) techniques. Combining CFD with DOE harnesses the computational power of CFD in the most efficient manner for prediction of elbow erosion. An analysis of the factors that affect the erosion of elbows was undertaken with the intention of producing an erosion prediction model.     

岩溶区土洞发育机制的分析

岩溶区地下水或地表水的活动 ,将对土层产生潜蚀作用及崩解作用 ,进而形成土洞。真空吸蚀作用 ,有利于土洞的发育扩大。地下水位的变化 ,将使土洞周围土体的应力状态发生改变 ,并有可能导致土洞周围土体产生塑性破坏 ,使土洞进一步扩大甚至塌陷.