２０１０年第ｌ１期 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ０高校讲坛０ 科技僖囊 边坡径流及冲刷的影响因素研究 王惠芸杨和礼 （武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉４３００７２） 【摘要】径流和冲刷是造成边坡水土流失及失稳的重要原因，本文对边坡径流和冲刷的影响因素进行了详细阐述。影响径流的主要因素 有：土壤性质、土壤初始含水量、植被、坡形、致密表层土及不同的水保措施等；而地形、植被、降雨等是影响冲刷的主要因子。 【关键词】边坡径流；边坡冲刷；土壤侵蚀 ０引言 水土流失一般是由水力作用造成的土壤侵蚀，是一种高频低能的 响土壤冲蚀之发生。 ２．１地形因素 壤流失量与坡度呈幂函数关系，但坡度指数的变化幅度较大，我国坡 度指数一般在０．５～２．５之间。 路在营运期间边坡坍塌下陷不仅带来了交通中断、维护困难，也严重 ２．２土壤可侵蚀性 影响土壤侵蚀的地形因子包括坡高、坡宽、坡度及坡向等．但主要 地貌灾害事件，在各地均存在。而土壤侵蚀是土壤及其母质在外营力 取决于坡度和坡长两个要素。坡度因子是指在其它条件相同的情况 作用下，遭受破坏、搬运和堆积的整个过程。中国作为一个发展中国 下，特定坡度的坡地土壤流失量与坡度为９％或ｌｏ％（０Ｐ标准径流小区 家，其工程规模大、项目多、涉及面广，土石填挖工程造成大量土石裸 的坡度）的坡地土壤流失量之比值。国内外学者通过统计分析，认为土 露，边坡的开挖破坏了原有的植被覆盖层，导致边坡失稳等生态环境 和工程问题，这在一些生态环境脆弱区尤为明显。据典型调查分析，公 影响了公路的运行效率。在此背景下，研究边坡径流和冲刷等影响因 素已是目前的一个重要课题。 土壤可蚀性因子是对某一特定土壤固有的可蚀性的一种定量描 述。在其它影响土壤侵蚀因子相同条件下，因子反映了不同土壤的不 同侵蚀率，影响土壤渗入率、通透性、总持水能力、分散性、溅蚀、磨蚀 １ 边坡径流的影响因素 和搬运力的土壤特性。土壤可蚀性因子与土壤中粘粒、粉粒、砂粒含量 影响边坡径流的因子主要有土壤性质、土壤初始含水量、植被、坡 及有机质含量有关。土壤矿物质以大小不同的颗粒状态存在，不同粒 形、致密表层土及不同的水保措施等。 径的土壤矿物质颗粒（０Ｐ土粒），其性质和成分都不一样。 １．１土壤性质 ２．３降雨侵蚀 土壤的均质程度、土壤质地对入渗有较大的影响．从而影响径流。 降雨侵蚀是降雨和土壤的相互作用。降雨的作用为侵蚀力，土壤 质地越粗，透水性越强，尤其对缺乏土壤结构和成土作用的土壤来说 的作用称为可蚀性。具体讲，降雨侵蚀力是指降雨引起土壤侵蚀的潜 更是如此，结构疏松的土壤要比密实的土壤渗透能力大得多，疏松的 在能力。由降雨引起的土壤流失大致可以分为两个过程：一是土粒从 土壤被压实后，其人渗速率可以减小到压实前的２％。 土体中被分离；二是分离出的土粒被冲走，雨滴降落到地表，引起土壤 Ｉ．２土壤初始含水率 击溅分离。一部分雨水渗入地下，另一部分形成地表径流。 土壤初始含水率越高，产流越快，平均人渗率越小，趋于稳定人渗 影响降雨侵蚀因子的因素主要是暴雨动能和最大降雨强度，而暴 阶段的时间也越短。当初始含水率沿坡面均匀分布时，降雨入渗和土 雨动能和最大降雨强度又受降雨量、降雨时段等因素的影响。为此，在 壤水分再分布过程中湿润锋面平行坡面垂直向下整体运移：当初始含 分析降雨侵蚀因子应从降雨量、降雨时段、降雨强度、雨粒能量大小几 水率沿坡面非均匀分布时，初始含水率越高，再分布过程中湿润锋的 方面来阐述降雨侵蚀因子对土壤流失强度的影响并找出引起土壤侵 运移速率越大。但在降雨入渗过程中，湿润锋的运移速率与土体的湿 蚀的临界值或ｌ临界范围。 润程度和范围有一定的关系。当湿润程度较低、深度较浅时，湿润锋运 ２．４植被因子 移速率较大；当湿润程度较高、深度较大时，湿润锋运移速率随时间 水土保持的基本任务是防治土壤侵蚀，其中植被覆盖度是植物群 呈“慢一快一慢”的变化。再分布过程中，土壤水分在重力的作用下有 落覆盖地表状况的一个综合量化指标，易于观测并与土壤流失量关系 沿坡向下运移的趋势。初始含水率对降雨入渗、湿润锋的运动及土壤 密切。植物在恢复过程有三个重要标准即潜势盖度、有效盖度和临界 水分再分布规律的影响还与降雨、地形、植被类型等因素有关。 盖度。其中潜势盖度是指在自然条件下，位于某一立地条件的植群落 覆盖地表的最大程度，它既可反映植物群落的生产力及地上部生物现 降雨人渗过程中雨滴的打击，使土壤表层趋于密实，容重增加，一 存量，也可反映该植物群落保持水土的最大程度。ｌ临界盖度是指植 些细小颗粒填塞表层土壤孔隙，形成结皮，阻塞水流人渗。对于裸地， 物群落的水土保持作用达最大或极限时的植被盖度。当植被盖度大于 结皮对人渗的影响大大超过其它因素对入渗的影响。 １．４降雨因素 Ｉ临界盖度时，盖度再增加，植被保持水土的功能几乎不再增加。植被的 有效盖度是指林草地土壤流失量降低到允许流失量时的植被盖度，当 降雨对人渗的影响可分为直接影响和间接影响。直接影响即为雨 土壤流失量等于允许土壤流失量时，土壤的流失就会破坏土地生产潜 型、降雨强度对积水前入渗过程、开始积水时间、积水持续时间和积水 力．其值的确定涉及到盖度与侵蚀模数的量化关系，林草的允许土壤 １．３地表结皮 后入渗过程的影响。 １．５下垫面因素 侵蚀量，立地条件和植被类型不同，植被的有效盖度也不同。 ２．５坡面发生冲刷的条件 天然的下垫面由于其植被、坡度、坡向、耕作措施不同对降雨人渗 土颗粒在坡面上除了本身的重力和颗粒间粘结力外，在水流作用 的影响效果也不同。随着植被盖度的增加，不同时段的累积入渗量呈 下．还会受到浮力、拖曳力、上举力、渗透压力等作用力，拖曳力和上举 指数增加；不同的植被类型，以封育荒坡的土壤人渗率最大，乔木林次 力为液相水流对固相颗粒的作用力，当坡面表层渗透条件较好，人渗 之，灌木林和农田较小。对于草地而言，草地密度对入渗影响较大，不 率较大时，坡面流入渗会产生于入渗方向一致的渗透压力。在运动过 同密度草地入渗性能不一样。 程中还会受到粒间离散力、摩擦阻力等力的作用。在这些力的共同作 ２影响边坡冲刷的因素 当边坡成型后，多会受到自然环境或人为环境的影响，导致边坡 用下．坡面土颗粒表现为失稳起动、运动、沉积等不同状态，当总下滑 力大于阻力时坡面发生冲刷。 ３结论 稳定性减低，造成崩塌破坏。边坡失稳的原因包括：地形因素、地质材 料因子、地质构造因子、环境因子、人为因子。土壤为一多相、异质、分 ３．１ 随着初始含水率的增大，初损值降低，初渗率变小，趋于稳定入 散及多孔性系统，依其母岩性质、所在地气候、成土时间、动（植）物生 渗速率的时间变短：土壤越于燥，初始人渗速率越大。原因是初始含水 长及分布等各项因素的影响。形成不同种类与特性的土壤．而直接影 率越低，基质势梯度量值越大，需要较多水分进入较（下转第１９５页） ｌ３２ 科技信息 ０图书与档案ｏ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２０１０年第１１期 本底值的差别．必然带来空气污染物的浓度限值、扩散程度及破坏作 围。 用的不同。因此建筑档案库房时除应考虑地理条件外．还要考虑环境 ３．２．４档案库房的密闭及其他措施 状况，要远离污染严重地区，不能处于下风地带；档案库房应尽量处于 （１）档案库房的密闭：档案库房防尘、防有害气体要求库房围护结 空气流通的地区，同时档案库房所处地区及周围环境空气质量不能低 构具有良好的密闭性，只有这样才能有效杜绝空气污染物进入库房。 于二级质量标准。东营市城建档案馆成立于１９８９年，当时的选址虽然 提高库房围护结构的密闭性，可采取以下措施：１）档案库房的门窗应 没有完善的理论体系作依托，但东营市是一个新兴城市，空气质量良 尽可能的少而小；２）库房门窗的密闭性要好，并加用胶条密封及安装 好，所以在选址的条件上就相对宽松了。 双层门窗；３）建立环形走廊或西廊，达到防尘、防光及隔热的效果；４） ３．２＿２档案库房周围的绿化：绿色植物对空气污染具有较强的净化作 库房围护结构的内表面不采用易起尘的水泥、砖石材料．而应用水磨 用。第一绿色植物可以吸收有害气体，第二由于植物树木枝冠茂密，能 石材料，墙壁涂以涂料，从而使围护结构的内表面光洁、光滑。 降低空气的流动速度；加之树叶的表面粗糙不平，部分植物的绒毛能 （２）灰尘的清除：由于灰尘来源广，危害大，必须采取有效的措施 分泌油脂，使得树木能阻挡与吸附灰尘。可见植物对空气中的颗粒污 来减少灰尘对档案材料的破坏。首要的是杜绝灰尘进入档案库房的渠 染物有明显的滞尘、过滤和吸附作用。 道，然后对库房内的灰尘进行必要的清除。清除库房内的灰尘我们做 ３．２．３空气的过滤与净化：使用空调设备可以使进入库房的有害气体 了以下几个方面：第一，对库房定期进行清扫，制订卫生清扫管理制 和其他污染物得以净化和过滤，采用机械通风时在通风设备上采用简 度；操作时应先用吸尘器吸除门窗、地板缝内尘土，再除去档案柜架、 单的措施来进行净化和过滤。杜绝有害气体进入档案库房，就必须对 档案上的灰尘，最后用墩布拖地，达到除尘的目的。第二，建立、健全管 库房内的有害气体进行必要的净化。一般有两种净化有害气体的方 理规章制度，档案入库前必须进行除尘处理，避免新人库的档案将灰 法：（１）适当的碱性液体能够吸收分离有害气体，净化空气。使用的试 尘带入库房。第三，工作人员进出库房应更换工作服和鞋，并在库房门 剂有氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙及氨水等溶液。使用的设备主要有吸 口安装风浴设备，防止将库外的有害物质带入库房。做好档案库房的 收塔，这种塔有填料塔和版式塔两种。（２）利用固体吸附剂表面的粗糙 清洁卫生工作，也能有效的控制空气污染的危害。不平及缝隙来吸附有害气体，是一种物理方式的净化空气的措施。常 管好档案功在当代，利在千秋。档案受到的危害来自方方面面，空 用的固体吸附剂有：活性炭、浸渍活性炭、活性氧化铝、硅胶及分子筛 气污染的危害，极容易被人忽视，防治好空气污染对档案的危害是档 等，将这些固体吸附剂置于特定的设备如：固定床吸附器、回转式吸附 案管理工作的一项重要内容，我们要注重档案管理工作的每一个细 器。流动床吸附器或沸腾床吸附器中，对通过的空气进行吸附滞尘，从 节，不断提高科学管理的水平，切实发挥档案利用工作在社会中的作 而得到净化的空气。我们档案馆在档案库房内放置了活性炭，用以减 用，造福子孙后代。 轻空气污染。并且在空气交换口安装空气过滤器，使室内的空气含尘 量降至一定的标准下，并与空调设备配置使用，既能保持档案运行环 境中空气的清洁无尘，又能使档案所处环境的温湿度保持在适宜范 ［责任编辑：王静】 （上接第１３２页）大充气孔隙以接近饱和。 【参考文献１ 王秉纲，等．路基边坡坡面冲刷基本理论【Ｊ］．公路交通科技报，２００２，１９【４）： ３．２影响冲刷临界坡角的因素较多．有坡面土颗粒的粒径、土壤粘聚 ［１］罗斌，２７—２９． 力、内摩擦角、人渗率等方面，应综合考虑分析； 张俊云．植被护坡工程技术【Ｍ】北京：人民交通出版社，２００３． ３．３ 降雨对土体的溅击作用，是径流冲刷产生必不可少的条件，又是 ［２］周德培，［３］陈洪松，邵明安，王克林．土壤初始含水率对坡面降雨人渗及土壤水分再分布 催化剂；边坡的滑坍破坏一般都是由于坡面水力冲刷造成或由此引起 的影响咖．农业工程学报，２００６，２２（１）：４４－．４７． 坡体不稳定滑动破坏。 ［责任编辑：王静】 （上接第１４３页）持完好状态，以保证教学和科研工作顺利进行。若在 力，共同探索，通过更新观念，改进管理，才能提高仪器设备的管 设备保修期里的维修。要求使用人员发现问题要及时报修，在保修期 理水平，使其发挥最大效益，为教学和科研服务。我们应不断地总结经 限内要及时和厂家、商家联系，不要错过保修期。这样可以节省不少维 修费。过了保修期一般需要很多的维修经费，多数部门都没有专职的 薯 使仪器设备在高校发挥更大的作用。管理水平，衾 鬟馨 蓑墓 霈 璐 躺 【参考文献】 维修人员，所以，可以调动实验室技术人员的积极性．聘用一批兼职维 修人员，组成专业的维修团队。兼职维修人员可由各部门的管理使用 高校实验设备管理探讨明．湘潭师范学院学报：自然科学报，２００８，（３）： 人员自愿报名，对他们所承担的维修工作给予适当的课时补助。此外， ［１］唐满生．６３—１６５． 学校可以对管理人员进行相关知识的培训，并定期对设备进行巡查、 １２］何帮平，陈杰，钟如意，等．实验室规范化管理的探讨【Ｊ］．实验室研究与探讨， 检修，当出现问题时及时解决，提高设备使用效率。设备管理处也可以 ［（２２．）：１１３—１１４． 配备专门的维修管理人员，对维修人员进行直接管理，指导。从而，减 ２００３，［３］洪燕云，何庆．实验设备管理新模型的研究ｆＪ］．工业技术经济，２００４，（５）：１１３－ 少因维修不及时造成的设备闲置和损坏现象。 ｌ１４． ３在发展中加强仪器设备的管理 ［４］孙继萍．把仪器设备管理作为一个系统工程对待『Ｊ】．实验室研究与探索，２００１ （５）． 仪器设备管理是国有资产管理的重要内容之一，加强对仪器设备 ［５］兰继红，等．提高仪器设备投资效益的实践与思索明．实验室研究与探索， 的管理，不仅有利于实验教学及科研工作的顺利进行，而且有利于国有 ２００４（１）． ［６］郑文红．重视和做好仪器设备的前期管理【Ｊ］．实验室研究与探索，２００３（４）． 资产的保值增值，有利于增加投资效益。要善于运用和借鉴先进的管 理手段和成熟的管理经验，加强仪器设备的规范化管理，最大限度的提 高仪器设备的使用效率。设备管理是一项长期而复杂的系统工程，涉 及到许多方面。必须由设备管理人员。主管部门和全体教师的共同努 ［责任编辑：张慧】 １９５
