河道生态护坡技术的水土保持效益研究

2004年春季在上海市浦东新区机场镇实施了河道生态护坡示范工程，主要采用了全系列生态护坡、土壤生物工程以及复合式生物稳定技术等3类生态护坡技术。护坡工程完成后，对生态护坡进行了连续3年（2004～2006年）的现场监测，以研究护坡工程的水土保持效益。杞柳枝、垂柳枝、结缕草等护坡植物生长良好，其新生枝叶和根系的水土保持效益明显，有效地控制了河岸土壤侵蚀，并为其他生物创造了稳定生境。本地草本植被逐渐得到恢复，物种数和盖度均增加，植物的水土保持效应增强。表层土壤和浅层土壤的抗剪强度测定结果显示生态护坡的土壤抗侵蚀性明显增强，3年中各类生态护坡均未出现明显的土壤侵蚀。     

不同护坡植物对岸坡土壤性质的影响及效应分析

植物影响边坡的稳定,植物通过根系的加筋作用提高土体的抗剪强度,增加边坡稳定、减少水土流失,植物通过茎叶对地表的覆盖,起到蓄水保墒作用.以天然草本、人工草本、苜蓿、金丝柳、榆树作为研究对象,其中天然草本的根系是多种草本植物根系混合.从根系一土体复合土体抗剪强度、土壤活性有机质、地表温度三个方面比较不同植物对岸坡土壤性质的影响,同时与无植物覆盖的土壤对比,比较其三方面性质的差异.采用室内直剪仪直剪的方法测定土体复合体剪切力,在植物根系处位置取土测定土壤活性有机质含量,利用温度计测定岸坡地表温度.结果表明,草本植物可以增加土体的内摩擦角,进而增加土体抗剪强度,灌木在生长初期与草本植物增加土体抗剪强度的机理相同,多年生灌木根系增加土体粘滞力.愉树根系的抗剪强度强于金丝柳根系的抗剪强度.天然草本的抗剪效果大于人工草本的抗剪强度.草本植物对于增加土壤活性有机质的作用弱于灌木.金丝柳、榆树改良土壤效果相对较好.草本、灌木具有良好的降低地表温度、保持水分的作用.此外,通过研究以期为植物护坡中植物品种的选择及植物搭配方式的设计提供建议与参考.     

生态防护技术对稀土矿山边坡的固坡效果

[目的]探讨以狗牙根系和竹格为主要材料组成的生态护坡模式对离子型稀土矿山原地浸矿采场边坡的固坡效果及加筋效应,为赣南地区稀土矿山采场边坡防治技术提供新的思路。[方法]使用狗牙根与稀土矿砂质黏土构成的根—土复合体为研究对象,通过直剪试验分析土壤含根量和含水率对抗剪强度的影响,采用二维有限元法分析"竹格+狗牙根"的生态护坡模式对边坡稳定性的增强作用,利用正交试验的直观分析法对竹桩间距、长度和直径支护参数进行优化。[结果]植物根系可以显著提升土壤的黏聚力,但对内摩擦角的影响较小。当含根量达到0.5%及以上时,根—土复合体的抗剪强度增幅呈下降趋势,即存在最优含根量。根系对25%含水率条件下的土体加筋效应最显著。该生态护坡模式能够显著增强边坡的稳定性,当竹桩长度取3 m,间距2.5 m,直径8 cm时,其防护效果最佳。[结论]狗牙根根系在不同含水率、不同含根量条件下其加筋效果存在差异,"竹格+狗牙根"的生态护坡模式能够有效防止边坡浅层土的滑移。     

浅论城市河道的生态护坡

传统的河道护坡会破坏生态,加速人居环境的恶化,不符合人与自然和谐相处的理念。因此,应研究和实施生态护坡,建立满足岸坡稳定要求,与周围环境相协调和现代文明城市发展相适应的开放性生态系统。生态护坡的设计应综合考虑各方面因素,遵循水力稳定性原则、生态原则和回归自然原则。通过试验验证生态护坡设计原则,校正设计参数,优化系统模式。     

生态护坡中根系对土体抗剪强度的影响

在护坡工程中,植被发达的根系能对边坡土体产生一定程度的加筋作用,从而可提高边坡的浅层稳定性。为探究植物根系对土体抗剪强度的影响,采用常规三轴不固结不排水试验,测定不同含根量、含水率对重塑粉质黏土抗剪指标的影响,结果表明:①根土复合体与素土的应力-应变变化趋势相同,说明摩尔-库仑强度准则同样适用于根土复合体,其不同主要体现在黏聚力大小上;素土和根土复合体均大约在轴向应变2%处出现主应力差峰值,然后逐渐趋于破坏。②根土复合体的抗剪强度明显大于素土,并且在含水率为9%时黏聚力增加显著,说明根能起到加筋作用,能够用来约束土体变形、增加抗剪强度。③在一定条件下,黏聚力和含根量成线性正相关关系;黏聚力和含水率对数成反比关系,即在一定条件下随着含水率增大,黏聚力降低。通过拟合得到根系加筋效应公式τ_f=c+σtan φ=c_0+a+bx+σtan φ,只要给定含水率和含根量,就能初步计算出抗剪强度。     

河溪近自然治理技术及其评价方法

河溪近自然治理作为恢复退化河溪生态系统的一种重要手段,包括河溪近自然治理评价指标体系与技术措施施工2部分.在分析国内外通行的各种评价方法的基础上,针对我国不甚发达的经济情况和复杂的水域特点,提出了由11个因子组成的河溪近自然评价指标体系,包括1)河流的平面形态;2)河流的横断面形态;3)河流的水深;4)水体宽度;5)岸坡的结构;6)水流的流速;7)缓冲带植被宽;8)水体与河槽的接触情况;9)河道粗木质情况;10)水质;11)底栖大型动物.然后,根据其评价结果对处于不同健康等级的河溪采用相对应的河溪近自然治理技术,从而为我国整体河溪生态系统的恢复和水资源的科学管理提供决策依据.     

三峡库区狗牙根根系固坡抗蚀效应研究

研究了三峡库区嘉陵江岸的野生狗牙根(Cynodon dactylon (L.) Pers.)根系在土壤表层(0-30 cm)的分布特征,并从土壤理化性质和抗剪强度方面分析了其固坡抗蚀效应。研究结果表明:(1)样本的根系密度(RSD,root system density)与根系生物量呈较显著的正线性相关(R2=0.874 7),且90%总根数和86%的总根量均集中分布在0-30 cm的表土层;(2)狗牙根根系改变了土壤结构,土壤容重与根系生物量呈极显著的负线性相关(R2=0.977 8),总孔隙度与根系生物量呈极显著的正线性相关(R2=0.980 5);(3)狗牙根根系提高了土壤团聚体和有机质含量,土壤团聚体、有机质含量均与根系生物量呈极显著的正线性相关(R2=0.947 7,0.952 7);(4)根系增强了土体的抗剪强度,根系密度越大则抗剪强度增量越大;(5)根系对土体抗剪强度的增强主要是通过粘聚力来实现;(6)根系主要是通过增强土体的抗剪强度来实现其固坡抗蚀效应。     

近自然河道植物群落构建及其对生物多样性的影响

分析了河流作为重要地理要素和生态廊道在区域景观中的重要生态功能,以及河道建设中存在的主要问题。根据景观生态学原理,阐述了河道植物通过边缘效应、廊道效应和干扰效应可以对生物多样性产生积极影响。通过对10多个试点河段两年多的试验研究,提出河道建设要为植物措施创造条件,充分考虑生物多样性,恢复健康稳定的河道生态系统。认为河道生物多样性还需要考虑河流形态多样性,加强定位系统观测和注重研究植物群落演替规律。     

城镇河道生态护坡技术的研究现状与展望

 传统的护坡形式可以发挥出城镇河道的行洪、排涝以及水土保持等功效,却会对环境带来不良影响,容易引起生态退化。生态护坡不仅具有传统护坡的功能 ,而且还融入了城镇景观、城镇文化和城镇生态等多方面内容,从而可以实现人与自然的和谐共处。笔者在对生态护坡概念分析的基础上,剖析了生态护坡的内涵,介绍了目前主要的生态型护坡技术,并对其优缺点进行了评价,最后展望了生态护坡技术今后的研究方向,并就其研究方法进行了探讨,旨在为生态护坡技术的研究提供参考。     

乡村河道生态护坡评价方法

[目的]探讨乡村河道生态护坡的评价方法,为提高新农村建设中乡村河道生态综合治理水平提供支持。[方法]从生态护坡成本、施工材料、对基本水利功能影响、生态功能和社会景观功能等5个方面系统地构建平原、丘陵和山区3种乡村河道生态护坡综合评价体系,利用层次分析法确定这3种乡村河道生态护坡指标权重,并运用秩和比法对生态护坡进行评价。[结果]对生态石笼护坡、生态混凝土护坡、植物护坡、木桩护坡、山石护坡、生态砖挡墙和生态袋护坡等7种生态护坡进行选择并在3种不同乡村河道下进行综合评价,确定出生态砖挡墙和植物护坡适用于十五里河中下游河段,其加权秩和比值(WRSR)值分别为0.692 3和0.662 2;生态砖挡墙和生态混凝土护坡适用于慈湖河采石段,其WRSR值分别为0.663 5和0.659 0;生态混凝土护坡和生态石笼护坡适用于九华河上游段,其WRSR分别为0.551 6和0.537 8。[结论]该评价体系的评价结果较为合理,可用于改善和提高乡村河道生态护坡的建设水平。     

永定河生态护岸模式的适宜性观测研究

生态护岸是河道治理的新方法、新趋势,已成为城市河流修复的关键环节。为解决北京市段永定河生态系统退化的问题,以"莲石湖—门城湖"河段护岸和上辛庄生态护坡为示范,采取数据定量和调查定性的分析方法,研究了永定河不同河段适宜应用的生态护岸模式。结果表明:(1)生态护坡与生态护岸的关联度主要是河岸坡的坡度特点、防护措施和抗土壤侵蚀度。生长迅速、成活率高、绿期长的乡土树种和多年生草本植物最适合护岸;(2)生态护岸指标有河流弯曲度、河岸高程、河岸坡度、抗水流冲刷度、岸坡抗土壤侵蚀度等,护岸模式要兼顾河流的防洪、生态、景观、亲水功能;(3)工程+植物复合护岸比单纯的工程或植物护岸效果好。8种互补的护岸和6种护坡模式适宜推广,H8松木桩拦挡扦插柳复合护岸和K4土工格栅+客土种植灌草护坡的最好,适合优先推广。该结果为永定河不同河段的岸坡治理提供参考价值,为永定河绿色生态廊道的建设提供理论依据。     

河道近自然恢复措施及其生态作用

由于传统水利工程措施的种种弊端，河道近自然恢复措施已开始被大量应用到具体实践中，其主要遵循：①表面孔隙化②高坝低矮化③坡度缓坡化④材质自然化⑤施工经济化这五条原则，能够基本弥补传统措施对河流生态系统所造成的损害。介绍了多种河流近自然恢复措施及其生态作用，并以位于北京怀柔区的怀九河河道的综合整治为例，详细说明了各种恢复措施的具体操作，以期为其它河流的近自然恢复提供参考。     

基于土-水特征曲线的植物边坡抗剪强度研究

土-水特征曲线通常用于估计非饱和土壤的抗剪强度,但是由于植物根系的吸水作用和加筋效应,使得植物边坡的抗剪强度不能直接利用基于基质吸力的非饱和土抗剪强度计算公式进行计算.以裸露边坡和植被边坡为研究对象,采用张力计现场测试和室内剪切试验相结合的方法,拟合水土特征曲线关系.结果表明:(1)植物根系的植入有效地提高了边坡土体的...     

4种公路工程生态护坡类型的防治效果研究

生态护坡能有效地防治公路工程水土流失,在生境的重建及生态系统的恢复方面起到了明显作用。选择重庆市巴南区及南岸区4种典型的生态护坡类型——裸坡、菱形骨架植草护坡、乔木护坡和植草护坡进行了采样、监测,研究各种边坡土壤侵蚀强度、相对系数、土壤平均侵蚀模数、植被覆盖度、土壤组成成分等指标的变化规律。结果表明:(1)在4种生态护坡措施中,菱形骨架边坡的护坡效果最好,乔木护坡优于植草护坡,裸坡最差;(2)土壤中组成成分的变化不仅受土壤流失量的影响,而且植被本身也影响到土壤组成成分的增减;(3)植草护坡保持水土效果要略强于菱形骨架生态护坡,但在后期,其覆盖度增长不快,恢复效果差于菱形骨架护坡;(4)对植物生长的必要元素,菱形骨架生态护坡的流失量相对比较均衡。     

永定河典型生态护岸措施下坡面产流产沙试验研究

为实现永定河北京段沙质河道生态修复,通过野外径流小区放水冲刷试验,在3种放水流量(0.5,1.0,1.5 m~3/h)、坡度10°、5种护岸材料(生态袋、椰丝植生毯、三维土工网、松木桩、卵石)下分析不同生态护岸坡面的水动力学特性、产流产沙状况。结果表明:(1)3种放水流量下5种护岸材料布设坡面的平均流速均小于裸坡,5种护岸材料平均径流流速均表现为卵石松木桩三维土工网生态袋椰丝植生毯。5种生态护岸材料弗劳德数均小于1,雷诺数均小于500。(2)生态护岸措施有效减少产流,产流量随时间均呈对数显著增加,5种生态护岸材料平均径流拦截率表现为松木桩卵石三维土工网椰丝植生毯生态袋。(3)随放水流量的增大坡面产沙率增大,各生态护岸措施均能有效减少产沙量,各护岸措施的泥沙拦截效果随着放水流量增大显著降低。研究结果对永定河不同河段岸坡治理、生态护岸材料选择、永定河绿色廊道建设有重要意义,也对定量评价不同护岸材料下坡面的减水减沙效益提供参考。     

山东省招远市城东河河道近自然治理设计初探

城市的现代化建设对城市河道提出了更高的要求,传统的工程治理方法已不能满足城市河道多种功能的需要。在山东省招远市城东河河道治理的规划设计中,借鉴国外河道近自然治理的思想,针对城东河河道存在的问题,提出了河道近自然治理的原则,并从河流平面形态、河流垂直断面和护岸三个方面进行城市河道进行近自然治理设计。     

湿喷植被混凝土生态护坡技术在水渠边坡工程中的应用

[目的]验证湿喷植被混凝土生态护坡技术的先进性与实用性,为工程边坡生态防护提供参考。[方法]将湿喷植被混凝土生态护坡技术应用于湖北省鄂州市花马湖水系连通渠护坡工程,现场观测了护坡和水土保持效果、植物盖度、植株密度、植物平均高度以及物种多样性指标。[结果]湿喷植被混凝土生态护坡技术能促使边坡稳定。所用基材能较好地附着于坡面,未出现冲沟和滑塌,水土保持较好,成功解决了基材可喷射性和坡面附着性之间的根本矛盾;1个月后坡面整体植被覆盖率达到90%以上;缓坡区的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson优势度指数与陡坡区均较为接近,但与自然边坡存在差异;湿喷综合成本比干喷节约5%～15%。[结论]湿喷植被混凝土生态护坡技术作为干喷植被混凝土生态护坡技术的升级版,具备显著的先进性,能用于工程边坡的生态防护。     

京珠高速公路粤境南段边坡的生态防护

以京珠高速公路粤境南段终点路段边坡为例,分析了高速公路边坡的环境特点,系统介绍了该标段边坡的生态护坡形式及其施工技术,探讨生态护坡技术存在的问题。高速公路边坡一般生境条件比较恶劣,边坡高陡、土层浅薄、土壤肥力低下,常用锚杆挂网、浆砌片石等工程措施结合液压喷播、喷混植生和三维植被网等技术,对边坡实施生态防护。为了进一步推广应用生态护坡技术,必须加强技术的规范化,并重视乡土植物品种的应用。