基于力矩法的元谋干热河谷冲沟沟头土体稳定性模拟与验证.pdf

第34 卷 第15 期 农 业 工 程 学 报 Vol.34 No.15 2018 年 8 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Aug. 2018 133 基于力矩法的元谋干热河谷冲沟沟头土体稳定性模拟与验证 1,2 1※ 3 1 1 1 1 张宝军 ，熊东红 ，张光辉 ，吴 汉 ，张 素 ，袁 勇 ，董一帆 （1. 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所/ 中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室，成都 610041 ；2. 中 国科学院、教育部水土保持与生态环境研究中心/黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室，杨凌 712100 ；3. 北京 师范大学地理科学学部，北京100875） 摘 要：元谋干热河谷冲沟活跃沟头具有“跌坎陡立、内凹洞发育、溯源侵蚀剧烈”等特征，土体崩塌是沟头溯源侵蚀 的主要过程之一。该文综合考虑沟头形态特征和裂缝发育等因素，基于力矩分析方法，模拟研究了干热河谷冲沟沟头土 体稳定性。结果表明，沟头土体稳定性受土壤含水量、内凹洞发育高度、裂缝发育深度及其距沟壁的距离等多个因素影 响。沟头土体稳定性系数，随土壤含水量和裂缝发育深度的增大呈显著指数函数降低，随内凹洞发育高度的增大呈显著 线性函数降低，随裂缝发育距沟壁距离的增大呈二次多项式增大。以土壤含水量作为标准对模拟结果进行了检验，发现 沟头土体失稳崩塌时，崩塌体和崩塌面实测的土壤含水量分别为模拟值的69.8%～87.6%和82.0%～95.5%，评价结果较为 可靠。崩塌面土壤含水量与模拟值更为接近，说明裂缝发育对沟头土体稳定性非常重要。研究结果可为元谋干热河谷沟 头土体崩塌预测及沟头治理措施制定提供重要的理论参考。 关键词：土壤；侵蚀；内凹洞；土体稳定性；溯源侵蚀；冲沟沟头；元谋干热河谷 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.15.017 中图分类号：S157 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2018)-15-0133-08 张宝军，熊东红，张光辉，吴 汉，张 素，袁 勇，董一帆. 基于力矩法的元谋干热河谷冲沟沟头土体稳定性模拟与 验证[J]. 农业工程学报，2018 ，34(15) ：133－140. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.15.017 Zhang Baojun, Xiong Donghong, Zhang Guanghui, Wu Han, Zhang Su, Yuan Yong, Dong Yifan. Simulation and verification of overhanging soil layers stability of gully heads in Yuanmou Dry-hot Valley based on moment method[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(15): 133 －140. (in Chinese with English abstract) doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.15.017 [8-9] [10]