考虑雨水入渗的某填方边坡稳定性分析李建龙1任技香1

考虑雨水入渗的某填方边坡稳定性分析李建龙1任技香1

李建龙1任技香1

天津市滨海新区塘沽林业工作站天津300450

摘要：本文从促进野生动物产业发展的角度来谈野生动物的保护问题，介绍我国野生动物产业的发展现状与存在问题，分析野生动物产业与保护野生动物资源之间的关系，最后提出四项具有针对性的措施来促进野生动物产业发展。

关键词：野生动物；产业发展；保护

引言

野生动物产业在我国已经历了几十年的发展历程，取得了一定的成果也存在很多问题。发展野生动物产业的主要目标是为了保护野生动物资源。因此，野生动物产业需要采取措施解决相关问题，持续不断的发展下去为保护野生动物资源尽一份力。

一、野生动物产业的发展现状

云南省公路开发投资有限责任公司云南昆明650200

摘要：为了探讨降雨对坡体渗流场及稳定性的影响，本文以某填方边坡为研究对象，利用Geo-studio有限元软件分析短期强降雨及长期中小雨对坡体渗流场的影响，并结合雨后坡体失稳机理，根据降雨入渗深度及坡底饱和区的面积，建立了雨后安全系数回归方程。计算结果表明：边坡在降雨作用下，短期暴雨工况易在坡顶达到饱和，且饱和时间随降雨强度增大近似线性降低，而长期中小雨工况较难出现饱和，仅表现为基质吸力的降低;坡体的降雨入渗影响范围随降雨强度的增加近似线性增加。

关键词：填方边坡；降雨入渗；渗流场；安全系数

StudyonTheStabilityofEmbankmentSlopeConsidedofRainfallInfiltration

LiJianlong,RenJixiang

(YunnanProvincialHighwayDevelopmentInvestmentCo.Ltd,YunnanKunming650200,China)

Abstract：Inordertostudytheinfluenceofrainfallontheslopeseepageandstabilityoftheembankmentslope,afillslopewasusedastheresearchobject,analysisoftheimpactofshort-termheavyrainfallandlongrainonslopeseepagefieldbyusingthefiniteelementsoftwareGeo-studio,andcombinedwiththeslopeinstabilitymechanism,accordingtotherainfallinfiltrationdepthandthebottomoftheslope,thesaturatedareazone,establishedthesafetycoefficientofregressionequation.Thecalculationresultsshowthat:theslopeunderrainfallconditioninthetopofthehill,short-termrainstormiseasytoreachsaturation,andthesaturationtimewiththerainfallintensityincreaseslinearlywithdecreasinglightconditions,andinthelongtermisdifficulttobesaturated,onlytoreducethematrixsuction;Theslopeoftheeffectofrainfallinfiltrationrangewiththeincreaseofrainfallintensityincreaselinearly.

Keywords：fillslope;rainfallinfiltration;theseepagefield;safetyfactor

引言

目前许多学者对降雨入渗的边坡稳定性作了初步研究，黄润秋[1~3]教授认为在雨水下渗过程中边坡内部会产生一个暂态饱和区，由于该暂态饱和区的产生，削弱了边坡的基质吸力，稳定性受到了很大的影响；陈守义[4~6]等人通过对香港区域的雨水及地下水位分布的分析，用有限单元法深入的分析在降雨强度、持时、土体自身渗透特性等不同条件下对坡体稳定性能作用。鉴于此，本文在前人研究的基础上，结合云南省某填方边坡，通过对研究区域的二维简化，利用有限元软件分析降雨条件下边坡的渗流特性，从而结合雨水入渗深度及坡底饱和区面积对雨后坡体安全系数进行回归分析，以期为类似填方工程提供参考。

1模型的建立及降雨方案

1.1模型的建立

本文利用数值分析软件Seep/w对某填方边坡降雨入渗过程进行数值模拟分析，选取边坡特征剖面为研究对象，其有限元模型如图1。

由于饱和-非饱和土体参数研究较为困难，所以，到目前为止量化研究还比较少。本文利用饱和与非饱和渗流理论通过工程类比法及土体饱和渗透系数曲线，图2所示。根据Fredlundxing模型拟合确定了填方边坡岩土体的土水特征曲线[7~8]，图3所示。由此确定土体的非饱和渗透函数，进行降雨作用下高填方边坡饱和与非饱和渗流分析。

Fig.1Figureoffiniteelementmodel

Fig.3thecurveoftherelationshipbetweenthevolumetricwatercontentandthematrixsuction

边界条件：初始状态下，边坡两侧为定水头边界以定义地下水位线，其水头大小为压力水头与位置水头之和；地下水位以上为不透水边界，即Q=0；坡面为降雨入渗面，其中边坡斜坡面降雨强度按实际坡率进行折减。

1.2降雨方案

a.短期强降雨，降雨历时2天，计算参数见表1.1。

2计算结果图7降雨结束坡底饱和区比较图

Fig.7figureofcomparisonofthesaturatedzoneofthebottomoftheslopewhenrainfallisover

图4~图6为历时2天各强降雨作用下的雨后孔隙水压力分布图，从图中可知，随着降雨强度的增强，坡脚处浸润面越高。图7为雨后坡底的饱和区面积趋势图，当降雨强度的6mm/h~18mm/h之间时，饱和区面积增大较明显，当降雨强度大于18mm/h后增长缓慢。图8为各工况坡顶饱和时间曲线图，从图中可知，短期暴雨均使坡顶达到了饱和，降雨强度小于坡体渗透能力时随着雨强的增大，达到的饱和时间越短，并且几乎呈线性影响，而雨强达到土体渗透能力以后，不再变化。由图9可知，随着降雨强度的增加，降雨入渗深度近似线性增加，增幅为47.7%。

Fig.9figureofdepthofrainfallinfiltrationateachtopsectionundertheallcondition

通过上述分析可知强降雨对坡体的入渗，并不是雨强越大，影响越大，而是由降雨强度和坡体渗透能力共同决定的。在同等降雨过程中，当降雨强度小于坡体渗透能力时，随着雨强的增大，坡顶饱和时间越短，湿润锋达到的深度越大，基质吸力散失越快，当雨强达到坡体渗透能力后湿润锋深度变化较小，同时基质吸力变动幅度也变小。

Fig.11figureofthepressureofporewaterunderthecondition8whenrainfallisover

图10~图11分别为长期小雨、中雨情况下，雨后孔隙水压力分布图。从图13可知，长期小雨作用下，湿润锋在坡顶中截面达到1.83m，而工况三达到3.92m，增幅1.14倍。同时，通过分析孔隙水压力，可知，这三种状况坡体表层均未达到饱和，而是单纯的基质吸力的降低。对于坡底饱和区的发展，如图12，长期小雨的饱和区面积为410.4m2，工况2的饱和区为419.9m2，工况3的饱和区面积为426.41m2，其增长趋势近似线性。

Fig.12figureofcomparisonofthesaturatedzoneofthebottomoftheslopewhenrainfallisover

Fig.13figureofdepthofrainfallinfiltrationateachtopsectionundertheallcondition

通过对长期中小雨的渗流场分析可知，边坡在长期中小雨作用下，由于降雨强度远远小于饱和渗透系数，因而坡体表层很难达到饱和，仅表现为基质吸力的不断散失，同时，随着降雨强度的增大，湿润锋深度相对越深，并且坡底饱和区面积近似线性增大。

2.2稳定性分析

a.强降雨影响分析：

将强降雨各工况的降雨过程暂态孔隙水压力导入SLOPE，求得其安全系数如图14所示。

Fig.14Thecurveoftheslopesafetyfactorundertheconditionofheavyrainfall

从图14可知，在强降雨情况下，随着降雨过程安全系数持续走低，工况1雨后安全系数为1.231，工况2雨后安全系数为1.223，工况3安全系数为1.206，工况4为1.198，工况5为1.196。其中雨强小于坡体入渗能力时，随着降雨强度的增大，安全系数降低的较明显，如图15所示，近似线性关系，降幅约2.7%。而工况4工况5由于降雨强度大于坡体入渗能力，多余的雨水发生地表径流，使得边界转化为固定水头边界，所以两者在整个过程安全系数比较接近，这点与计算的渗流情况类似。

Fig.15Thecurveoftheslopesafetyfactorundertheconditionoftheshort-termstrongrainfall

b.长期中小雨对边坡的稳定性分析：

Fig.16Thecurveoftheslopesafetyfactorundertheconditionoflongintherain

由图16可知，在整个降雨的10天过程中，边坡的安全系数整体呈持续降低趋势，雨后一天时间仍有降低趋势，但趋势较缓，其后维持稳定。工况6降雨过程从初始的1.255降到雨后1.243，安全系数减小0.012，约0.96%；工况7降雨过程从初始的1.255，降到雨后的1.233，安全系数减小0.022，约1.75%左右；工况8降雨过程从初始的1.255降到雨后1.226，安全系数减小0.029，约2.3%。对比三种工况，降雨强度越大，安全系数降低的相对越快，这是由于三种降雨强度均较小，所以，在总降雨时间内，雨水均充分入渗，从而降雨强度越大，雨水在降雨过程到达坡体的含水量越大。由上文渗流场分析可知，雨强较大的其湿润峰深度越大，从而非饱和区基质吸力越小，且坡脚饱和区面积越大，因而整体稳定性相对而言较小。

对比持续降雨工况8与强降雨工况1，两者雨量相等，强降雨工况雨后安全系数为1.231，而持续降雨的雨后安全系数为1.226，持续降雨安全系数比短期强降雨高0.57个百分点，从两者雨后渗流场分布可知持续降雨的影响范围明显大于短期强降雨，故雨量一定情况下连续降雨对边坡稳定性的影响大于短期强降雨。

2.3雨后稳定性评价

根据《水利水电工程边坡设计规范》[9]，受降雨影响的边坡，应确定受影响的范围及地下水位变化情况，或掌握滞水情况，从而评判边坡失稳模式。

根据上述8个工况所分析的渗流场分布情况，结合边坡雨水影响深度范围，及坡底饱和区面积，通过MATLAB回归分析得到雨后安全系数回归方程为：

其中，回归系数置信水平为95%的置信区间分别为[1.41171.4742]、[-0.00774.5575e-4]、[-5.5604e-4-3.8793e-4]；拟合优度系数；，远小于0.05，表明回归分析中每个自变量的选取都是有意义的。

3结论

1、通过对边坡降雨入渗的渗流场分布规律的分析，结合坡顶雨水入渗深度及坡底饱和区面积，得到适用于该高填方边坡雨后安全系数的回归方程。

2、边坡在降雨作用下，短期暴雨工况易在坡顶达到饱和，且饱和时间随降雨强度增大近似线性降低，而长期中小雨工况较难出现饱和，仅表现为基质吸力的降低。

3、坡体的降雨入渗影响范围随降雨强度的增加近似线性增加。

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作者简介

1985年，男，云南省，宜良人，职称：助理工程师；，研究方向：主要从事高速公路建设与管理工作。

1.1野生动物产业简要介绍

野生动物产业是近年来产生并发展起来的一种新的产业，伴随着人们对野生动物保护的重视程度的加深和野生动物相关经济活动的开发力度的增大而逐渐走向发展成熟阶段。野生动物产业是以野生动物以及相关产品为主要对象的产业活动，总共有养殖业、产品加工业、经济贸易业以及旅游业等产业类型。其中养殖业是指对某些品种的野生动物进行繁衍和养殖，从而使这些野生动物在人为帮助下持续生存。其他三种产业类型是在野生动物基础之上开发出来的以获取经济利益为主要目标的经济活动。

1.2野生动物产业发展现状

我国野生动物产业是在几十年前产生并逐渐发展的，也就是在改革开放前后的一定时间段内出现的。改革开放政策提出后，计划经济体制逐渐被社会主义市场经济体制所取代，经济环境变得自由宽松，这推动了野生动物产业的出现和发展。后来到了两千年，我国在世界经济联系不断紧密的背景下积极地选择继续对外开放的道路并加入世界贸易组织。此后，国外野生动物产业的发展状况与发展形势对我国野生动物产业的发展造成重要影响，为我国野生动物产业的发展带来一定的积极影响和困难挑战。

1.3野生动物产业发展存在问题

在我国野生动物产业发展的这几十年的历程当中，总体情况来看野生动物产业是在不断进步的，未来发展形势也是良好的。然而正因为仍处于不断进步的过程中，就说明还存在一定的问题需要解决才能使野生动物产业走向成熟完善阶段。首先，政府的政策与相关法律对野生动物产业的管理力度不够强，导致存在不正当竞争交易以及牟取暴利等行为。其次，野生动物产业涉及的动物品种不够全面，一些濒危物种被忽视。再次，野生动物产业的市场信息传递不及时以及各地区比较封闭不利于产业内的流通。最后，野生动物产业的产业链比较短，还有待进一步延伸。

二、发展野生动物产业与保护野生动物之间的关系

2.1保护野生动物资源是发展野生动物产业的主要目标

野生动物产业会出现，并且能够一步步地走向发展和完善，其中有两个主要原因，一个是为了保护野生动物，使不同品种的野生动物能够在世界上持续地生存发展下去，从而维持和增强野生动物的多样性。另一个原因是人类为了获得并享受野生动物的资源以及在野生动物产业活动中谋取经济利益。当然，从可持续发展角度与人类与动物与自然之间的关系来看，发展野生动物产业的最主要原因和目标就是保护野生动物资源。人们可以通过人工培养模式为野生动物提供优良的生活环境，使它们生存和繁衍，增加它们的数量，以免它们因外界自然及人为因素而承受灭绝的风险。

2.2发展野生动物产业与保护野生动物资源相辅相成

发展野生动物产业是一项经济活动，保护野生动物资源是一项社会活动，这两种活动的类型、特点以及目标作用存在既有相似、互补之处，又有相辅相成、共同发展的关系。发展野生动物产业在获取经济效益之外，还肩负着重要的社会责任，那就是保护野生动物资源。也就是说发展野生动物产业能够为保护野生动物资源做贡献。保护野生动物资源并不是一味地增加野生动物的数量，而且将其限定在一定范围内，如果野生动物数量过多也会破坏原本平衡的生态系统。因此保护野生动物也需要对野生动物进行适当的捕猎，这也就可以推动野生动物产品加工及贸易业的发展。

三、合理发展野生动物产业推动保护野生动物资源

3.1加强对野生动物产业的管理力度使之经营合规

由于野生动物具有经济价值很高的特点，我国总的野生动物产业的经营规模以及涉及金额都是非常巨大的，如果稍微不注意管理就很有可能出现谋取暴利的现象出现，破坏野生动物产业交易市场的正常秩序。因此，上到国家国务院下到各级政府应当加强对野生动物产业的管理力度，对野生动物产业的交易活动进行严格管理，包括野生动物品种、单个野生动物的独特标志以及野生动物的指纹都要记录在案。举例来说，国际上制定的《濒危野生动植物种国际贸易公约》已经开始在我国得到初步实行，这项公约对珍稀野生动植物种进行有效的保护，例如貂猫皮必须符合标记规定等。

3.2重点开展野生濒危物种的保护与繁衍研究工作

前面已经提到过，目前我国野生动物产业涉及的物种还不够全面，一些濒危物种需要得到更多的重视。因此，促使野生动物产业能够实现进一步的发展就要填补这个方面不足，加大成本投入重点开展野生濒危物种的保护与繁衍研究工作。开展野生动物濒危物种的繁衍工作最关键之处就是要有人工繁育技术，这是目前需要解决的难题。尤其是对于一些鸟类和蛇类来说，人工繁育技术需要再进行调研和实验，毕竟这些物种的繁育不是简单的人工授精技术就可以实现的。为了提高人工繁育技术水平与保护濒危物种，国家需要投入更多的人力、财力以及物力来开展这项工作。

3.3努力完善建设野生动物产业网络信息系统平台

任何产品市场的交易环境和平台都应当是信息完全的、交易双方公平平等的而且产品参数信息透明的，只有这样才能使产品市场处于良好稳定的状态下运行，同样野生动物产业市场也是。为了实现这一目标，野生动物产业市场要打破以往地域信息封闭、交易双方因信息不透明而不对等的格局，利用现代网络技术建立一个野生动物产业网络信息系统平台，将野生动物交易的具体品种、相关产品交易类型和交易价格以及交易双方的具体负责人都要明示在网络平台上，这样全国的野生动物产业交易详情都可以在网络上查到，大大加快了野生动物产业信息的流通性。交易双方在进行交易前可以对以往相关的交易活动进行分析和对比，从而保护自身的经济利益。

3.4延伸建设野生动物产业链以提高产品附加值

目前我国野生动物产业的产业链结构是比较简单的，都是对野生动物的初级原料以及半成品的制作和交易，缺乏高附加值的野生动物相关产品。由于野生动物资源具有宝贵和珍稀等特点，野生动物产业只是进行简单的初级加工的话会导致出现高成本、低收益的状况，这就是我国目前的状况。为了改善这一内容需要野生动物产业经营较好的企业进一步开发新的产品，从而提高产品的利润率，拓宽野生动物产业链。举例来说，国外已经开发出一些野生动物高附加值的产品例如对象牙进行精细制作而形成的高附加值产品等。

四、结语

综上所述，促进野生动物产业的发展与完善对于保护野生动物资源有重要意义。需要加强野生动物产业的管理力度、重点开展濒危物种的繁衍工作、建设野生动物产业网络平台以及延伸野生动物产业链等一系列措施来推动野生动物产业的发展。

参考文献

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