外掺植物纤维对冻融作用下植被混凝土抗剪强度的影响

[目的]研究外掺2种植物纤维对冻融作用下植被混凝土抗剪强度的影响,为植被混凝土生态防护技术在高寒地区的应用提供科学依据。[方法]参考相关标准(GB/T50082-2009)中的慢冻法,采用2因素3水平全面交叉试验开展研究。[结果]未掺植物纤维的植被混凝土,冻融后黏聚力显著减小,内摩擦角变化不明显。掺入植物纤维可使经受5次冻融循环作用后植被混凝土的内摩擦角平均增加5°左右,并且随植物纤维掺量的增加,内摩擦角变化无明显规律,黏聚力则呈先增加后减小的趋势。表明纤维加筋对黏聚力的贡献存在临界掺量。棕纤维掺量对黏聚力的影响比黄麻纤维掺量更为敏感。[结论]外掺植物纤维可有效改善植被混凝土抵抗冻融破坏的能力,棕纤维和黄麻纤维的建议掺入比为0.6%和0.6%,具备推广应用前景。     

麦冬和多花木蓝根系抗拉拔特性试验研究

[目的]揭示麦冬和多花木蓝根系根土界面的抗拉拔力特性,为根土界面摩擦特性的进一步研究提供依据。[方法]通过控制5个梯度的土壤含水率,采用直接施加垂直拉拔荷载的单根拉拔试验方法。[结果]麦冬和多花木蓝单根的最大抗拉拔力随根径的增加而增大且呈非线性幂函数关系;在相同土壤容重条件下,麦冬和多花木蓝单根的最大抗拉拔力随土壤含水率的增加而呈先增加后减小的趋势。在土壤含水率介于一定范围内时,多花木蓝根的最大抗拉拔力大于麦冬根的最大抗拉拔力,而在其它土壤含水率条件下,麦冬根的最大抗拉拔力大于多花木蓝根的最大抗拉拔力;并发现麦冬根的最大抗拉拔力的最大值在含水率为10.43%附近,而多花木蓝根的最大抗拉拔力的最大值则在含水率为13.00%附近。[结论]根径、土壤含水率和植物种类影响根土界面的抗拉拔力。     

三峡库区小流域产流产沙试验研究

通过建立三峡库区小流域缩微模型,分别进行了3场人工模拟降雨试验(降雨强度分别为60,90,120 mm/h),对小流域产流产沙过程进行了研究。结果表明,3场降雨试验的产流量及产沙量均随降雨强度的增加而增加,但产流量的增加幅度远大于产沙量。产流量在3场降雨过程中均随径流时间呈现先增大后趋于稳定的趋势,但产沙量变化规律较为复杂。在各场次降雨下,累积产流量和累积产沙量均随降雨历时的增加呈线性函数规律变化。3场降雨产流的含沙量均呈波动形式变化。     

植被对含碎石土壤坡面降雨入渗和径流侵蚀的影响

[目的]研究植被对含碎石土壤坡面入渗和径流侵蚀的影响,为合理配置三峡地区含碎石土壤坡面植被提供科学依据。[方法]在建立的径流小区内铺设含碎石土壤,并配置不同种类、不同覆盖度的植被,进行人工降雨试验。[结果]各类小区径流量排序为:裸坡灌木坡面草本坡面草灌混合坡面,入渗量与径流量排序相反,有植被覆盖坡面的壤中流大于裸坡;入渗率服从对数函数规律,产流强度呈幂函数变化;草地对水沙的调控机制更多的是直接拦沙;累计径流量和累计侵蚀量的关系均满足幂函数形式。[结论]植被措施可有效地减少含碎石土壤坡面的水土流失,不同的植被措施减少的效益不同。     

三峡库区小流域模型侵蚀产沙空间分布试验研究

小流域是水土保持研究的基本单元,对其不同地貌部位泥沙来源及侵蚀过程的了解是预测和防治流域水土流失的重点。通过建立三峡库区小流域模型,实施降雨强度分别为60,90,120 mm/h的三场人工模拟降雨,并结合REE示踪技术,对小流域模型侵蚀产沙空间分布进行了定量研究。结果表明:三场降雨径流量及侵蚀量均随雨强增加,但径流量的增加幅度远大于侵蚀量。小流域内侵蚀量及相对贡献率空间分布规律一致,均是主沟沟道Ⅴ、Ⅵ区最大,靠近主沟的Ⅱ、Ⅳ及Ⅷ次之,位于小流域边缘的Ⅰ、Ⅲ及Ⅶ三区侵蚀量相对较小。总体来看,沟道系统的侵蚀贡献率均大于坡面系统,呈现沟道系统的泥沙贡献率逐渐减小,坡面系统泥沙贡献率则逐渐增大的趋势。本研究为REE示踪技术在三峡库区小流域的应用提供了技术参考,并为该地区水土保持的开展提供理论依据。     

干密度初始含水率坡度对紫色土崩解特性的影响

为研究干密度、初始含水率和坡度对紫色土崩解特征的影响,通过采用自制仪器对27种不同干密度、不同初始含水率和不同坡度的紫色土进行崩解试验,为三峡库区消落带静水侵蚀导致的水土流失现象提供理论依据,分别得到试样的崩解速率与干密度、初始含水率和坡度的曲线关系.结果表明:在相同初始含水率和坡度下,随着干密度的增加,崩解速率随着浸泡时间增加呈现先增加后减小;在相同干密度和坡度下,随着初始含水率的增加,崩解速率是随着浸泡时间的增加呈现先增加后减小;相同含水率且干密度一定下,随着坡度的增加,崩解速率随着浸泡时间的增加呈现先增加而后减小.研究发现试样崩解均是从底部开始崩解,且崩解区域随浸泡时间的增长由底部逐渐延伸到顶部.     

碎石土坡地不同植被配置下的养分流失途径

为了解不同植被类型及覆盖度对碎石土壤坡地养分流失途径的影响,采用模拟径流小区降雨,研究了6种植被配置模式下地表径流、壤中流及侵蚀泥沙氮、磷养分流失特征。结果表明:植被覆盖坡地氮流失量比裸地减少了0.91~4.60倍,磷流失量减少了6.25~63.9倍,养分控制效果排序为草灌草本灌木裸地。6种植被配置下的地表径流、壤中流及侵蚀泥沙养分流失量存在显著差异,裸地氮、磷的主要损失途径是侵蚀泥沙,灌木是地表径流,草本与草灌结合处理则是地表径流和壤中流;而草本、灌木以及草灌结合土壤磷的主要损失途径是侵蚀泥沙与地表径流共同作用的结果。不同植物覆盖措施对含碎石土裸地氮、磷的流失起到显著的截留作用,主要通过由侵蚀泥沙向非侵蚀泥沙途径转化而实现对氮磷的截留。灌木覆盖度与地表径流的氮磷流失量、径流总量的氮磷流失量之间呈现显著的正相关性,与壤中流的氮磷流失量呈现显著的负相关性。     

植被对含碎石土壤坡面产流产沙的影响

在建立的径流小区内铺设三峡地区含碎石土壤,并配置不同种类和不同覆盖度的植被,通过人工降雨试验方法,研究了植被对含碎石土壤坡面产流产沙的影响。结果表明:产流量及产沙量均为裸坡灌木坡面草本坡面草灌混合坡面;80%覆盖度的灌木坡面产沙量小于覆盖度为60%的坡面,而产流量正好相反;60%覆盖度的草本坡面的减沙效益已经相当于80%的覆盖度;累计产流量和累计产沙量均随降雨历时的增加呈线性变化;当灌木覆盖度从80%降至60%时,含沙量有显著的升高,但当草本覆盖度从80%降至60%时,2个覆盖度对应含沙量差异很小,且含沙量都很低。     

边坡生态防护工程生境基材的磷素吸附-解吸特征

[目的]明确边坡生态防护工程生境基材的磷素保持能力,为优化基材配方提供依据。[方法]以向家坝水电站边坡生态防护工程生境基材为对象,采用恒温振荡培养法进行吸附和解吸试验,比较不同基材的磷素吸附和解吸能力,并用因子分析法比较基材磷素的流失风险。[结果]最大吸附量(Q_m)、最大缓冲容量(MBC)和磷吸持指数(PSI)3个指标均显示,5种基材的固磷能力为:天然次生林客土喷播厚层基材框格梁覆土植被混凝土,Q_m与基材的黏粒含量显著正相关,与有机质含量和pH值显著负相关;磷的解吸能力为:植被混凝土框格梁覆土客土喷播厚层基材天然次生林,平均解吸率与pH值极显著正相关,与有机质含量显著正相关,与黏粒含量显著负相关;因子分析表明Q_m,MBC,PSI、平均解吸率和易解吸磷5个指标可以表示边坡磷素的流失风险。边坡磷素流失风险的大小为:植被混凝土框格梁覆土客土喷播厚层基材天然次生林。[结论]5种生态防护方式中,天然次生林对磷的保持能力最好,植被混凝土基材对磷的保持能力最差;在施工中应当增大基材中黏粒的比重,并适当减少水泥用量或加入缓冲物质,以使基材能够具有较强的磷吸附能力、较大的磷库容和较小的磷流失风险,从而提高磷素的利用率并使其具有持久的供磷能力。     

生态修复边坡水土保持效果评价方法研究——以向家坝水电站工程为例

为科学合理地评价生态修复边坡水土保持效果,选取8个与评价目标紧密相关的评价指标建立了生态修复边坡水土保持效果评价体系。首先采用层次分析法确定评价指标体系中各指标的权重,然后分别选择向家坝水电站4个不同修复措施的边坡,通过综合指数模型计算得到边坡水土保持效果的综合评价值。结果表明,各个边坡生态修复工程的水土保持效果综合评价值为植被混凝土(0.923 4)厚层基材(0.880 3)框格梁植草(0.816 8)草种撒播(0.090 6)。评价结果与边坡样地实际情况一致,说明所构建的指标体系可以较好应用于生态修复边坡水土保持效果的评价,可为以后水土保持效果的定量分析提供可行的方法。