植被根系对干旱内陆河流岸坡冲刷过程影响的模拟研究

为探讨植被根系对干旱内陆河流岸坡冲刷过程的定量影响,以塔里木河为研究对象,采用BSTEM模型模拟分析的方法,模拟了8个典型岸坡在2016—2017连续2个水文年的冲刷过程,重点分析骆驼刺、红柳、芦苇、甘草、胡杨、白刺等6种典型荒漠植被根系对河岸冲刷过程的定量影响。结果表明：(1)塔里木河河岸崩塌基本发生于落水期和枯水期,岸坡稳定性在水文年内呈周期性变化,枯水期和涨水期安全系数F_s略有波动,整体上呈稳定状态,河岸稳定,在洪水期高水位处F_s短暂升高,随后随着水流的冲刷淘蚀以及水位下降,F_s不断下降,直至河岸崩塌,随后进入下一个水文年的循环;(2)植被根系在不同水位时期对稳定性的提升效果不同,具体表现为洪水期>涨水期>枯水期>落水期;(3)不同植被对稳定性增强的差异也较大,表现为白刺>骆驼刺>甘草>红柳>胡杨>芦苇;(4)植被根系在不同水位时期对河岸冲刷量的减少效果不同,表现为落水期>洪水期>涨水期>枯水期。根系存在河岸冲刷量减少0.77%～49.36%,且不同...     

干湿交替对长江荆江段典型断面岸滩土体力学性能的影响

河道水位水文年内的动态变化使得河岸土体处于干湿交替的状态。为研究干湿交替对粘性岸滩土体力学性能及河岸稳定性的影响,以长江荆江段8个典型崩岸断面岸滩的粘性土体为研究对象。采用历史资料分析、实地勘察取样、室内土工试验、BSTEM模型模拟相结合的方法,分析了上、下荆江河岸土体组成及力学特性,并且定量研究了干湿交替条件下粘性岸滩土体力学性能的变化;运用BSTEM模型对荆61和北门口断面在2013水文年内的崩岸过程进行了模拟,并分析了干、湿条件下土体抗剪强度指标对河岸稳定性的影响。结果表明:随着土体含水率的增加,粘聚力先增大后减小,而内摩擦角呈指数关系减小,并得出含水率与粘聚力和内摩擦角的定量关系式;2个断面计算崩塌宽度与实际一致,误差分别为1.69%和3.74%;干湿交替情况下安全系数值主要受土体粘聚力值的影响,并分别得到了2个典型断面粘聚力和内摩擦角与安全系数的一元线性关系。这样已知河岸土体含水率时,就可以通过关系式计算得出土体的粘聚力和内摩擦角,从而得出安全系数,判断河岸稳定性。     

基于BSTEM模型的植被根系对塔里木河岸坡稳定性影响过程模拟

干旱地区的荒漠植被根系发达,其保持岸坡稳定和固土护堤的作用优为重要。在塔里木河流域选取红柳、芦苇和胡杨等典型荒漠植被根系,研究植被根系对塔里木河岸坡坡稳定性的影响,对于促进防治塔里木河水土流失和建设良好生态环境具有重要的现实和理论意义。文中以实测数据和水槽试验结果为基础,运用BSTEM模型,对植被根系对塔里木河岸坡坡稳定性的影响过程进行了模拟。结果表明:(1)在竖直、倾斜、相交三种布置方式下,红柳根系体积密度RVD为8%时,安全系数Fs分别为1.29、1.27及大于1.3,当根系体积密度在8%~28%时,岸坡安全系数全都大于1.3;芦苇和胡杨根系结果也类似,说明随着RVD增大,岸坡安全系数会增大,从而岸坡越稳定;(2)不同根系放置方式对岸坡稳定性影响不同,如RVD为8%时,红柳根系竖直、倾斜和相交放置的安全系数分别提高了33%、30.9%和40.2%,所以提高岸坡稳定性大小次序为:相交﹥竖直﹥倾斜;(3)从根系类型看,提高岸坡安全系数次序为:红柳﹥胡杨﹥芦苇;(4)与无根系相比,有植被根系岸坡稳定性均比无植被根系有一定程度增加,相同植被根系下相交放置提高岸坡安全系数最显著,相同布置方式下红柳根系提升岸坡稳定性最明显。