暴雨条件下植被对黄土沟坡重力侵蚀的影响
发布时间：2021-03-07 09:18
研究植被对重力侵蚀的作用机理可为黄土高原水土保持规划提供依据。通过对坡度70°、坡高1.5 m的黄土沟坡裸地模型和根土复合模型（简称根土模型）的降雨模拟试验,对比分析暴雨条件下植被对沟坡重力侵蚀的影响。结果表明:植被对沟坡重力侵蚀总量的影响不显著,根土模型5次降雨后次降雨重力侵蚀量平均值仅较裸地模型减小12%。植被能够一定程度上促使沟坡雨后重力侵蚀的增长,根土模型雨后重力侵蚀总量占次降雨重力侵蚀总量的比例为12%,而裸地模型相应的比例仅为1%。沟坡植被对不同类型重力侵蚀的影响差异较大,相同下垫面地形条件下和同样的5次降雨后,根土模型发生的崩塌、滑坡、泥流总量较裸地模型分别变化了-72%,220%,-69%。植被对沟坡重力侵蚀的作用是多方面因素综合的结果,植被根系的"加筋"固结作用促使重力侵蚀量减少,但植被的自重和促进渗透作用又可加剧重力侵蚀,植被根系的根劈作用也可能加剧滑坡的发生。在易于发生泥流的沟坡带,植被措施可作为水土保持工程措施的重要补充。研究结果可为重力侵蚀机理分析和治理规划提供参考。
【文章来源】：水土保持学报. 2020,34(01)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
历次降雨中根土模型与裸地模型中各类 重力侵蚀的次降雨侵蚀总量对比
根土模型和裸地模型降雨过程中及雨后20 min的重力侵蚀量见图2。在侵蚀量最大的第2次降雨中,裸地模型和根土模型的重力侵蚀量分别为472.4×103,361.5×103 cm3,裸地模型重力侵蚀量较大;但在侵蚀量较大的第3次降雨中,裸地模型和根土模型的侵蚀量却分别为4.0×103,133.9×103 cm3,根土模型重力侵蚀量更大。总体来看,5场降雨后,裸地模型和根土模型降雨过程中及雨后20 min的次降雨重力侵蚀量总量分别为626.5×103,552.6×103 cm3,根土模型比裸地模型小12%。考虑到试验中模拟和观测误差,上述差异并不显著。如前所述:一方面,植被可能作为保护屏障,保护土壤免受重力侵蚀或其他土壤侵蚀的影响;另一方面,植被可能会加剧重力侵蚀[8]。根土模型缓坡上栽植的植被有效地改善了土壤的水文效应,提高了土壤入渗性能[9],并且植被对缓坡的坡面流有一定的阻滞作用[10],这也增加了雨水下渗,减缓了坡面流向沟坡的流量。如果陡坡上栽植的植物根系深入土层内部,则能够增加抗剪强度,稳定边坡,减小重力侵蚀[11-12]。但是,当植被根系长度没有到达重力侵蚀的滑动面的深度时,陡坡上植被的自重则会加剧重力侵蚀[13]。在试验中发现,陡坡上的植被往往随较大规模的崩滑体一起滑落到陡坡底部。本研究表明,植被布置对沟坡重力侵蚀的抑制或促进作用并不显著,说明在本试验条件下,植被对重力侵蚀的上述正、负2种作用基本接近。
沟坡重力侵蚀过程模拟试验于2016年8—10月在位于北京市顺义区的清华大学黄河研究中心试验基地进行,试验装置包括沟坡模型、降雨模拟装置及地貌观测装置3部分,见图1。裸地模型试验和根土模型试验在同一试验槽中进行,2组模型的下垫面地形、降雨条件完全一致,但后者在黄土沟坡的缓坡面和沟坡面上种植了植被。根据黄土沟坡的地貌特征设计概化坡面,下垫面的上部缓坡坡度为3°,下部沟坡坡度为70°,模型的平面投影长300 cm、宽250 cm。试验黄土采用物理、化学性质与原型黄土接近的李各庄基地附近黄土[5]。经率定,该黄土的干土体积质量为1.56×103 kg/m3。试验前,土样先经过1 cm孔径的筛,除去土样中的杂草、碎石和大颗粒,下垫面地形采用水平分层填土、手工拍实的方法构筑。根土模型是在裸地沟坡模型上,埋植黄土高原地区典型植被。以黄土高原沟坡段常见植物棣棠为例,研究植被对沟坡重力侵蚀的影响。试验用棣棠取自试验基地附近苗圃。植被单株平均株高42 cm、平均冠幅31 cm,根系平均埋深16 cm。植被分别布置于缓坡和沟坡上,其中沟坡上布置2排,其间距53 cm,且第1排距缓坡与沟坡交界处53 cm,每排埋设3棵,单颗间距100 cm;缓坡上布设3排植被,第1排植被距缓坡与沟坡交界处35 cm,随后每间隔60 cm布置1排,每排埋设3棵,单颗间距100 cm。
【参考文献】：
期刊论文
[1]正城滑坡滑带土抗剪强度参数试验研究[J]. 王晓娅,焦姗. 矿业研究与开发. 2018(10)
[2]子午岭林区浅层滑坡侵蚀与植被的关系——以富县“7·21”特大暴雨为例[J]. 韩勇,郑粉莉,徐锡蒙,盛贺伟. 生态学报. 2016(15)
[3]植物根-土复合体剪切试验及其力学模型研究现状与展望[J]. 赵玉娇,李华坦,刘昌义,胡夏嵩,李国荣,朱海丽. 中国水土保持. 2015(10)
[4]植被影响下坡面流阻力变化特征研究[J]. 肖培青,姚文艺,李莉,杨春霞. 泥沙研究. 2013(03)
[5]衡阳紫色土丘陵坡地不同植被恢复过程中土壤水文效应[J]. 陈璟,杨宁. 中国生态农业学报. 2013(05)
[6]实验地貌的动态观测装置[J]. 赵超,徐向舟,徐飞龙,王书芳. 中国水土保持科学. 2012(01)
[7]黄土高原沟壑区小型重力侵蚀影响因素分析[J]. 杨吉山,姚文艺,马三保,马胜平,申震洲. 水土保持研究. 2010(06)
[8]植被护坡功能分析[J]. 宋庆丰,黄小芸. 路基工程. 2010(01)
[9]建坝顺序对坝系拦沙效率影响的试验研究[J]. 徐向舟,张红武,许士国,王文龙. 北京林业大学学报. 2009(01)
[10]基于DEM的沟缘线和坡脚线提取方法研究[J]. 李小曼,王刚,李锐. 水土保持通报. 2008(01)
硕士论文
[1]土质浅层边坡的草本植物防护加固效应分析[D]. 姚成成.成都理工大学 2017
本文编号：3068806
【文章来源】：水土保持学报. 2020,34(01)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
历次降雨中根土模型与裸地模型中各类 重力侵蚀的次降雨侵蚀总量对比
根土模型和裸地模型降雨过程中及雨后20 min的重力侵蚀量见图2。在侵蚀量最大的第2次降雨中,裸地模型和根土模型的重力侵蚀量分别为472.4×103,361.5×103 cm3,裸地模型重力侵蚀量较大;但在侵蚀量较大的第3次降雨中,裸地模型和根土模型的侵蚀量却分别为4.0×103,133.9×103 cm3,根土模型重力侵蚀量更大。总体来看,5场降雨后,裸地模型和根土模型降雨过程中及雨后20 min的次降雨重力侵蚀量总量分别为626.5×103,552.6×103 cm3,根土模型比裸地模型小12%。考虑到试验中模拟和观测误差,上述差异并不显著。如前所述:一方面,植被可能作为保护屏障,保护土壤免受重力侵蚀或其他土壤侵蚀的影响;另一方面,植被可能会加剧重力侵蚀[8]。根土模型缓坡上栽植的植被有效地改善了土壤的水文效应,提高了土壤入渗性能[9],并且植被对缓坡的坡面流有一定的阻滞作用[10],这也增加了雨水下渗,减缓了坡面流向沟坡的流量。如果陡坡上栽植的植物根系深入土层内部,则能够增加抗剪强度,稳定边坡,减小重力侵蚀[11-12]。但是,当植被根系长度没有到达重力侵蚀的滑动面的深度时,陡坡上植被的自重则会加剧重力侵蚀[13]。在试验中发现,陡坡上的植被往往随较大规模的崩滑体一起滑落到陡坡底部。本研究表明,植被布置对沟坡重力侵蚀的抑制或促进作用并不显著,说明在本试验条件下,植被对重力侵蚀的上述正、负2种作用基本接近。
沟坡重力侵蚀过程模拟试验于2016年8—10月在位于北京市顺义区的清华大学黄河研究中心试验基地进行,试验装置包括沟坡模型、降雨模拟装置及地貌观测装置3部分,见图1。裸地模型试验和根土模型试验在同一试验槽中进行,2组模型的下垫面地形、降雨条件完全一致,但后者在黄土沟坡的缓坡面和沟坡面上种植了植被。根据黄土沟坡的地貌特征设计概化坡面,下垫面的上部缓坡坡度为3°,下部沟坡坡度为70°,模型的平面投影长300 cm、宽250 cm。试验黄土采用物理、化学性质与原型黄土接近的李各庄基地附近黄土[5]。经率定,该黄土的干土体积质量为1.56×103 kg/m3。试验前,土样先经过1 cm孔径的筛,除去土样中的杂草、碎石和大颗粒,下垫面地形采用水平分层填土、手工拍实的方法构筑。根土模型是在裸地沟坡模型上,埋植黄土高原地区典型植被。以黄土高原沟坡段常见植物棣棠为例,研究植被对沟坡重力侵蚀的影响。试验用棣棠取自试验基地附近苗圃。植被单株平均株高42 cm、平均冠幅31 cm,根系平均埋深16 cm。植被分别布置于缓坡和沟坡上,其中沟坡上布置2排,其间距53 cm,且第1排距缓坡与沟坡交界处53 cm,每排埋设3棵,单颗间距100 cm;缓坡上布设3排植被,第1排植被距缓坡与沟坡交界处35 cm,随后每间隔60 cm布置1排,每排埋设3棵,单颗间距100 cm。
【参考文献】：
期刊论文
[1]正城滑坡滑带土抗剪强度参数试验研究[J]. 王晓娅,焦姗. 矿业研究与开发. 2018(10)
[2]子午岭林区浅层滑坡侵蚀与植被的关系——以富县“7·21”特大暴雨为例[J]. 韩勇,郑粉莉,徐锡蒙,盛贺伟. 生态学报. 2016(15)
[3]植物根-土复合体剪切试验及其力学模型研究现状与展望[J]. 赵玉娇,李华坦,刘昌义,胡夏嵩,李国荣,朱海丽. 中国水土保持. 2015(10)
[4]植被影响下坡面流阻力变化特征研究[J]. 肖培青,姚文艺,李莉,杨春霞. 泥沙研究. 2013(03)
[5]衡阳紫色土丘陵坡地不同植被恢复过程中土壤水文效应[J]. 陈璟,杨宁. 中国生态农业学报. 2013(05)
[6]实验地貌的动态观测装置[J]. 赵超,徐向舟,徐飞龙,王书芳. 中国水土保持科学. 2012(01)
[7]黄土高原沟壑区小型重力侵蚀影响因素分析[J]. 杨吉山,姚文艺,马三保,马胜平,申震洲. 水土保持研究. 2010(06)
[8]植被护坡功能分析[J]. 宋庆丰,黄小芸. 路基工程. 2010(01)
[9]建坝顺序对坝系拦沙效率影响的试验研究[J]. 徐向舟,张红武,许士国,王文龙. 北京林业大学学报. 2009(01)
[10]基于DEM的沟缘线和坡脚线提取方法研究[J]. 李小曼,王刚,李锐. 水土保持通报. 2008(01)
硕士论文
[1]土质浅层边坡的草本植物防护加固效应分析[D]. 姚成成.成都理工大学 2017
本文编号：3068806
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