土质对植被混凝土理化性质及植物生长的影响

植被混凝土在裸露边坡生态修复中广泛应用,因土质类型不同,使得基材强度、保水性等差异较大,影响植物生长。不同土质的本质是土颗粒级配差异,砂粒与粗颗粒构成骨架,细颗粒填充黏结。以室内养护与室外盆栽相结合,探究土质(粉土质砂、低液限粉土、低液限黏土)对植被混凝土理化性质及黑麦草生长的影响。结果表明:渗透系数与大孔径和总孔隙率呈正相关,也与水泥水化有关;饱和含水率与总孔隙率及毛细孔隙率呈正相关;水分蒸发率与毛细孔隙率和含水率呈负相关:黏聚力与级配情况和水泥胶结有关;内摩擦角与粗颗粒呈正相关,与磨圆度和水泥水化有关;硝态氮含量和硝态氮淋失率与毛细孔隙和基材紧实情况有关;铵态氮含量和铵态氮淋失率与毛细孔隙和黏粒含量有关。利用偏光显微镜从细观结构角度阐释不同土质影响植被混凝土宏观特征的原因,综合以上指标分析及实践经验,得出粉土质砂配制的植被混凝土更有利植物生长,各项指标均在可接受范围内。

酸性条件下干湿循环对黄棕壤崩解性能的影响

明确酸性条件下干湿循环对土壤崩解性能影响,对变化环境下水土保持及生态环境治理具有重要指导意义。为研究酸雨与干湿循环及其共同作用对黄棕壤崩解性能的影响,设置4种酸性程度(pH=3、pH=4、pH=5和pH=7)和8种干湿循环次数(0、1、2、3、4、5、10和15次)对土样进行预处理后开展崩解试验,对比分析酸性条件下干湿循环对黄棕壤密度、崩解稳定时间和崩解指数的影响。结果表明:1)黄棕壤密度随着干湿循环次数和溶液酸性的增加均呈现先增加后趋于稳定的变化趋势。溶液酸性越强,对土壤结构的破坏越强烈,土壤的密度增加就越快。但随着干湿循环次数的增加,溶液酸性对土壤密度的影响趋于稳定。2)黄棕壤的崩解过程曲线呈现出典型的“S型”,可分为缓慢崩解阶段、指数崩解阶段和崩解完成阶段。3)在经历15次酸性条件下干湿循环后,崩解稳定时间延长接近1倍,最大崩解指数下降接近30%。最大崩解指数随着干湿循环次数的增加先增加后逐渐减小,随溶液酸性的增强先减少后增加。4)酸性环境的土壤干湿循环对黄棕壤的密度和崩解性能具有显著影响,其中干湿循环作用影响更大。因此,酸性条件下干湿循环显著影响黄棕壤崩解性能。

恢复生态学理论在水电工程扰动区边坡生态修复中的应用

随着我国水电工程的兴建,出现了大量由于施工开挖而产生的裸露边坡,极大地改变了区域生态环境。针对水电工程扰动区边坡的特点和恢复目标,从6个方面总结了水电工程对生态环境的影响,并从恢复生态学理论出发,以向家坝水电工程扰动区2个具有代表性的边坡生态修复工程为例,阐述了恢复生态学理论在水电工程扰动区边坡生态修复中的应用。结果表明:采用2种边坡生态修复技术对边坡样地实施了生态修复并采取了调控措施后,生态景观效应明显,较好地实现了边坡治理的目的,为水电工程扰动区边坡生态修复提供了有价值的参考。

松辽盆地南部德惠断陷下白垩统营城组碎屑岩储层成岩作用及成岩相

松辽盆地德惠断陷下白垩统营城组地层埋藏深度较大、成岩作用与非均质性强,致密化程度高,勘探风险大。采用普通薄片、铸体薄片、扫描电镜、X线衍射等测试分析方法,分析碎屑岩储层的岩石学特征、物性和成岩作用,根据影响储层物性的主控成岩作用类型和物性特征,结合沉积相(微相)划分成岩相。结果表明:德惠断陷营城组碎屑岩储层主要经历机械压实作用,硅质、碳酸盐(方解石)、黏土矿物和浊沸石胶结作用,以及长石和岩屑溶蚀作用。营城组碎屑岩储层成岩相划分为3种类型:压实致密相、碳酸盐胶结相、不稳定矿物溶蚀相。其中不稳定矿物溶蚀相含气性最好,广泛分布在水下分支河道和水上分支河道微相砂体中,属于建设性成岩相。压实致密相和碳酸盐胶结相导致储层致密,属于不利于储层发育的成岩相。研究结果可为研究区储层分类和评价提供依据。

多花木蓝根-土复合体抗剪强度试验研究

为最大程度地提高边坡稳定性,选用多花木蓝和紫色土的根－土复合体为研究对象,设置了60 cm3含根量分别为0.0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8g共9个梯度对多花木蓝根－土复合体进行了直剪试验.结果表明：多花木蓝根－土复合体服从摩尔-库伦强度破坏准则,且含根试样的抗剪强度均大于无根系试样,说明根系的加入增加了土体的抗剪切强度;在法向应力不变的情况下,根－土复合体的抗剪强度随着试样含根量的增加而呈现先增大后减小的趋势;在60 cm3含根量为0.3～0.5 g的区间内存在一最优值,使得多花木蓝根－土复合体的抗剪强度出现最大值.通过试验研究,探讨了不同含根量对土体抗剪强度的影响,对三峡库区紫色土稳定性维持以及库区边坡生态修复工程提供了一定的参考.

基于层次分析法的生态防护基材土壤质量评价

根据生态防护基材的特点,从物理性质、化学性质、生物性质3方面出发,建立了生态防护基材土壤质量评价指标体系,采用层次分析法确定了指标体系中各指标的权重。选择4个已完工的采用植被混凝土生态防护技术治理的边坡样地作为研究对象,运用该评价体系对各个边坡样地进行综合评价。评价结果,符合边坡样地的现场调查和坡面实际情况,表明所构建的生态防护基材土壤质量指标体系具有较好的实用价值。

系统工程原理在边坡生态防护工程中的应用

从系统工程的基本概念和原理出发,分析了边坡生态防护工程实际上是多学科相互交叉融合的结果,是一个典型的系统工程。以贵州光照电站岩石边坡生态修复工程为例,阐述了系统工程原理在边坡生态防护工程中的应用,该边坡经植被混凝土生态防护技术治理后,生态效应明显,实现了边坡治理的目的,这表明系统工程原理对边坡生态防护工程有着良好的适用性。

香根草植物篱对三峡库区坡地紫色土侵蚀的影响

紫色土坡地是三峡库区水土流失的主要来源,严重影响着三峡工程的运行安全。植物篱是三峡库区坡地的重要水土保持措施之一,具有明显的减流减沙效益,然而植物篱地上及地下部分对坡面侵蚀的影响尚不明确。为此,该研究通过设置2个坡度(15°和25°)、2个降雨强度(60和120mm/h)和3个坡面条件(裸坡对照、植物篱和仅有植物篱根系),开展人工降雨试验,分析各试验条件下初始产流时间、径流量和侵蚀量的变化特征。结果表明:植物篱、地下部分和地上部分的平均减沙效益分别为75.59%、29.45%、46.13%,是对应的平均减流效益的4.79、4.60、4.92倍;地上部分和地下部分延缓初始产流时间、减流和减沙平均贡献率分别为48.28%和51.72%、62.25%和37.75%、60.44%和39.56%,表明植物篱对减沙作用更明显,且地上部分对产流产沙的影响大于其地下部分。以上结果加深了香根草植物篱对坡地侵蚀过程影响的理解,可为三峡库区紫色土坡地水土流失防治提供科学依据。

2000年以来长江流域水沙情势变化及成因分析

基于长江干流屏山、朱沱、寸滩、宜昌、汉口、大通6个水文站的实测水沙资料,采用线性回归、Mann-Kendall趋势分析和突变检验、Sen’s估计以及累积距平法,分析长江干流2001—2018年径流输沙年际、年内变化趋势及其成因。结果表明:2000年以来长江干流各水文站年输沙量较2000年前显著降低,降幅高于56%;年径流量下降不明显,降幅低于8%;输沙量变异程度高于径流量变异程度。2001—2018年,长江流域平均月径流量为718108 m^3,平均月输沙量为1247104 t,且主要分布在6—9月。趋势分析显示,年降雨量和径流量变化趋势不明显,年输沙量呈极显著减小趋势,其中屏山、朱沱、寸滩站分别在2010年和2012年左右发生突变,宜昌、汉口、大通站在2005年发生突变;屏山站月径流量无明显变化趋势,大通站1月径流量显著增加,其他4个水文站均在1—4月呈显著增加趋势;各水文站月输沙量主要在6—10月呈显著减少趋势。水利工程和水土保持生态环境建设等人类活动是长江流域输沙减少的主要原因。

利用稀土元素示踪三峡库区小流域模型泥沙来源

通过建立三峡库区小流域模型,实施降雨强度分别为60,90,120mm/h的3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过程进行定量研究。结果表明:3场降雨中,小流域不同地貌部位侵蚀量随着降雨的持续均呈现不同规律的波动性变化。而在土壤侵蚀量的贡献率方面,除Ⅵ区呈现先急剧减小后趋于稳定及V区呈现增加后减小的趋势外,其他各区均呈现稳定增长并趋于稳定。总体来看,沟道系统的侵蚀贡献率均大于坡面系统,并呈现沟道系统贡献率逐渐减小,坡面系统贡献率逐渐增加的趋势。3场降雨试验的实测土壤侵蚀量与示踪计算土壤侵蚀量对比,证明示踪结果具有一定准确性。

土壤原始颗粒对不同破碎机制下团聚体稳定性的影响

土壤团聚体是土壤结构的基本单元,其稳定性是描述土壤抵抗外力破坏作用的重要指标。目前常用的团聚体测定方法很少考虑到土壤原始颗粒对其不同破碎机制下稳定性的影响。以两种不同质地团聚体特征差异明显的壤质砂土和砂质黏壤土为研究对象,对土壤全样进行快速湿润(FW)、预湿润后震荡(WS)以及慢速湿润(SW)三种处理方式预处理以研究团聚体不同破碎机制,同时考虑将各粒级团聚体中的土壤原始颗粒剥离出来,消除土壤原始颗粒对各粒级团聚体含量结果的影响,研究土壤原始颗粒对不同破碎机制下团聚体稳定性的影响。结果表明:两种土壤在不同处理方式下,各粒级土壤含量存在较大差异,砂质黏壤土在三种处理模式下平均质量直径(MWD)均显著大于壤质砂土,两种土壤MWD均呈现MWDfw<MWDws<MWDsw的大小顺序,两种土壤团聚体破坏均是团聚体快速湿润时孔隙内部封闭的空气压力作用为主,其次是机械扰动作用,黏粒膨胀作用影响最小。土壤原始颗粒对各粒级团聚体的影响程度受到土壤类型和破碎机制影响,土壤原始颗粒对壤质砂土影响较大,对砂质黏壤土的影响相对较小。分散前的团聚体(>0.05 mm)占总土壤的百分比(AR)值难以正确反映土壤团聚体稳定性,消除土壤原始颗粒影响后,AR能够较好体现土壤团聚体稳定性。消除土壤原始颗粒影响前后的AR比值表明土壤原始颗粒对壤质砂土的影响远远大于对砂质黏壤土的影响。

植被混凝土基材微生物活性对不同水泥含量的响应

以常用护坡草本生长下的植被混凝土基材作为研究对象,选择脲酶、转化酶、碱性磷酸酶、微生物量碳、微生物量氮做为因子,对样地土壤生物活性指数(SBAI)做了综合计算,研究了不同水泥含量对植被混凝土基材生物活性的影响。结果表明,水泥的添加会降低基材生物活性,低水泥浓度样地土壤生物活性指数相对较高;相同水泥含量梯度下,对照样地比狗牙根样地、紫花苜蓿样地的土壤生物活性指数低。植物在一定程度上能够改善土壤生物的活性水平。

向家坝工程扰动区不同类型边坡土壤不同形态磷的分布

对向家坝工程扰动区不同类型边坡土壤磷元素形态分布特征进行了研究.结果表明,向家坝工程扰动区不同类型边坡土壤中全磷、有机磷和速效磷含量较高,无机磷含量较低.7种不同类型边坡土壤中,总无机磷含量为154.4～993.0 mg/kg,占全磷的22.6％～47.1％.随着全磷含量的逐渐增加,各形态无机磷、有机磷、水溶性磷和Al-P占全磷的比例逐渐增加,而O-P、Ca-P占全磷的比例随着全磷的增加而减少.各无机磷形态分布情况为,水溶性磷和Al-P以植被混凝土基材最高;O-P的含量以天然次生林最高;Ca-P的含量以客土喷播最高.对各形态无机磷与速效磷相关性分析表明,只有水溶性磷和Al-P与速效磷呈极显著正相关.各形态无机磷之间,只有水溶性磷与Al-P之间存在极显著相关性,其余各形态无机磷之间相关性均不显著.7种类型边坡土壤的土壤磷素活化系数（PAC）均大于2.0％,说明土壤中的全磷易转化为速效磷,以供当地植被生长的需要.

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60,90,120mm/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。

三维激光扫描仪在坡面土壤侵蚀研究中的应用

采用人工模拟降雨,在20°的坡面土槽上进行了3场降雨强度为60,90和105mm/h的降雨。通过使用三维激光扫描仪对每场降雨前后的坡面形态进行扫描,定量分析坡面土壤侵蚀量。结果表明,径流量及侵蚀量随着降雨强度的增加而增加,而且降雨强度增加对侵蚀量的影响大于对径流量的影响。使用三维激光扫描仪在降雨前后对坡面进行扫描,所得计算侵蚀量误差较小。3次计算误差分别为0.872%,9.349%和4.495%,计算误差均在10%以内。使用该仪器同时能够很直观地观察坡面侵蚀部位及破碎情况。使用三维激光扫描仪能够快速、精确地计算出坡面侵蚀体积及侵蚀量,同时能够很直观地观测到侵蚀的空间分布。

玛尔挡水电站导流洞进口边坡三维极限平衡稳定性分析

针对高陡边坡的稳定性问题,以黄河玛尔挡水电站导流洞进口边坡中的随机块体为例,基于统计原理,采用三维极限平衡法对边坡岩体中的随机块体进行搜索,并对块体高度进行敏感性分析,得到块体在天然、暴雨和地震三种工况下的安全稳定系数,并对危险块体进行预应力锚索加固模拟,得到所需施加的锚固力。计算结果给出了导流洞进口边坡中可能存在块体的特征、规模及稳定性,以此提出危险块体加固建议,对实际工程的加固设计具有较大的参考价值。

生态护坡工程造价控制与管理

随着我国公路、铁路及水利水电工程等基础设施建设进程的不断加快,对于由此导致的大量裸露边坡的治理工作也越来越受到重视.国家投入了大量的资金进行生态护坡技术的研究和应用,但在生态护坡工程实施过程中相应的造价控制及管理研究却严重滞后.结合生态护坡工程的特点,对各个阶段的造价控制进行了分析,同时对造价的科学管理以及未来展望进行了探讨,并对梨园水电站Ⅰ期绿化工程造价管理进行了分析,以期为生态护坡工程的造价控制及管理的研究实践提供参考.

金川水电站导流洞进口边坡稳定性分析

金川导流洞进口边坡地质条件较为复杂,有多组断层及裂隙发育,开挖后形成高陡边坡,边坡稳定问题较为突出。首先以有限元软件ADINA为平台,对预应力锚索、锁口锚索以及锚筋桩进行敏感性计算,做出锚固措施的优化分析;然后使用有限差分软件FLAC3D建立开挖锚固完成后的三维边坡模型,计算了边坡在天然、开挖、加固等5种工况下的边坡安全稳定状况。计算结果论证了锚固方案的合理性,揭示边坡在不同工况中可能发生失稳的部位,对工程建设具有一定指导意义。

微生物诱导碳酸钙沉淀影响因素研究进展分析

近年来,微生物诱导碳酸钙沉淀(microbial induced calcite precipitation,MICP)技术由于其对环境友好,无噪音,成本低廉等优点广受关注.MICP技术实质是诱导微生物在土体间隙间生成碳酸钙沉淀,进行胶结与加固土体,从而提高土体的力学强度.但是MICP技术在实际操作中会受到众多影响因素的限制与约束.基于文献资料,系统总结了钙离子源、温度、pH、胶结液浓度、营养液浓度、土颗粒大小、菌液注射方式等关键因素对MICP技术的影响,并阐述了这些影响因素的研究不足之处和未来发展方向.主要得到了以下几点结论:不同的钙源、土颗粒大小以及菌液注射方式会产生不同的处理结果;随着温度以及pH增长,固化效果先升高后减低,不同胶结液浓度以及营养液浓度影响效果不同,会达到一个最适区间;在土体中加入一定量的纤维可以增强土体的力学性能,改良固化效果.从实际应用角度上,MICP技术在加固土体、减少入渗、岩体及文物修复、防风固沙、减少河岸侵蚀、除重金属、混凝土裂纹修复、再生骨料强化等方面有着非常广阔的应用前景,对此技术深入研究具有重要意义.

冻融循环作用下植被混凝土团聚结构变化对养分固持能力的影响

植被混凝土生态修复技术是当前国内用于裸露陡边坡植被恢复的典型技术之一,具备肥力持续供给能力是植被混凝土有别于其他建筑材料的基本属性。冻融循环作用下物理结构剧变导致养分固持能力减弱是限制植被混凝土在高寒地区应用的关键因素,但养分固持能力变化的深层原因尚不清楚。通过控制性试验,以初始含水率和冻融循环频次为变量,测定了植被混凝土水稳性团聚体粒径分布、团聚特征参数、主要养分含量及其淋溶流失率的变化规律。结果表明:随初始含水率提高,植被混凝土中水稳性微团聚体向大团聚体转化,尤其以≥1~2mm粒组增幅最多,团聚特征参数变化也反映出团聚体稳定性随之提高;冻融循环导致水稳性团聚体平均粒径不断减小,但会随冻融频次增长逐步趋于稳定。初始含水率的提高促使各养分含量略有增加;冻融循环作用下有机质、铵态氮、有效磷、速效钾含量仍有增长,但硝态氮含量不断降低。同时,冻融循环还会导致各养分淋溶流失率不断增大,最大增幅可超过90%,并随冻融频次增长趋于稳定。这说明冻融循环对养分固持能力的影响会逐步减弱,而且侧面反映出团聚结构与养分固持能力间存在紧密联系。Pearson相关性分析进一步表明,团聚特征参数与各养分淋溶流失率均达到显著相关水平,综合考虑显著性水平与相关性系数绝对值,认为团聚特征参数中几何平均直径与各养分淋失率相关程度最高,最适合用于表征植被混凝土的养分固持能力。上述研究结果证实,冻融循环作用下团聚效应减弱是导致植被混凝土养分固持能力降低的深层原因。