高速公路边坡生态防护技术及发展趋势分析

该文详细阐述生态防护在高速公路工程建设中的重要性,主要通过植被的蓄水、保肥和固土功能来加固和保护边坡。这种防护作用主要体现在根系的力学效应和植被的水文效应2个方面。同时,深入探讨公路路基边坡生态防护技术及其机理,并试图将这些知识应用于提升生态防护技术手段。为实现此目标,结合多年野外工作实践经验,以公路边坡植物防护技术为研究对象,从多角度对边坡植树种草防护技术的发展和生态防护机理进行深入分析。

河套灌区根系层-深层土壤盐分动态及适宜控盐埋深

浅地下水埋深诱发的土壤次生盐碱化是干旱灌区面临的重要生态环境问题。为探讨河套灌区根系层-深层土壤盐分动态及适宜控盐埋深,该研究基于内蒙古河套灌区隆胜研究区68块灌溉农田连续2 a生育期初和生育期末0~1.80 m的土壤盐分、地下水埋深、地下水盐分的监测和作物种植类型的调查,分析了根系层-深层土壤盐分时空动态、季节性平衡机制、多个因素(如气象条件、地下水埋深、地下水矿化度、作物类型和生育期初土壤盐分等)间相互作用对生育期土壤盐分变化的影响,探明了土壤盐分对地下水年际和季节性埋深的响应。结果表明,根系层土壤盐分均在生育期积盐,休耕期脱盐;深层土壤盐分均在生育期脱盐,休耕期积盐。作物类型、生育期初(5月初)地下水埋深、生育期地下水埋深、地下水盐分及生育期初根系层土壤盐分均对生育期根系层土壤盐分变化有显著影响(P<0.05)。地下水状况与其他各因素的相互作用对生育期根系层土壤盐分变化的影响与水文年型有密切的关系。生育期初根系层土壤盐分随着地下水埋深的增大而指数减小,土壤盐分小于均值的取样点地下水埋深不小于1.60 m。当年均地下水埋深小于2.50 m,不同土层的盐分值和盐分降低速率随地下水埋深的增加而降低。在地下水埋深小于2.50 m的条件下,以概率分布法得出根系层土壤盐分中位数对应的年均适宜临界控盐地下水埋深为1.77 m,土壤盐分远大于中位数或均值的取样点的地下水埋深均小于该埋深。因此,从控盐角度考虑,建议该研究区地下水埋深生育期初应不小于1.60 m,年均地下水埋深应不小于1.77 m。研究结果可为河套灌区通过灌溉制度的设计和排水措施的合理布局控制地下水埋深提供理论依据。

干旱灌区土壤水分和盐分时间稳定性特征及其改进分组预测

干旱灌区土壤水分及盐分的时空变异性强,时间稳定点的判断对区域水盐监测评估及预测具有重要意义。然而,当前尚不清楚干旱灌区土壤水分和盐分时间稳定性特征及均值预测效果。为此,以内蒙古河套灌区隆胜研究区大量的水盐观测数据为基础,在分析区域土壤水盐时间稳定性特征及其差异的基础上,提出改进分组时间稳定性分析方法,并验证了其预测效果。结果表明,土壤水分含量越小,变异性越大,而土壤盐分均值越大,变异性越大。相应地,土壤盐分平均相对偏差(MRD)和平均相对偏差的标准差SDRD的关系完全不同于土壤水分,土壤盐分的MRD越小,SDRD也越小,并非MRD接近于0的点SDRD小。这导致用最小SDRD、最小时间稳定性指数ITS或者多个SDRD较小的相对时间稳定性点估算区域土壤水分均值取得较好的结果(R^(2)均超过0.96),而估算区域土壤盐分则有较大偏差(R^(2)为0.49—0.78)。将土壤水盐数据分成若干组,在组内分别进行时间稳定性分析,该改进时间稳定分析对区域土壤水分的预测效果并未提高,但大幅提高土壤盐分预测效果,R^(2)达到了0.90以上。以改进分组时间稳定性分析方法形成的土壤盐碱化长期监测点,兼顾了不同盐渍化水平盐分的变化过程,有利于了解不同盐渍化土壤在时间和空间上的演化过程。

近50年黄河中游流域水沙过程及对退耕的响应

为明确黄河中游地区水土流失综合治理、退耕还林(草)政策的水沙效应问题,选择黄河中游风沙-丘陵过渡区、典型丘陵区以及土石山林区5条典型流域,用降雨及面积对水文站实测径流量、输沙量数据进行处理,探讨了近50a来流域水沙及其关系的演变过程。结果表明:5条流域标准化年径流量、标准化年输沙量均表现出显著减少趋势,且两者发生跃变时间基本一致。时段频率上的河流输沙量减少程度较径流量大,零输沙天数逐时段增加。植被覆盖度低的风沙-黄土丘陵过渡区流域,较植被覆盖度高的土石山林区流域,径流量和输沙量年均变化斜率大,跃变时间早。5条流域汛期径流量和输沙量的关系表明,植被覆盖度低的风沙-黄土丘陵过渡区流域的输沙量分布域较植被覆盖度高的土石山林区流域大一个数量级,其产沙动力也最强。近50a来,5条流域的水沙动力系数均呈现逐时段降低趋势。20世纪70～80年代水土流失综合治理使5条流域水沙动力系数平均降低24.5%,1999年后的退耕还林(草)工程则使其平均降低70.6%。流域水沙拟合线性关系常数项绝对值,以及流域冲淤平衡时的径流量呈现随时段减小趋势,进一步说明水土流失治理及退耕还林(草)措施对流域水沙动力关系的削弱效应。

水土保持工程措施生态服务功能的物质量化分析

在中国土壤侵蚀严重的情况下,运用生态服务功能的相关理论可以正确评价水土保持措施的作用,并为合理的生态建设规划提供依据。文章在梳理国内外水土保持工程措施生态服务功能物质量研究进展的基础上,运用经济外部性理论、公共产品理论、生态环境价值、土壤学、土壤地理学、水土保持学、生态经济学的理论等基本理论为依据,根据《水土保持综合治理规划通则(GBT—15772—1995)》和《水土保持综合治理效益计算方法(GB/T—15774—1995)》,借鉴蓄水拦沙指标体系经济参数,对梯田(淤地坝)蓄水与保土量、梯田(淤地坝)减洪与减沙量的生态服务功能物质量进行计算,提出符合实际的解决办法,以期实现水土保持工作的良性发展,为我国水土保持决策部门提供科学的数据支撑。

拓扑优化方法在面板堆石坝分区设计中的应用

面板堆石坝因其经济、可靠、广泛适应性和环保等显著优点受到坝工界的欢迎,但面板坝尤其是高面板坝普遍存在面板断裂问题。故因面板断裂而造成的面板坝事故实例很多。面板断裂的主要原因之一是坝体内坝料分布不合理使得坝体与面板在自重与水压力作用下变形差异较大,因此,坝料在坝体内部的布局亦即坝料分区设计极为重要。该文以天生桥一级混凝土面板堆石坝为例,以坝体刚度最大为目标,根据坝料切线模量的差异,将坝料分为多种材料,建立材料集合,采用连续体拓扑优化方法优化出高面板坝坝料的布局方案,从而克服以往完全依赖经验给出的分区设计缺陷。另外,在优化分析中,以单元的材料号作为设计变量,同时基于准则法给出了设计变量的更新方案,即应变能密度大的单元须具有高模量材料。规避了传统梯度法或遗传算法无法解决离散设计变量数目庞大的困难。为确保算法稳定,本方法迭代过程中每次仅更新不超过5%的总单元数的材料号。结果表明,优化后的材料布局与传统分区存在明显差异:高模量材料分布在上游下侧、各种材料分布随模量依次自上游向下游变化、材料边界坡比均不低于1:0.8。与原设计相比,优化后的面板在水压力作用下变形小,分布均匀,有利于阻止面板发生断裂。从而证明该方法可为此类工程实践提供具有理论基础的参考设计。

试论我国北方旱地农业与持续发展

本文立足于21世纪可持续发展农业的发展趋势,在掌握大量第一手资料的基础上,对我国北方旱地农业进行了分区,研究了北方旱地农业的特点,宏观地分析和评价了我国传统旱作农业体系的历史性贡献和发展障碍,并就中国旱作农业的现代化和可持续发展以及完善和更新现行旱作农业体系等议题,提出了对策。

黄土丘陵区参与式生态环境现状及未来建设调查研究——以陕西省安塞县大南沟流域为例

采用参与式方法,就安塞县大南沟流域的土地利用、社会文化教育以及居民对生态环境建设的意见和建议等进行调查,然后以调查结果为基础,就不同退耕方案对农户收益影响进行预测和评价。参与式调查研究的主要内容有:1流域中不同类型土地利用方式的适宜性;2受欢迎的经济林树种序列和生态环境建设适宜树草种序列;3提高土壤肥力和防止土壤板结的施肥方法;4基于效益原则的水土保持措施评价;5生态环境建设方案(">25°退耕方案"和">15°退耕方案")以及将引起农户经济收入变化的预测和评价等。调查发现在生活出路上选择能力更大的农民有可能真正拥护退耕还林政策,政府部门在规划时应切实考虑该地是否具有改善经济结构的可能性,规避政策制定和实施过程中的盲目性。

黄土高原水土流失治理进展及其对策

黄土高原地区水土流失类型复杂,既有自然因素和人为因素,也有水力、风力、重力产生的变化。同时气候干旱、水资源缺乏成为植物生长和生态环境改善的最大障碍。在国家实施西部大开发的进程中,良好的生态环境成为生存与发展和建设小康社会的标志。无论从西部大开发的战略角度考虑,还是从退耕还林(草)政策实施8年以后,如何解决黄土高原地区人民群众衣食住行、经济发展问题及黄河减沙的角度来看,采取有效措施,加快该区的生态建设已势在必行。根据第十一个五年规划的建议,以生态恢复学和土壤侵蚀学的基本原理为指导,分析了黄土高原地区的重要性,探讨了黄土高原生态建设与经济发展的基本现状,因地制宜地提出了发展对策。

黄土水蚀风蚀交错区土地利用/覆被时空变化研究——以陕西省神木县六道沟流域为例

以陕西省神木县窟野河流域的六道沟为例,探讨利用景观格局数量指标计算法,并运用马尔可夫链转移矩阵研究不同时段土地利用/覆被的时空变化。其步骤如下:首先,数字化三期利用图,并在ARC/INFO下统一坐标系统;其次,遴选景观格局数量化指标;然后,在统计软件下计算各指标值;最后进行研究区域土地利用/覆被时间-空间变化的分析和讨论,得出土地利用/覆被经年经年变化趋势。其结果可为黄土高原水蚀风蚀区的土地资源合理利用、土地利用规划和控制水土流失等提供科学依据。

城市化对洪水的影响研究——以深圳市对深圳河设计洪水的影响为例

城市化作为影响洪水形成的下垫面条件的因素之一对洪水形成影响较大,通过对城市化影响洪水作用机理的分析得出,城市化使城市集水区天然调蓄能力减弱,汇流速度明显加快,径流系数也明显增大.城市化所及地区的产汇流过程发生显著变化.另外还以深圳城市化对深圳河设计洪水的影响为例计算得出'城市化'将加大深圳河流域坡面汇流及河槽汇流的速度,缩短汇流时间,加大洪峰流量.对于百年一遇洪水,干流各控制点汇流历时缩减15.4%～21.7%,相应洪峰流量增加11.8%～19.0%.

黄土高原地区淤地坝存在问题分析

黄土高原地区自建国以来共建淤地坝１ ．０ ×１０５ 余座，淤地３ ．８ ×１０５ ｈｍ ２ ，对黄土高原水土保持世界银行贷款项目区淤地坝的普查，充分证明了淤地坝在黄土高原水土保持上的作用以及经济和社会效益。但是，淤地坝建设与利用过程中仍存在种种问题，尤其表现在坝系规划布局不合理，病险坝多；设计标准偏低，易造成坝体破坏或垮坝；建坝施工质量差，工程不配套；坝体管理水平差，维护粗放；坝地利用率及经济效益偏低等５ 个方面。

新疆维吾尔自治区水土保持补偿费收费方法和标准

在开发建设和生产过程中造成水土保持设施损毁、功能丧失或降低的必须给予补偿,水土保持设施的功能是持续有效发挥的,在水土保持设施补偿费收费标准上应该考虑时间因素,加以区别对待。收费方法和标准制定是水土保持补偿收费政策的核心部分,其合理性和有效性直接关系到该政策具体实施的可行性。通过对新疆维吾尔自治区水土保持补偿费收费方法和标准的初步探讨,提出水土保持补偿费的征收对象、收费方式和补偿标准,为我国水土保持补偿分类试点及逐步推广、尽快建立水土保持生态补偿制度提供理论依据。

黄土高原沙地和沙漠区的土地沙漠化研究

由于人地关系不协调以及人类不合理经济活动和脆弱环境相互作用而造成土地生产力下降,土地资源丧失,最终使地表呈现沙漠化现象。沙漠化是荒漠化的主要类型之一,以风沙活动为主要标志,在全球范围内不断蔓延,影响日益严重,是当今世界上一个很重要的环境问题。本文首先在总结前人理论研究与科学实践成果的基础上,结合黄土高原地区实际情况划定了黄土高原沙地沙漠区范围,分析了沙漠化的成因,揭示了其发生发展的基本条件和内在决定因素——地表沙性物质基础和干旱多风的动力条件以及外在因素——人为因素,推断出该区沙漠化有加速发展以及有进一步由北向南推进的趋势;然后通过确定分区原则,构建指标体系,将黄土高原沙地沙漠区划分为内蒙古河套区、鄂尔多斯沙地区、黄土丘陵与沙地区,并对各区的土地利用及治理措施提出了相应的要求;最后展望了黄土高原沙地和沙漠区沙漠化治理的未来。

不同节水灌溉及覆盖方法对红富士苹果幼树生长发育的影响

针对陕西延安大面积栽培苹果而水资源又极为短缺的现状,对黄壤土2a生普通红富士苹果进行了连续3a的节水灌溉试验,以探索可操作性强的节水措施,结果表明,节水漫灌、沟灌、穴灌分别比生产对照省水50%、75%、95%,树干生长无大差异;覆盖对成花有显著促进作用。

草原环境灾害的类别和防御对策

草原不但是重要的牧业资源,而且对水土保持、生态平衡、气候调节、防风固沙、环境保护等工作影响深远。草原是各族广大农牧民的生活资料和生产资料,承载着畜牧业生产的重大责任与人民生活息息相关,因此保护草原资源,做好草原环境灾害防灾工作意义十分重大。通过对我国草原的基本概况、环境灾害类型及灾害成因进行分析,结果表明:造成草原灾害的类型主要有干旱灾害、大风灾害、生物灾害、"三化"灾害、大雪灾害、草场火灾等六类,灾害成因主要包括自然因素和人为因素两方面,其中过垦和超载是引起草原环境灾害的最主要人为因素;针对草原环境灾害类型和灾害成因,提出了防灾对策。

对河南省中部地区退耕还林(草)试点工作的建议——以河南省中牟县为例

河南省中部地区退耕还林(草)已经进行了3～4a,但中部由于本身的特殊的地理环境以及社会背景,无法照搬西部地区政策措施和实施办法。以地处黄河故道地区的河南省中牟县为例,通过对退耕还林(草)政策状况的农户调查结果分析,对中部地区退耕还林(草)的提出了5条建议。

人畜密集区水源保护的现状及建设对策研究——以渭南市尤河水源保护区为例

从20世纪70年代开始,渭南市的用水主要靠地下水供给,由于地下水过量集中开采,80年代已形成区域性的降落漏斗,且呈逐年不断扩大之势,使水资源的消耗与补给呈负均衡状态.90年代后,工业和城市需水量急剧增加而地下水不能继续开采,为了开辟新的替代水源,1998年渭南市政府提出建设尤河水源保护区.但目前尤河上游水源涵养功能不大,水量难以满足;中游水土流失严重,造成水库严重淤积;下游及水库周边地区人畜密集,水质难以保证.所以,必须开发上游南山支流水源涵养林的水源涵养功能,治理中游水土流失,杜绝下游水质污染,从水量和水质两个方面满足要求.

模拟径流条件下工程堆积体陡坡土壤侵蚀过程

工程建设过程中形成的堆积体具有独特的土壤组成及复杂的下垫面条件,堆积体表面土壤结构体缺失、土质松散、植物根系及有机质缺乏等,导致其土壤抗冲性极差,径流条件下堆积体陡坡坡面的土壤侵蚀过程亦表现出不同的特点,该文通过野外放水试验,对高速公路沿线典型堆积体陡坡(36°)在模拟径流冲刷条件下的土壤侵蚀过程进行了研究,结果表明,次径流过程中径流强度变化与放水强度及径流含沙量密切相关,三者之间呈多元线性相关;重力侵蚀对径流含沙量的变化具有重要影响,试验条件下重力作用的临界放水条件在20～25L/min之间;坡面产沙过程存在产沙量的突变、波动变化和稳定发展3个阶段;不同坡段产沙量的空间分布存在持续稳定减小和震荡式波动衰减2种变化形式;土壤剥蚀率与单宽流量呈线性关系,与时段产沙量及流宽呈幂函数关系;最后,时段产沙量与时段径流量呈幂函数关系,累积产沙量与累积径流量呈线性关系。