刺槐林造林密度对边坡稳定性的影响

该文通过野外调查和室内试验分析,运用非线性有限元法分析了不同造林密度对刺槐林边坡稳定性的影响。结果表明:刺槐林边坡最大、最小主应力等值线总体上随土体深度的增加而增加,在边坡深层稳定区域位移等值线梯度变化比较均匀,变形主要发生在坡面附近,顺坡和坡顶的浅层边坡不仅具有较大的竖向位移,而且具有较大的水平位移。根系的存在改变了造林边坡应力场的分布,林木根系将表层土体的应力传递到深层,起到弱化浅层土体应力的作用,提高了边坡的稳定性。在边坡顶部和底部适当造林可以减小边坡顶部拉应力区范围和边坡底部剪应力区范围。为了充分发挥根系间土拱的作用,结合研究区气候条件和土壤条件应适当加大造林密度。     

不同根系布置模式对降雨条件下边坡稳定性的影响

由于目前植被护坡时根系布置模式主要依靠工程经验,降雨条件下不同根系布置模式对边坡稳定性的影响尚缺乏系统研究。采用PLAXIS 3D有限元软件研究了不同根系布置模式对降雨条件下边坡稳定性的影响,重点研究了降雨后边坡最大位移、失稳滑动面、失稳时塑性点分布以及最小安全系数的区别。模拟结果表明,根系护坡可以显著减小降雨引起的边坡位移,但不同根系布置模式对边坡位移的控制效果由大到小依次为混合根系、相交根系、竖直根系、水平根系、倾斜根系,其中混合及相交根系布置模式时位移减小率分别达到了90.7%和90.6%。对边坡进行整体安全性分析发现,不同根系布置模式下边坡失稳滑动面范围接近,均位于上坡顶5 m(二分之一坡高)到坡脚处。此外,根系护坡加固了边坡表面土体的抗剪强度,减少了表层土体的塑形点分布,但不同根系布置模式对边坡塑形点分布却无影响。同时,是否采用根系护坡或采用不同根系布置模式对边坡最小安全系数无显著影响。     

降雨条件下刺槐林边坡稳定性分析

基于野外调查和室内试验分析,该文运用非线性有限元法分析了降雨条件下刺槐林边坡的应力应变情况。结果表明:降雨使得土壤含水量增加,基质吸力减小,边坡的抗剪强度降低,使原本稳定的边坡可能发生边坡失稳;土壤含水量增加,边坡坡角处向坡体内的水平位移集中带范围明显增加,边坡顶部的应力水平变化梯度增加,容易在应力水平变化梯度较大的地方形成滑落面,造成滑坡;林木根系将边坡的应力向土层深部传递,弱化根系层应力,减小土体的应力集中;根系吸收坡体内的水分,使得坡体内非饱和区域含水量增加缓慢,对边坡稳定性有利。     

造林土质边坡浅层平面滑坡模型的初步研究

造林土质边坡容易发生浅层平面滑坡。基于极限平衡理论,综合考虑土质边坡上林木根系的力学加固土壤作用和水文增加基质吸力效应,以及林木附加自重对边坡稳定的负面效应,建立了一个用来评价造林土质边坡浅层平面滑坡的分析模型。所有模型参数中土壤内摩擦角和边坡坡度的微弱变化能引起边坡安全系数较大浮动,而林木附加自重的变化对安全系数的影响较小。造林土质边坡浅层滑坡分析模型中林木根系对土壤的力学加固作用采用了修正的植物根系提高土壤抗剪强度的简单力学增强模型,相比以往类似边坡稳定性模型,分析模型显著提高了预测边坡稳定的准确性。      

刺槐林边坡稳定性有限元分析

该文以刺槐林固坡为例,将根土复合体看作是由土体、根系以及土体与根系之间的接触面单元所联系起来的有机体,运用有限元方法分析了刺槐林木根系边坡的应力和变形特性,探讨了刺槐根系对边坡稳定性的影响。结果表明:无林边坡坡脚向土体内侧存在一个应力和位移的集中带,根系的存在使得有林边坡在坡脚集中带的区域范围减小;根系周围位移等值线变化剧烈,有林边坡最大水平位移发生在边坡根系分布区;斜坡中同一位置处有林边坡的垂直位移明显小于无林边坡的;边坡最大、最小主应力等值线随土层深度的增加而增加,有林边坡最大主应力、最小主应力的最大值小于无林边坡的,说明有林边坡更趋于稳定。     

基于FLAC3D的公路边坡稳定性及降雨入渗的影响

公路边坡的稳定性是开展高速公路建设工程安全作业的前提。针对公路土质边坡易受降雨影响而产生滑坡灾害的特点,本文采用数值模拟的方法对边坡的稳定性和受降雨入渗影响程度进行评估,在模拟中设置边坡坡比1:1.0、1:1.5和1:2.0,降雨的入渗深度设置为5 m,研究未降雨和降雨条件下的稳定性变化规律。结果表明,三个边坡模型在未降雨时比较稳定,降雨条件下稳定性安全系数明显下降;降雨入渗后不同坡比公路边坡数值模型的破坏模式存在较大差别,坡比为1:2.0的模型在降雨入渗后形成了较完整的滑动面,滑坡隐患明显;建议在公路边坡施工过程中,加强坡面防护和适当控制开挖坡比以提高公路土质边坡的整体稳定性。     

林木根系固土作用数值分析

林木根系的固土作用是通过影响土体的应力、应变(位移)状态来实现的.该文将根土复合体看作是由土体、根系以及土体与根系之间的接触单元所联系起来的有机体,采用Duncan-ChangE-μ模型和非线性界面单元模型对根系固坡问题进行了应力应变分析,以油松为对象,模拟了油松根系与黄土相互作用的应力场,探索了有限元数值分析方法在根系固土机理研究领域的应用.研究结果表明,根系能使坡面表层的应力传递到土层深层,并弱化一定深度土层土体的应力,尤其是根底边缘附近的浅层土体应力减小的幅度较大,表明根系固土的影响范围局限于土体浅层.采用有限元法计算坡面在无林与有林两种条件下的边坡安全系数分别为1·821和1·984,有油松根系存在的边坡其安全系数比天然边坡计算的安全系数提高了10%,说明根系具有一定的固土作用.     

根系作用下坡度对土质边坡稳定性的影响（英文）

丰富的草本及灌木植物根系可防止地表水土流失并增加浅层坡体稳定性。为了定量化分析在不同坡度条件下,有植被防护的土质边坡稳定性变化特征,采用室内不固结不排水三轴压缩试验,测定青海省东部黄土区土质边坡及种植有两种灌木植物的土质边坡根-土复合体的抗剪强度参数,应用极限平衡法分析根系作用下不同坡度对土质边坡稳定性的影响。试验和算例分析表明:种植有四翅滨藜和柠条锦鸡儿两种灌木植物的土质边坡稳定系数提高值均随坡度的增大而减小,且种植灌木四翅滨藜的边坡较种植柠条锦鸡儿的边坡稳定系数提高值要大。当边坡坡度在25°~50°之间时,种植有两种植被的土质边坡稳定性增大值约在1.38~0.80之间;而当坡度超过55°时,边坡稳定性随坡度变化平缓,基本为一限值。     

黄土高原植物根系增强土体抗剪强度的模型与试验研究

为研究黄土高原植物根系固土力学机制,通过Wu & Waldron(WWM)模型和Fiber Bundle(FBM)模型, 确定了黄土高原地区主要造林树种油松、刺槐、荆条和丁香4种植物根系对土体抗剪强度的增强作用,并用原位直剪试验对其进行了验证。应用ABAQUS有限元软件构建造林边坡稳定性分析模型,通过数值模拟的方法从边坡尺度上量化4种不同植物根系固土作用。结果表明:通过原位直剪试验的验证,发现评价植物根系对土体抗剪强度增强作用的WWM、FBM模型均存在一定的误差,因而建议进一步完善该理论模型。同时,基于原位直剪试验测定的根系对土体抗剪强度的增强作用,进行边坡稳定性分析,发现4种植物造林边坡稳定性均高于裸坡,边坡安全系数平均提高4.38%,最大等效塑性应变平均减小50.08%,最大水平位移平均减小40.83%,最大竖向位移平均减小14.84%;4种植物措施中,荆条造林措施对浅表层土体的固土效果最佳。研究结论为评价造林边坡的稳定性,揭示根系固土的力学机理提供理论基础和科学依据。      

黑土坡面径流特征模拟研究

以土槽模拟自然坡面,在人工降雨条件下,对黑土坡面径流参数进行了分析。结果表明:随着降雨强度(简称"雨强")和坡度的增大,黑土坡面径流的初始产流时间缩短,径流量和径流系数增加。在前期降雨条件下,二次降雨所表现的径流侵蚀特征均强于首次降雨。黑土坡面产生细沟的时间随坡度增大而缩短,当坡度15°时,细沟产生时间基本一致,细沟的数量及长、宽、深等参数增大,坡度对沉积的影响作用大于降雨强度。     

晋西刺槐和油松人工林密度效应规律

根据刺槐和油松人工林59株解析木资料,分析林分密度效应随年龄变化特征,拟合了单株胸径生长模型和密度效应模型.研究表明,随林龄增长,林木胸径生长与密度负相关系数增大,密度影响逐渐显著.但达一定林龄后,相关系数增幅变小,位于方山县阳坡刺槐林林龄为13 a,半阳坡为10a;位于吉县半阳坡刺槐林林龄为8a;位于方山县半阳坡和阴...     

造林密度对峦大杉生长形质及林分分化的影响

为探讨不同造林密度对峦大杉人工林林分生长形质及林分分化的影响,选用福建武平8年生不同造林密度(2 700、3 000、3 300、3 600株·hm-2)峦大杉人工纯林为研究对象,对林分生长形质及林分分化等系列性状指标进行调查分析,并应用主成分分析法进行综合评价。结果表明:造林密度显著影响着峦大杉平均树高、胸径、冠幅、单株材积、林分蓄积等5个生长性状;造林密度显著影响着峦大杉的圆满度、冠长率、高径比、枝下高、胸高形数等5个形质性状;造林密度显著影响着峦大杉相对胸径的变异系数和Ⅱ、Ⅲ级木以下株数比例,表明峦大杉生长形质及林分分化有着显著的造林密度效应。随造林密度的增大,峦大杉的平均树高、胸径、冠幅、冠长率、单株材积均呈现逐渐降低的变化规律、表现出抑制效应;而林分蓄积、树干圆满度、高径比、枝下高、胸高形数等形质指标以及相对胸径的变异系数,Ⅱ、Ⅲ级木以下株数比例等林分分化指标均呈现逐渐升高的变化,表现出促进效应。造林密度对峦大杉的造林保存率、树干通直度、尖削度无显著影响。造林密度显著影响峦大杉综合得分值,表明合理造林密度的必要性。综合8年生峦大杉生长形质以及林分分化情况,造林密度2 700株·hm-2的峦大杉总体生长表现最好,有利于峦大杉大中径材的培育,并适时间伐、抚育。     

黔中地区不同林龄马尾松群落细根功能性状及其异速生长关系

细根作为植物吸收养分和水分的主要器官,其功能性状对森林生态系统功能具有重要影响。以黔中龙里县林场的马尾松林为对象,测定3个林龄马尾松林(25、37、52 a)群落中马尾松与优势灌木的12个根功能性状,分析随林龄变化根性状的异速生长关系。结果表明,随马尾松林龄增长,马尾松细根性状指标存在显著性变化;其中马尾松根长密度和根表面积密度随林龄增长表现为52 a＞25 a＞37 a的马尾松林;马尾松根生物量密度、根体积密度和根直径随林龄增长呈显著增加趋势,而比根长、比表面积和根组织密度随着林龄增长则呈现下降的变化趋势。不同林龄马尾松林下优势灌木组成结构存在显著差异,同种灌木的根长密度、比根长和比表面积随马尾松林龄变化存在显著性差异变化。马尾松的根生物量密度、根体积密度、比根长、比表面积和根直径随林龄增长存在显著的异速生长关系,这表明马尾松细根随林龄变化对资源获取利用的策略发生着改变;马尾松倾向于以更长的细根长度而不是更大的根表面积获取资源,相较于高林龄林分,低林龄林分马尾松林的马尾松根系有更高的比根长,表现出低投资高收益的生态策略。     

直干蓝桉木材造纸特性研究

通过对７年生直干蓝桉木材造纸特性指标主分量分析，选出基本密度、木素含量、纤维素含量、纤维长度、纤维宽度、长宽比值作为综合指标。并分别立地类型、造林密度、林分年龄对这些指标的影响进行了研究。其中，造林密度对木材造纸特性的影响不显著，年龄、立地类型均显著地影响造纸特性。立地条件较好的林分，其木材造纸特性较优。     

晋东南中山区不同坡向仁用杏产量影响因子分析

[目的]分析影响晋东南中山区不同坡向仁用杏产量的环境因子。[方法]在林龄、林分密度、土层厚度相同的条件下,研究土壤肥力、土壤含水量、光照等对不同坡向仁用杏产量的影响。[结果]2003~2007年间,阳坡仁用杏单株产量和出仁率均高于阴坡,阳坡仁用杏5年平均单株产量和出仁率均较阴坡高59.0%。2006年阳坡仁用杏单株产量最高（2.7 kg）,2007年阴坡仁用杏单株产量最低（1.4kg）。阴坡土壤pH值略低于阳坡,而有机质、全N、全P、全K含量高于阳坡 仁用杏萌芽期与落叶期的阴坡、阳坡土壤含水率无显著差异,而新梢生长期、果实膨大期及整个生长期阴坡平均土壤含水率显著高于阳坡。[结论]光照为晋东南中山区不同坡向仁用杏产量的首要影响因子。     

应用因子分析法对林分蓄积相关因子的分析

利用2006年新疆阿勒泰山国有林管理局经营区森林资源连续清查2 493块样地数据,从中提取落叶松样地261块,通过因子分析法对与林分蓄积相关的因子进行分析。采用主成分分析法,提取特征值大于1的3个公因子,累积方差贡献率64.38%。结果表明:第一公因子为平均胸径、平均树高、平均年龄,其定义为基本林分因子,其方差贡献率为32.89%;第二公因子为郁闭度和样木总株数,定义为林分密度因子,其方差贡献率为18.16%;第三公因子为海拔和坡向,定义为立地条件因子,其方差贡献率为13.33%.最后把样地分为建模样本和验证样本,进行了多元回归并对其进行了验证,结果与因子分析的结果一致。     

基于离散元法植物根系对黏性土坡稳定性的影响

针对传统有限元方法不能够从细观尺度研究植被固坡作用的问题,采用离散元模型结合强度折减法,研究植被护坡位置对黏土边坡稳定性的影响。模拟结果表明:1)应用离散元模型结合强度折减法得到的无护坡情况下边坡安全系数为1.08,应用有限元模型得到的安全系数为1.09,表明采用离散元模型结合强度折减法分析边坡稳定是可行的;2)植被护坡位置对黏土边坡稳定性具有不同程度的影响:仅在坡面、坡脚或者坡顶种植植被时,植被对边坡的稳定性影响很小;3)当在坡面与坡脚或者坡顶与坡底都种植植被时,植被对边坡的稳定性具有较大影响,且当在坡顶、坡面和坡底全都种植植被时,对边坡稳定性的影响最大,边坡稳定性最高。研究结果为实际工程中植被护坡铺设位置的选择提供了相应的理论依据。     

林分密度和立地类型对北京山区侧柏人工林根系的影响

该文采用土柱法对北京山区侧柏人工林的根系分布特征进行了调查研究.结果表明:林分密度、立地类型及其交互作用均对侧柏人工林根系产量与垂直分布有极显著的影响,并以林分密度的作用强度最大.侧柏林土壤表层的根长密度(P0.05)、根系表面积密度(P0.001)随着林分密度的增加而显著增加,但这种势态随土层加深变幅递减.直径1 mm的根系长密度所占比例、直径1 mm和1～2 mm根表面积密度所占比例以及根体积密度所占比例随林分密度的提高而显著提高的现象表明,在种内竞争前提下,侧柏林木通过提高个体细根产量而提高对土壤资源的利用强度,并获得有限的土壤资源.侧柏人工林林木根系的根长密度、根表面积密度随着立地条件的改善而显著降低,根长密度、根表面积密度在立地类型间的差异有随着土壤层次的加深而减小的趋势.阳坡薄土立地林木根长密度、根系表面积密度平均比阳坡厚土立地高20.4%和20.9%.该现象表明,在瘠薄立地上,侧柏林木通常采取提高根系吸收范围的对策获取有限的土壤资源.      

基于决策树集成学习的桉树蓄积预估模型研究

林分蓄积是衡量小班林分生产力的重要指标。以广西高峰林场速生桉为研究对象，以年龄、密度两个林分因子和坡向、坡位、坡度、土壤等立地因子作为自变量，公顷蓄积作为因变量，利用非集成、集成学习方法构建9个决策树模型，选择最优决策树模型预估不同年龄的桉树蓄积。结果表明：①集成学习决策树模型精度高于非集成模型，串行集成类模型boosting精度高于并行集成类模型bagging，其中串行集成模型中XGboost模型评价指标最优，训练集R2为081，RMSE为044；测试集RMSE为048，MAE为034。② 最优模型XGboost自变量重要性占比大于1%，依次为年龄(78%)、海拔(49%)、土层厚度(38%)以及密度(32%)，其中年龄重要性远高于其他变量，纵向海拔高度影响大于空间位置上的横向坡度，造林密度影响程度低于土壤因素。③模型结果在广西其他地区同树种泛化测试精度R2为0785，P值为22E-16，符合检验标准，说明该模型针对广西部分地区速生桉树种生产力预估结果较好，可以为林场造林收获预估提供依据。     

闽北马尾松人工林密度效应蓄积量改进模型

提出的人工林密度效应蓄积量的改进模型具有幂次数可变、适应性较强和实际应用较方便等特点。采用该模型对闽北马尾松人工林密度效应进行拟合，结果表明，比前人模型拟合效果更好，可为马尾松人工林营林与密度管理提供科学依据。