植物根系固坡效应模拟及稳定性数值分析

随着生态环境保护的要求日益提高,植物护坡工程的理论和实践研究得到了发展。由于植物根系及其分布的随机性和复杂性,根土相互作用机理以及根系固坡的定量化研究工作还很不深入。本文对根系固土力学机制和根土复合介质抗剪强度模型进行了评述,将根系对土体的强度贡献以“表观凝聚力”表示,采用数值方法对植物根系固坡效应及其稳定性进行了分析,考虑根系强度增量以及护坡深度,在多种情况下进行了边坡整体安全系数计算。分析结果可为植物根系的力学效应评判、护坡植物的选取,以及其优化布设等纵深研究方面提供了理论基础。     

基于GIS的典型岩溶流域土地利用变化分析——以云南省小江流域为例

在GIS支持下,利用云南小江流域两期土地利用图形数据叠加分析,得到土地利用变化图和土地利用转移矩阵。结果发现,1982—2003年全流域610.12km2的土地利用面积发生变化,占流域总面积的59%。土地利用的类型主要是由未利用地向耕地和林地以及林地向耕地的转化,流域综合土地利用变化动态度达2.95%。土地利用空间格局的基本构型由以大斑块为主体,散布型斑块镶嵌其中转变为以中等斑块为主体,散布型斑块镶嵌其中的构型;区域土地利用的斑块数由1014个增加到1889个,平均斑块面积由1.02km2/个减少到0.55km2/个;流域土地利用空间格局指数中多样性指数增长4.14%,均匀度指数增长4.14%,破碎度指数增长84.6%,优势度指数降低1.6%;未利用地、林地的分离度分别增加114.58%和69.64%,而耕地的分离度减少45.86%;流域耕地、建设用地重心向东北方向偏移,而未利用地、林地重心向南东、南西方向偏移。引入社会、经济数据分析,人口增长、经济发展是流域耕地增加进而导致系列土地利用变化的主要人文驱动力,而生态环境保护等宏观政策是流域林地变化的主要驱动力。     

黄土退耕坡地膜下滴灌抗旱造林及减蚀效益研究

以黄土高原主要造林树种刺槐、油松为材料,以坡地常规造林技术为对照,研究了退耕坡地大鱼鳞坑覆膜打孔滴灌技术,使水通过滴灌管缓慢滴入土壤深处,避免了水分无效蒸发,可使刺槐造林成活率达到98 7%,油松达到91 4%,分别比对照提高了36 6%和38%。在降雨量相同的情况下可明显促进幼树生长,刺槐3年平均生长量比对照提高28 1%,油松提高39 3%,树冠投影面积增加2倍。在中强度降雨2次/a、总降雨量387 4mm情况下,25°坡地土壤侵蚀模数下降至2500t/(a·km2)以下。     

论厚层客土喷播技术的植物群落目标设定和植物种选配

 为建立稳定、高效的人工植物群落,必须对厚层客土喷播技术中的植物选择与植物群落的目标进行科学的确定。认为植物群落目标的设定应以遵循保证坡面稳定性的前提,实现与周围景观相协调,并且维护管理量小等原则。在此基础上,综合分析不同群落类型的生态稳定性以及影响因素,认为植物选择要以乡土植物为主,并按照恢复目标合理确定初期密度。坡面自身稳定性以及客土喷播层的质量,也是影响恢复植物群落能否顺利向设定目标群落方向演替的重要因素。     

喀斯特区云南鼠刺树干液流及土壤水分动态

[目的]分析喀斯特区树干液流速率与土壤水分之间关系,揭示云南鼠刺的水分动态及对生境的适应机理,为喀斯特区生态环境建设提供理论依据。[方法]2009年7月26日至8月1日期间,利用热扩散式液流探针对喀斯特区的土面和石沟两种不同生境中云南鼠刺的树干液流进行连续测定,同时测定土壤水分含量的变化。[结果]两种不同生境中树干液流日变化呈现出不规则峰形曲线,每天液流速率的最大值均出现在白天,最小值均出现在夜间;同一深度土壤含水量随着时间的推移均逐渐降低,但降低速率不同,其变化与土壤深度的关系不明显;云南鼠刺树干液流速率与土壤含水量存在着不显著的正相关关系。[结论]云南鼠刺在喀斯特区的土面和石沟两种生境中的树干液流速率不同,但规律基本一致,树干液流速率与土壤含水量的相关关系不显著。     

土坝坝坡栽培结缕草草皮的技术及护坡效果

土质坝坝坡易遭暴雨径流冲蚀而破坏，草皮护坡是常用的一种护坡措施．山东省招远市采用当地野生的结缕草进行坝坡防护，取得良好效果。结缕草耐旱、耐寒、耐瘠薄、耐践踏碾压。抗逆性强，根系发达，茎叶茂密，繁殖生长快，是优良水土保持草种。该市勾山水库下游坝坡，１９９０年按照一定的栽培、管护技术进行结缕草护坡，护坝面积２．６７万ｍ２，栽植成活率达９８％，两年后完全覆盖坝面，经６个汛期３２次暴雨袭击，坝坡未发现水毁现象，较采用人工培植的专用草皮护坡节省资金１３．３５万元。结缕草草皮护坡已在招远市库坝工程中推广应用。     

太平湖大桥铜陵岸工程边坡稳定性分析

太平湖大桥铜陵岸结构面发育，边坡开挖后是否稳定倍受关注。在现场原型调查的基础上，运用3D-FLAC软件对边坡开挖及支护后的变形情况进行了数值模拟。结果表明：边坡开挖后变形较为明显，采取支护措施后变形明显收敛并趋于稳定。模拟结果与实际监测资料基本吻合，说明现场所采用的支护措施是可行的。     

黄土高原坡耕地泥沙输移特征分析

在野外利用人工模拟降雨试验,分析了20,40,60m坡长下的输沙率、含沙量及累积产沙量—径流量的变化特征。结果显示,当雨强小于2.0mm/min时,最大输沙率出现在40m坡长;而当雨强大于2.0mm/min时,最大输沙率出现在60m坡长。在试验雨强范围内,最大含沙量总是出现在20m坡长。累积产沙量—径流量随时间变化趋于平稳。试验结果表明,为遏制黄土高原坡耕地水土流失,实践中应采取垄作等措施增加坡面糙度和改变坡面形态,防止在20m坡长形成高含沙水流和后续坡长的输沙率。     

堆渣边坡生态棒护坡措施的水土保持效益

[目的]探究堆渣边坡生态棒防护措施的综合防护效果,为露天采石场裸露边坡的生态修复提供依据。[方法]利用人工降雨模拟试验,收集不同降雨强度下地表层和矿渣层的产流量、产沙量,并建立综合贡献度模型。[结果]随着坡度的增加地表层的径流总量和泥沙总量呈递增趋势,而矿渣层的径流总量和泥沙总量呈递减趋势,与径流总量相比泥沙总量变化趋势不明显;对照组与生态棒防护措施下,地表层的产流—产沙相关性均高于矿渣层;当降雨强度为30和120mm/h时,生态棒防护边坡在坡度为15°时具有较佳的防护效果,当降雨强度为60mm/h时,径流量和泥沙量受坡度变化的影响不显著。[结论]生态棒防护措施具有拦蓄坡面径流和泥沙的功能,与对照组相比可以更有效地防治坡面水土流失。     

不同土地利用类型土壤侵蚀量的坡度效应

 研究不同土地利用类型土壤侵蚀量的坡度效应,以便为退耕还林及坡耕地水保措施提供依据。根据上舍河小流域2000年55场有效降雨资料,对不同土地利用类型(坡耕地、杉木林地)次降雨地表径流量、径流侵蚀模数与坡度、降雨量、降雨强度、植被盖度等影响因子进行相关分析。结果表明:坡耕地、杉木林地的次降雨地表径流量、地表径流侵蚀模数与坡度、降雨量、降雨强度、植被盖度等相关显著。在一定坡度范围内,坡耕地的次降雨地表径流量和径流侵蚀模数,随着坡度的增大而增加,而杉木林分的次降雨地表径流量和径流侵蚀模数,随着坡度的增加而降低。