黄土塬灌区灌排机制及塬边斜坡灾害机理研究

黄土塬灌区斜坡破坏不仅会造成塬区面积不断缩小，而且直接危及塬下和塬边居民、设施安全。研究黄土塬灌区灌排机制及塬边斜坡灾害机理具有重要的理论和实际意义。本课题针对黄土塬灌区斜坡灾害问题，充分考虑灌溉历时、周期、方式等特点，利用大型现场渗透试验和1m地温测试设备，进行灌溉水作用、效应研究，揭示灌溉水的入渗机制、富集规律及其对斜坡中软弱带土体的长效作用机制，为塬边斜坡灾害研究奠定基础。进而配合现场地面位移计、深孔位移计、测斜仪及岩土动三轴试验、流变试验等，通过大水漫灌、喷灌等模式对比研究灌溉水入渗规律，并输入水动力有限元模型模拟灌区斜坡灾害的变形、破坏的全过程。以期揭示塬边斜坡灾害机理，为此类灾害防灾、减灾提供新思路和理论基础，为有效提高黄土灌区斜坡灾害的防御、控制能力提供科学的理论依据。

中国西北黄土地区拥有特殊的黄土地貌，干旱、少雨的自然气候让这片广阔的土地贫瘠而产量很低，这严重影响着当地人民的正常生活和地区经济的发展，给国家带来沉重的负担。20世纪90年代以来，国家开始加大“旱塬”水力提灌工程建设，黄土塬区灌溉农业有了长足发展，极大改变了长期以来“靠天吃饭”的塬区农业条件，塬区人民生活得到改善。然而，由于特殊的地形地貌条件和人类不合理的灌溉、开垦等活动，塬区灾害（如滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降等）屡见不鲜，除此之外，因国家基本建设重点向西部转移，对西北地区的开发力度逐年增大，“西气东输、西油东送”已成为国家东部沿海城市经济发展的命脉。人类活动对地质环境脆弱的西北黄土地区影响越来越大，地质环境负效应——地质灾害现象越来越频繁，严重困扰着西北地区各项事业的发展。针对此背景，提出“黄土塬灌区灌排机制及塬边斜坡灾害机理研究”的研究方向及目标，主要研究内容为黄土塬灌区灌排机制及黄土塬边斜坡灾害机理研究两方面。主要研究成果包括：.（1）系统收集资料，深入研究不同地区、不同时代黄土的工程特性，得到了一系列相关结果。并对不同时代黄土的动强度、微结构等进行了较系统研究，研究成果为后续研究奠定了基础。.（2）自主研制非饱和土直渗仪（以质量守恒及达西定律为原理），对不同时代原状黄土进行降雨及灌溉渗流试验研究，得到了水径流量——时间关系、水入渗锋面位移——时间关系以及水富集——时间关系，初步解释了水的入渗机制。同时，进行仪器改进，模拟地下水、承压水等入渗黄土的渗透模式。进而，揭示了黄土塬区灌排机制。.（3）建立斜坡地下水运移模型，推导得到浸润线方程，深入探讨了黄土斜（边）坡表层冻结效应及其稳定响应机理，并进行了数值模拟，较好地解释了塬边黄土滑坡的破坏机制。.（4）探索讨论了滑坡稳定度、风险评估、灾害防治，以及地裂缝等方面的相关内容，得到了初步的结论。.总之，在项目计划书框架内，深入研究，得到了一系列较有价值的结果、结论和成果，总体上较圆满地完成了计划内容。