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本文依托国家重点基础研究发展计划(973计划)黄土重大灾害成灾机理及灾害链演化规律课题,通过室外渗水试验和室内渗透试验及土壤水分特征曲线测定试验,根据非饱和渗流理论,结合有限元软件模拟室外渗水试验及黄土边坡包气带内水分的运移变化,研究在不同外界因素影响下黄土包气带内水分运移规律。室外渗水试验场地位于陕西省寨头村黄土边坡。根据试验观测数据,分析黄土包气带内水分运移变化。黄土边坡坡面上开挖探槽,深度为1m,并采用环刀进行原位取样。所取土样进行室内渗透试验和土壤水分特征曲线测定试验,得到黄土饱和渗透系数和黄土土壤水分特征曲线。根据试验结果,运用非饱和渗流理论,得到黄土饱和渗透系数与非饱和渗透系数之间的关系,为下一步数值模拟提供模型参数。运用非饱和渗流理论,对寨头村黄土边坡包气带进行水文地质条件概化,建立铅直柱面二维非稳定非饱和渗流数值模型,模拟渗水试验过程中黄土包气带内水分运移变化,并根据实际渗水试验结果对模型进行拟合,分析试验过程中黄土包气带内水分运移分布特征。根据试验结果和模型运行结果,可知渗水试验过程中黄土包气带浅层土壤含水率发生变化,且竖直方向变化范围大于水平方向变化范围,变化深度小于4m。黄土边坡包气带水分运移受三种影响因素:降水条件、蒸发条件和黄土边坡临空面坡度条件。降水影响因素分为持续性小雨(降水时间为24h,降水强度为3mm/h)、短时暴雨(降水时间为2h,降水强度为36mm/h)和无降水;蒸发影响因素分为强蒸发(蒸发强度为0.5mm/h)和弱蒸发(蒸发强度为0.05mm/h);黄土边坡临空面坡比分为1:1、1:0.67和1:0.33。三种影响因素共同作用,共设计18种研究方案。根据非饱和渗流理论,将黄土边坡包气带内水分的运移概化为铅直平面二维非稳定非饱和渗流,结合有限元软件建立相应的数值模型。在不同研究方案下,模型运行结果进行对比、分析,并根据模型结果研究黄土边坡包气带内水分运移变化规律。根据模型运行结果和分析,得到以下结论:1、本次室外渗水试验黄土包气带土壤含水率变化影响范围小于4m。2、黄土包气带深层土壤含水率无明显变化,但仍然存在水分运移。3、持续性小雨(持续时间为24h,降水强度为3mm/h)与短时暴雨(持续时间为2h,降水强度为36mm/h)相比,持续性小雨更易于降水入渗。4、蒸发强度越大,黄土边坡包气带土壤含水率影响变化深度越深,水分运移变化影响作用越明显。5、黄土边坡临空面坡度缓,利于降水入渗补给和蒸发排泄,临空面坡度陡,不利于降水入渗和蒸发排泄。