降雨是導致非飽和土邊坡失穩的常見且重要的原因之一。降雨入滲作為土坡的滲流邊界條件，是研究非飽和土坡滲流及穩定性狀最重要的外界環境因素。鑒于傳統的飽和土正交入滲理論并不符合實際降雨非正交入滲實際的事實，本項目開展了非飽和土坡面降雨非正交入滲機理及滲流分析邊界條件問題的研究。 采取模型試驗與數值分析相結合的技術路線，開展了九十組室內降雨入滲模型試驗及三十余組室外大比例尺降雨入滲模型試驗，同時進行了大量的基于常規滲流理論以及基于降雨非正交入滲概念的飽和-非飽和滲流有限元數值分析。 主要研究兩個方面內容：（1）研究降雨邊界非正交入滲的現象和機理。具體研究了降雨特性（降雨強度及歷時、降雨模式等）及非飽和土特性（土的類型、孔隙比、飽和度、含水量等）對降雨在非飽和土坡面上非正交入滲機理和規律性的影響；(2) 研究降雨非正交入滲邊界條件。在降雨入滲機理和規律性研究的基礎上，進一步研究能反映降雨非正交入滲特點的非飽和滲流分析第二類邊界條件。 研究工作初步揭示了非飽和土坡面降雨非正交入滲的機理和規律性。研究結果表明，非飽和土坡面的降雨非正交入滲的機理有多種物理力學作用，其中主要的是大孔隙的優先流作用及吸力的去矢量化作用兩個方面。研究工作提出了反映非飽和土降雨非正交入滲特點的滲流邊界條件多種擬合方法及按不同降雨入滲階段確定入滲量的處理方法。 降雨非正交入滲機理及邊界條件等研究成果具有重要學術價值和工程意義。研究成果為非飽和滲流分析提出符合降雨入滲實際的邊界條件，也是對非飽和土滲流理論的新發展。通過考慮降雨非正交入滲問題，可以提高降雨條件下滲流分析結果的合理性，進而提高降雨條件下邊坡穩定性預測的準確性。 2100433B

現有考慮非飽和土坡面降雨入滲的滲流邊界條件是基于數學中正交通量的原理所建立的，將降雨量簡單機械地按坡面正交方向分解作為入滲的邊界條件，但這并不符合非飽和土坡面降雨非正交入滲的現象和機理。.本課題擬通過室內與現場模型試驗與實測研究非飽和土坡坡面上降雨的非正交入滲現象和影響因素，揭示非飽和土坡降雨非正交入滲的復雜機理和規律性，建立符合實際坡面降雨非正交入滲規律的非飽和滲流分析邊界條件方程。.研究成果具有明確的原始創新性，是對非飽和滲流理論和數值分析方法的新發展，不但可提高非飽和土坡降雨入滲滲流分析的合理性和準確性，而且在非飽和土坡的滲流-變形-穩定性耦合分析等數值分析中具有明確的應用前景，具有很高的實用價值和科學意義。

水力侵蝕是最主要的土壤侵蝕方式，坡面水蝕過程是其關鍵環節。雖然降雨移動方向在坡面水蝕過程有著非常重要的作用，但是目前其影響機理還沒有得到應有的充分研究。本項目擬以物理模型實驗提供不同降雨移動條件下的坡面尺度降雨-產流-產沙過程基本數據，以基于物理概念的數值模擬補充完善實驗數據，為理論分析提供坡面水動力學及侵蝕特征參量的詳細時空變化，研究不同降雨移動方向對坡面水蝕過程的影響機理，揭示降雨-產流-土壤侵蝕-泥沙搬運-沉積過程的動力學機制。本項研究不僅對于探討坡面尺度上的侵蝕機理具有重要科學價值，而且還將能為其他尺度下土壤侵蝕研究提供數據資料和理論基礎。

本研究系統探究了坡面尺度上降雨移動方向對坡面產流與水蝕過程的具體影響，分析其控制機理，同時考慮了不同降雨特性組合及坡面坡度對坡面泥沙侵蝕過程的影響。采用物理模型實驗和理論分析方法，詳細分析了降雨特性及坡面坡度對坡面產流過程線、產沙過程線及坡面流阻力的定性定量影響，結合先進的基于物理概念的數值模擬方法InHM模型，較全面的呈現坡面水文響應過程，探究其內部物理特性。將土壤結皮發育用模型模擬實現，探討其在不同降雨特性下及不同尺度下對降雨產流和泥沙侵蝕過程特有的時間與空間影響，對深入認識產流規律、推動坡面產流機理研究、改進傳統產流理論具有重要科學意義，同時在水土保持、環境保護等方面具有很好的工程應用前景。 2100433B

青藏高原多年凍土在秋末時的季節融化深度最大，同時在降雨的誘發作用下，凍土邊坡常在這個時期出現失穩。暖季降雨入滲致使多年凍土凍融交界面的含水量增加、基質吸力降低、抗剪能力降低、融化深度加大，從而導致邊坡失穩。項目從研究降雨入滲機理出發，自行研制設備，模擬在不同坡面條件（坡度、初始含水量、干密度、融化深度）、不同氣象特征（雨強、降雨歷時、雨水溫度）下，凍土邊坡的滲流規律，為凍土邊坡穩定性評價提供依據。改進常規的直剪儀，測試凍融交界面上的抗剪強度；在直剪過程中壓入水分模擬降雨入滲，測試凍融交界面上水分增加時，強度折減規律；根據多年凍土的熱-流-固三場的物理意義，編制用戶材料程序，采用強度折減法，模擬降雨入滲時凍土邊坡失穩過程。