高速公路建设中水土流失预测模式研究

针对山区高速公路建设的特点和可能造成水土流失的影响及其分布特性,根据国内外对水土流失预测的研究现状,选择了位于西南土石山区108国道西攀高速公路在建路段的黄水互通式立交A匝道开挖边坡和K 11 100~K 11 210路段左侧的弃渣场进行了观测试验,通过15次降雨量和水土流失量的实测,经过降雨强度、各时段降雨动能、降雨总能量参数单因子和复合因子与土壤流失量的相关分析,得出试验区的天然降雨雨滴中数直径与雨强的对数关系和单位降雨强度与降雨动能的关系;初步提出适用于高速公路建设土壤流失预测中的降雨侵蚀力的计算公式、土壤可侵蚀因子值;修正了经验法中的加速侵蚀系数A值。     

路基单坡及复合坡面降雨侵蚀强度研究

根据坡面径流理论，对降雨坡面侵蚀产沙进行分析，得出不同雨强条件下单坡及复合坡总体产沙侵蚀强度计算方法；提出了最小侵蚀量复合坡地系统设置方法，边坡、路堤路肩排水措施对下边坡的减蚀作用等。试验证明，其对边坡排水防护、水土流失预测具有参考价值。     

基于径流总量控制目标区划的海绵城市研究

分析了我国大陆地区降雨特征对年径流总量控制目标区域划分的影响,论述了海绵城市设施布局原则,通过对各区划内城市气候、降雨、地下水等自然环境特征进行分析,并结合海绵设施布局原则,科学合理地确定各区海绵城市布局侧重方针,及各区在市政道路、建筑小区、城市绿地与广场及城市水系中海绵城市设施布局,为相关规范标准和地方性技术导则的编制及各地年径流总量控制率目标的落实提供理论参考。     

植物纤维毯边坡防护水土保持效益研究

本研究采用人工模拟降雨实验和野外径流小区监测,研究植物纤维毯生态边坡防护技术的水土保持效益及规律。实验结果表明,椰丝稻草混合毯和稻草毯能够有效减少水土流失;结合生产成本,稻草毯以取材方便,经济节约等优势,可做为多数情况下的首选。     

透水铺装雨水入渗模型与影响因素相关性研究（双语出版）

为了更加准确快捷地预测透水铺装内部的雨水渗流过程，探究降雨参数与路面设计参数对其渗流性能的影响，提出透水铺装雨水入渗模型，并针对影响因素的相关性进行研究。首先，基于地区水文气象资料与路面材料渗透特性，利用数学模型对降雨阶段关键参数进行量化研究，并从降雨强度与材料渗透能力的角度对雨水入渗的物理过程进行分阶段刻画，最终建立透水铺装雨水入渗-储水-排空模型。其次，针对该模型的诸多输入参数，进行正交设计试验计算各参数与径流控制率的相关性，寻找关键控制指标；基于该结论拟定典型透水铺装结构组合，选择不同降雨重现期、降雨历时与时程雨型等模拟工况对水位高度、蓄水能力等进行验算与评价。结果表明：所建模型与文献数据具有较好的吻合性，NSE指数可达0.45以上；路基土的渗透系数与路面径流控制率显著相关，暴雨工况下随着路基土渗透系数的降低，地表径流占比达到30%以上，并且几乎丧失连续储水能力，而路基土饱和渗透系数的影响性较小；溢流管可有效减少地表径流量，降低溢流风险，在极端暴雨条件下设置溢流管的道路可削减60%的地表径流，并具有50%以上的连续储水能力；时程雨型对路面渗流特性的影响较为复杂，雨峰出现时间在控制地表径流与延缓径流峰值两方面呈现相反的规律，因而需要根据当地降雨资料与设计要求进行权衡。     

路堤边坡冲刷量预测方法研究

影响边坡冲刷的因素很多，而基于模糊感知器建立一个通用的公路边坡冲刷预报模型是一个较好的解决途径。该方法结合了神经网络与模糊方法的优点，它可以模拟影响因素之间复杂的非线性关系，较好地解决了公路边坡冲刷预报中的模糊性和不确定性。模糊感知器网络将冲刷影响因子序列分成学习样本(30min降雨强度、降雨历时、降雨量、坡度坡长)，表示冲刷外因和学习目标样本(土压实度、径流流速、径流流量、土颗粒粘聚力、植被指数)，表示冲刷内因。通过模糊感知器特有的算法训练学习样本得到目标样本，最终得出冲刷预报值。为了验证模型，在连徐高速公路路堤边坡用SR型人工降雨设施进行冲刷试验，得到冲刷量实测资料，将通过模型计算的冲刷量值与之比较，显示了模型具有较好的预报效果。     

海绵城市径流控制模型研究

通过模型可以精细化地计算海绵城市的核心指标——年径流总量控制率，但建立模型时需要关注其参数、边界，并对概化以及率定进行相应的规范化。为此，在建模过程中，对降雨序列长短、步长影响以及模型概化过程中的管网考虑进行了分析，同时比较了渗透速度、不透水率、硬化面积收集率、蒸发量的不同设置方式等建模敏感参数，并对率定方式进行了初步探索。所归纳出的结论可为其他海绵城市径流模型搭建提供借鉴。     

沥青路面集中排水影响分析与响应识别

如何通过路侧排水口将路面径流快速排出是路面集中排水设计需要解决的关键问题。为了分析路面宽度和坡度变化对集中排水的影响，准确识别集中排水条件下排水口泄流能力与影响范围，基于水动力学理论得到路面二维浅水方程，考虑降雨、地形、流体阻力等因素对路面径流变化的影响作用，建立路面径流运动变化分析模型，并采用实际观测数据对模型参数进行验证。结合实际工程建立路面数字高程模型，在设计降雨条件下，分析路幅宽度增加和坡度变化对路面径流深度分布和路面集中排水能力的影响作用，对比不同坡度组合下的路面排水量，并识别路侧排水口影响范围。研究结果表明：路面排水量、路面径流流速、路面径流汇流时间是路面集中排水研究需要考虑的重要方面；采用路缘石开口进行集中排水时，路侧缘石对路面径流的汇流过程具有明显的拦阻作用，路肩范围内出现壅水现象；较低的路缘石高度可以减少路侧壅水对外侧行车道的不利影响，进而提高路面行车安全；对于模拟条件下（横坡2%）的固定排水口布置形式，存在相应的排水最优路面纵坡值范围（1%~1.2%）；路面径流的汇流方向与路面合成坡度方向不一致，当路面宽度增加时，路面汇流路径增长显著，路宽24.5 m时，路面径流没有就近从排水口流出，汇流路径沿道路纵向超过70 m。     

浅层坡积土边坡在降雨作用下的地表产流过程分析

为了研究浅层坡积土边坡在降雨入渗作用下的地表产流过程,利用有限元分析方法,设计了不同的降雨强度与初始状态方案,开展了降雨入渗过程中地表产流过程的数值模拟。研究结果表明:1降雨导致边坡内部逐渐饱和,并最终在边坡表面形成坡面径流;2坡面径流产生的时间与降雨强度和边坡初始状态相关;3坡面径流的产生条件分为两种形式,降雨强度是坡面径流产生形式的决定因素,降雨强度较小时的坡面径流量为降雨量,降雨较大时,降雨前期的坡面径流量为未入渗雨水量,降雨后期坡面径流量为降雨量。     

降雨强度对透水沥青混凝土净污能力影响研究

为定量评估降雨强度对透水沥青混合料净化路面径流能力的影响，基于搭建的足尺道路路面平台设计了5种降雨强度下单、双层透水沥青混凝土的人工降雨模拟试验，测定了流经透水沥青混合料前后模拟径流雨水的代表性污染物浓度。结果表明：透水沥青混凝土能有效净化径流污染，且双层透水沥青混凝土的污染净化能力显著优于单层透水沥青混凝土，对悬浮物（SS）、总磷化合物（TP）、重金属锌（Zn）、重金属铅（Pb）、总氮化合物（TN）、化学需氧量（COD）的去除率分别达到80.25%、74.13%、70.30%、65.14%、63.75%、61.38%；随着降雨强度的增大，透水沥青混凝土对径流污染物的净化能力逐渐减弱，通过分析层数、降雨强度对透水沥青混凝土污染物净化率的影响，提出了层系数α和雨强折减系数β，可以通过人工降雨模拟试验结果推算一定降雨强度下实际透水沥青混凝土路面的污染物净化能力，为透水沥青混凝土路面的量化环境评价提供依据。     

高等级公路路堤边坡冲刷防护临界坡度的研究

首先分析了路堤边坡冲刷防护必要性及目前边坡冲刷临界坡度研究存在的不足,然后针对这些不足,对边坡径流流速、水深做了较为细致的水力学分析,利用泥沙动力学研究了坡面径流对土颗粒冲刷机理,得出了各主要坡面冲刷影响因素(降雨、坡高、坡面的粗糙系数、土粒比重与直径)与冲刷临界坡度的函数关系,并认为该坡度不是一个常数,而是一个受这些因素影响的可变区间。并利用得出坡度设计的理论依据,定量分析目前设计坡度是否合理和指导边坡设计,具有较大的实用价值。     

基于坡面径流强度的中国公路水文区划研究

根据自然区划的原则和方法,选择坡面径流强度作为中国公路水文二级区划的主导指标,以降雨、地形坡度、岩土类型和植被覆盖度作为坡面径流强度的主要影响因素,建立了坡面径流强度计算模型。在综合考虑公路工程实际情况的基础上,参考专家意见,建立了影响因素的等级划分体系和影响度值。应用层次分析法计算得到各影响因素的权重值。利用GIS系统计算坡面径流强度指数。在中国公路水文一级区划的基础上,按照坡面径流强度指数等级划分体系,将全国分为32个水文二级区,分区结果与我国实际情况基本相符。     

植被防护前后红层软岩坡面抗冲性对比试验分析

采用现场模拟降雨试验方法。对红层软岩坡面植被防护前后的抗冲性进行研究,得到有关红层软岩边坡植被防护前后坡面岩土的冲蚀量、径流量、截留量等结论。研究结果为红层软岩坡面冲刷防护措施的选取提供依据,为红层软岩坡面抗冲刷设计中的参数选取提供参考。     

浅层治滑植物护坡技术研究

边坡表面经常受到波浪冲击、地表水径流和地下水渗流等因素作用,形成表面侵蚀和浅层滑坡现象。植物根系减小边坡表面水流冲刷和地下水渗流、增加土体强度,具有明显浅层护坡效果。随着植物根系含量增大,根系土强度增大。植物根系土边坡的稳定性分析可采用类似加筋土边坡的分析方法。     

基于土工格室及加筋的生态边坡加固试验分析

基于生态边坡坡面防护方案,在常规基础上提出了土工格室规格及外掺作物秸秆加筋的改进措施;搭建了室内模拟边坡降雨冲刷试验;控制土工格室规格及外掺作物秸秆加筋变量,分析模拟边坡降雨冲刷数据,综合对比生态边坡坡面防护效果。结果表明 :土工格室及外掺作物秸秆加筋的综合措施能显著提升生态边坡坡面抗冲刷能力,增强边坡防护效果;单一采用土工格室措施的生态边坡冲蚀量相较于裸坡可降低71.27 %,采用土工格室及外掺作物秸秆加筋的复合措施可降低84.65 %;缩小土工格室尺寸有利于降低生态边坡坡面模拟降雨冲蚀量,提升防护效果。     

低洼绿地对降低城市径流深度、径流系数的效果分析

城市径流深度、径流系数取值直接影响到城市防洪排涝安全和建设投入,针对低洼绿地不同下凹深度对降低城市径流深度、径流系数的效果进行了分析。分析结果显示:径流系数受降雨量影响,当采用较高排水标准时,应当适当提高径流系数的取值;绿地不下凹时,在降雨量大的情况下,径流深度和径流系数仍较大;绿化率35%深度为100 mm的低洼绿地,在1 h不同频率降雨条件下,可以将相同径流深度所对应的降雨频率提高1～2个标准级;在1h相同频率降雨条件下,可以将径流系数降低0.3～0.4左右,显著降低汇流比例,削减洪峰流量。因此,针对目前我国部分城市防洪排涝形势严峻的情况,为有效降低城区径流深度和径流系数,有必要大力推广设置低洼绿地,绿地设置平均深度为80～120 mm为宜。     

砒砂岩地区公路建设水土流失研究初探

分析砒砂岩地区水土流失严重的机理,采用USLE数学模型法和类比法,以大饭铺至东胜公路为例,对砒砂岩地区公路建设可能产生的水土流失量进行预测。根据预测结果,分析砒砂岩地区公路建设项目水土流失的特点,并提出公路水土保持设计原则。     

银川市城市内涝等级预报

该文概述了2006年714暴雨的成因,简述了银川市城市内涝的情况,分析了造成内涝的几大因素,根据银川市历史内涝资料较少的特点综合分析,确定选用径流系数法进行内涝深度的预报,详细叙述了径流系数和内涝面积的确定方法,最后得出根据预报术语计算出的城市内涝区内涝等级,并通过2007年6月17日的降水量对结果进行了验证。