黄河下游典型河段滩岸崩退特性研究

黄河下游局部河段滩岸崩退频繁,严重危害堤防及滩区安全。通过对黄河下游开展现场观测,结合已有断面地形实测数据,描绘滩岸崩退全过程及特点,评估土体特性及近岸水沙条件对崩岸的影响。研究表明:滩岸崩退引起黄河下游河道展宽,且崩岸规模具有时空差异性,2006年和2018年汛期重点河段平滩河宽分别增加了57.03 m和7.83 m,代表性横断面单侧滩岸最大崩退宽度高达207.20 m。黄河下游土体压实程度低,抗冲能力差,加之土体抗剪强度随含水量增大呈反向变化,致使在汛期崩岸频发。“大流量-小含沙量”的水沙组合易于造成崩岸,而在大含沙量下因泥沙在近岸河床淤积而降低了崩岸发生规模。建议对重点区域滩岸进行长期监测,并加强生态友好型护岸系统建设。

基于植物柔韧性的土壤生物工程护岸材料选择

以北京市怀柔区怀九河为例,运用三点抗弯的方法,对金丝柳、旱柳、紫穗槐和荆条4种植物进行枝条抗弯实验,通过对植物枝条柔韧性的研究,筛选出适用于退化河岸带土壤生物工程生态修复的植物材料。结果表明:将植物的力学特性分析作为河岸带土壤生物工程植物材料的选择依据是一种可行的方法;弹性模量小、抗弯力大的植物是土壤生物工程施工中优先选择的植物材料。研究表明:抗弯力强度与植物直径呈显著正相关关系;荆条弹性模量最大且远高于其他3种植物,其次为紫穗槐;旱柳和金丝柳弹性模量差异不大;荆条的抗弯力最大,旱柳最小。因此从力学角度出发,在土壤生物工程植物材料筛选中,乔木树种优先选择金丝柳,其次为旱柳;灌木树种优选紫穗槐,荆条次之。

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。

松花江干流治理工程生态护坡覆土改良研究

为有效解决松花江干流堤防生态护坡覆土土源不足及土源质量差的问题,本研究选取工程现场剥离的表层稻田土和工程废弃的砂土、黏土为研究对象,依据3种土壤分析测定的理化特性,设计9种不同配比的改良土壤进行覆土改良试验研究,通过对改良土壤的颗粒组成、水分特征、养分状况以及盆栽试验植物生长状况的测定、调查和综合对比分析,处理M(50%稻田土+25%砂土+25%黏土)和处理O(50%稻田土+10%砂土+40%黏土)均可作为松花江干流堤防生态护坡适宜的覆土改良配比。此配比的改良土壤在保证护坡植被正常生长的前提下,能够减少腐殖土用量50%,充分利用现场废弃土,有效降低工程建设成本,对黑龙江省河流堤防生态护坡建设具有较强的实践指导意义和广泛推广应用价值。对于改良土壤中速效氮缺乏和有机质含量不高的问题,可通过坡面种植豆科绿肥植物和添加废弃水稻秸秆等方法加以补充和改善。

河道坡岸生态修复的土壤生物工程应用

土壤生物工程是一项利用存活植物构筑边坡,以实现河道坡岸稳定和生态修复等生态功能的集成工程技术.本文给出了我国第一个大规模采用土壤生物工程修复河道坡岸的工程实例,工程选取本土植被,采用活枝扦插、活枝柴笼和灌丛垫三种主要的土壤生物工程技术构筑河道边坡.考察了工程实施前后河道坡岸植物新生根生物量、植物多样性、土壤剪切力、土壤紧实度和土壤湿度等生态参数,结果表明,工程实施10个月后,与裸露坡岸相比,施加土壤生物工程技术的河道坡岸稳定性大大提高,土壤抗侵蚀能力增强,物种增加,生物栖息环境和人居环境得到改善.该工程及研究为上海市浦东新区河道整治和坡岸生态修复提供了示范,也为我国各类边坡的侵蚀控制和生态修复提供了新的工程技术和方法.

土壤生物工程在河道坡岸生态修复中的研究和应用

土壤生物工程是一项采用存活植物构筑边坡结构，以实现某些工程和生态功能的工程技术．可为河道（流）坡岸的稳定和生态修复提供有效的方法。本文简要地讨论了土壤生物工程的原理、基本种植技术和影响工程植物生长的因素：并给出了活枝扦插．活枝柴笼、灌丛垫以及土壤生物工程与传统结构方法和水生植物全（半）系列技术相结合的工程实例。介绍了我国第一个采用土壤生物工程修复河道坡岸的示范工程，对比了工程实施后河道坡岸5个月来的生境条件和生物多样性的变化。研究和示范工程表明，采用土壤生物工程方法可以稳定坡岸，改善坡岸的栖息地质量，修复河道的生态环境。土壤生物工程方法可以在我国各类岸（边）坡的生态修复中广泛运用。

温州市黑臭河道河岸土对磷的吸附特征

为科学的对城市黑臭河道河岸带进行改造，选取温州市典型黑臭河道河岸土作为试验土壤，研究了河岸带土壤对磷的吸附能力，并分别采用Langmuir、Freundlich等温吸附模型进行拟合，计算出土壤样品的Xm、K值和七、6值等，分析了pH，粘粒，有机质、有效磷等对磷吸附作用的影响，探讨了河岸带土壤对地表径流磷的截留阻控能力，提出了若干改造城市河岸带的建议。结果表明，供试土壤的磷吸附状况能很好地拟合Langmuir模型和Freundlich模型，运用模型推算出了供试土壤对磷的最大吸附量在226．8～390．6mg／kg；pH值与最大缓冲容量（MBC）．吸附强度因子Ⅳ呈显著性负相关（P〈0．05），因此提高pH值，并不能增加土壤对磷的贮存能力；物理粘粒含量跟最大缓冲容量（MBC）、吸附强度因子彤呈显著性正相关（P〈0．05），而最大吸附量托与土壤样品的物理性质相关性并不好，具体原因还需进一步研究。

三峡水库岸坡系统不同用地类型对土壤酶活性和土壤化学性质的影响

以三峡水库岸坡系统常见的5种不同土地利用类型(林地、草地、退耕地、耕地、消落带)为对象,研究不同用地类型下土壤酶活性、土壤化学性质及其二者之间的关系。结果表明:林地土壤的过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶的活性在所有用地类型中最低,这与耕地土壤中的蔗糖酶、蛋白酶活性最低形成鲜明对照。与之相反,退耕地土壤中的脲酶、蛋白酶活性最高,而草地中的蔗糖酶、碱性磷酸酶活性居于最高。相关性分析表明:土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性与全氮、速效氮、全磷、有机质含量以及pH值分别呈现极显著的正相关,但碱性磷酸酶活性与速效磷含量呈现出极显著的负相关。蔗糖酶和脲酶活性则与全氮、速效氮、速效磷、pH值也呈显著的相关性。脲酶与有机质含量之间、蛋白酶与全氮、速效氮、pH值之间均分别呈显著相关性。林地土壤的全氮、速效氮、全磷、速效磷含量在几种用地类型中居于最低,岸坡林地能够有效减少可能进入三峡库区水体的N,P含量。消落带土壤中的速效氮、速效磷以及全磷含量在所有用地类型中最高,消落带的人为耕作可能是加剧水库水体N,P元素富营养化的重要来源之一。建议在三峡库区进一步增加林地,限制在消落带进行耕作等农事活动。

三峡水库水位消退过程岸滩土壤呼吸特征

为了研究三峡水库水位消退过程岸滩土壤呼吸及植被化护岸对土壤碳排放影响,以库区澎溪河段岸滩土壤为研究对象,利用Yaxin—1102便携式光合蒸腾仪系统对库区水退过程中岸滩土壤的呼吸速率进行了测定,并同时测定了土壤呼吸测点的土壤温度(土层深度0、5和10 cm)、土壤含水量、土壤有机碳和p H等土壤环境因子。结果表明:水位消退过程中岸滩近水层土壤呼吸速率表现出明显的时间变化,呈单峰曲线,2月份出现峰值;常年非淹水区土壤呼吸速率变动大于近水层,其峰值晚于近水层1个月。研究发现,长时间淹水可降低土壤呼吸强度即有利于岸滩土壤固持CO_2;但退水时间越长,岸滩土壤呼吸强度增加,接近或高于常年非淹没区。研究表明,岸滩现有植被在护岸同时是否亦能保持土壤碳的低水平排放亟待给予深入探讨。

长江中下游河道崩岸机理中的河床边界条件

描述了长江中下游河床边界条件对于河道平面变形的影响,介绍了河岸抗冲性分类的研究成果,分析了河岸二元结构对于崩岸影响的2个特点:一是崩岸段河岸断面形态与近岸水流集中冲刷河床相关联;二是根据粘性土层的抗冲性揭示了崩岸过程从量变到质变的间歇性质。

人工河岸水土保持生物措施土壤持肥和固土效应分析

为了监测工程实施后生物措施对人工河岸的恢复效应,在浙江省选择典型河段海宁、慈溪、上虞和义乌市人工河岸采集土样,风干后进行土壤化学性质分析。结果表明:实施生物措施后,河岸土壤有机质都有所增加,分别为慈溪围垦河道11.716g/kg>上虞4.686g/kg>义乌2.724g/kg>慈溪平原河道1.205g/kg>海宁1.013g/kg;有效钾、全氮含量增幅不大;海宁和上虞地区全磷含量分别减少0.037g/kg,0.138g/kg;并且植物种植年限不同,土壤的持肥固土效应也不同,植物生长年限越长土壤的持肥固土效应越强。

江河崩岸问题研究综述

天然江河崩岸问题十分复杂,崩岸的发生条件及机理尚不清楚。通过回顾以往的研究工作及成果,将其归纳为4种学术观点,指出目前研究中存在的问题,如各种观点均不能完全解释崩岸成因及机理;崩岸类型区分不明,未形成理论模式;缺乏多学科联合的专题研究;缺乏崩岸实测资料等,指明了进一步研究崩岸成因和机理的方向。

河道植被驳岸筛选及其生态效应分析

为了筛选出护坡效果良好,且具有较好生态效益的河道植被,在模拟农村驳岸上种植马蹄金、美人蕉、杞柳3种植被,对其坡面界面伴生植物、节肢动物、土壤微生物的种群多样性和稳定性等进行生态效应研究。结果表明:除秋季伴生植物外,春秋2季3种植物的生物量,伴生植物和节肢动物的Shannon-Weiner指数和均匀度指数均为:马蹄金<美人蕉<杞柳;Simpson多样性指数:马蹄金>美人蕉>杞柳。且杞柳土壤微生物的细菌总数最多,达到7.7×108cfu/g土,硝化菌和反硝化菌达到3.2×106cfu/g土以上。秋季马蹄金被加拿大一枝黄花等伴生植物所取代。可见,杞柳驳岸是生态效应最佳的植被驳岸,其次是美人蕉驳岸,而马蹄金驳岸不适合作植被驳岸。

干湿交替对长江荆江段典型断面岸滩土体力学性能的影响

河道水位水文年内的动态变化使得河岸土体处于干湿交替的状态。为研究干湿交替对粘性岸滩土体力学性能及河岸稳定性的影响,以长江荆江段8个典型崩岸断面岸滩的粘性土体为研究对象。采用历史资料分析、实地勘察取样、室内土工试验、BSTEM模型模拟相结合的方法,分析了上、下荆江河岸土体组成及力学特性,并且定量研究了干湿交替条件下粘性岸滩土体力学性能的变化;运用BSTEM模型对荆61和北门口断面在2013水文年内的崩岸过程进行了模拟,并分析了干、湿条件下土体抗剪强度指标对河岸稳定性的影响。结果表明:随着土体含水率的增加,粘聚力先增大后减小,而内摩擦角呈指数关系减小,并得出含水率与粘聚力和内摩擦角的定量关系式;2个断面计算崩塌宽度与实际一致,误差分别为1.69%和3.74%;干湿交替情况下安全系数值主要受土体粘聚力值的影响,并分别得到了2个典型断面粘聚力和内摩擦角与安全系数的一元线性关系。这样已知河岸土体含水率时,就可以通过关系式计算得出土体的粘聚力和内摩擦角,从而得出安全系数,判断河岸稳定性。

河道植物护坡及水土流失观测

植物措施因其固土护坡、生态保护功能,被广泛应用于河道整治工程中。介绍了研究课题的试点工程及水土保持功能观测情况,总结了河道坡岸在植物措施实施各阶段的水土流失特点。对植物护坡的内涵及其水土保持功能的作用机理进行了初步分析,对几种能够用于河道坡岸水土流失观测的方法及适用条件进行了讨论,最后对利用植物措施治理河道研究做了展望。

根系参数对根土复合体抗剪力学特性的影响

河岸带土体的抗剪力学特性是评判河岸稳定的关键因素。为了研究黄河源区河岸带的根系参数对土体抗剪力学特性的影响,以华扁穗草为试验材料,通过开展不同根长和含根量的重塑根-土复合体直剪试验,分析根长和含根量对抗剪强度指标的影响。试验结果表明:植被根系能够显著提高土体的抗剪强度,当含根量从3%增至24%时,根长为2、4、6 cm的根-土复合体分别在含根量为15%、18%和21%时达到抗剪强度峰值,分别为23.78、21.44、21.75 kPa;根土复合体的黏聚力值较素土分别增加了19.2、16.9、17.2 kPa;根-土复合体内摩擦角的最大值对应的含根量分别为15%、12%和15%;当根-土复合体中含根量小于9%时,根长越长,根系增强土体黏聚力的效应越强。

MC模型与SSC模型在数值模拟中的对比分析

土体本构模型是工程数值计算的基础。针对某河堤公路工程,通过数值计算,对比分析了摩尔—库仑(M-C)模型与软土蠕变(SSC)模型的特点,计算结果表明:摩尔—库仑(M-C)模型与软土蠕变(SSC)计算结果基本一致,说明软土蠕变(SSC)模型比摩尔—库仑(M-C)模型更能反映出时间对计算结果的影响,更适用于对固结时间较长的土体。

鄂州航空港通渠河岸植物根系加固土体的机理

[目的]定量分析鄂州航空港通渠河岸草灌植物(狗牙根、香根草和紫橞槐)根系分布参数对土体的加固作用,为更好地评价植物根系固土效能提供理论依据。[方法]通过根钻取样法探究草灌根系分布参数在不同深度的变化规律;开展室内直剪试验和室外张力计测试分别研究了根系分布参数变化对抗剪强度指标和基质吸力的影响。[结果]①植物的根系分布总体上随着土体深度的增加而减少,灌木植物(紫橞槐)根系分布参数在深度为0-40 cm范围内是草本植物(香根草和狗牙根)的2.13~2.90倍。②灌木植物根-土复合体黏聚力明显大于草本植物,黏聚力与根长度密度(RLD)和根表面积密度(RSAD)满足多项式函数关系。③根系分布参数RLD和RSAD的黏聚力和基质吸力差异达到显著水平(p<0.05)。④灌木植物(紫橞槐)RLD和RSAD对土体基质吸力的增强作用存在最优含根密度。[结论]狗牙根、白三叶和紫橞槐根系均能显著发挥固土作用。由于根系分布、固土深度、固土方式等差异,三者的固土作用不同,可将三者结合种植,不仅有利于河岸边坡的稳定,也可提高土体的抗冲性。

两性磁化炭添加比例对河流沿岸土吸附Cu^2+的影响

将两性(十二烷基二甲基甜菜碱)修饰磁化炭分别以质量分数0、1%和2%加入嘉陵江流域(川渝段)内苍溪(CX)、南部(NB)、嘉陵(JL)和合川(HC)沿岸土中,考察各混合土样对Cu^2+的等温吸附和热力学特征。结果表明:混合土样对Cu^2+的最大吸附量为58.36 mmol/kg~366.85 mmol/kg,添加等量两性磁化炭时各混合土样对Cu^2+吸附量表现为JL>NB>CX>HC的趋势,且添加比越高吸附能力越强。各混合土样对Cu^2+的吸附为自发、吸热和熵增的反应过程,对Cu^2+的吸附量与温度和pH值均呈正相关关系。当离子强度为0.1 mol/L时,各混合土样(除HC外)对Cu^2+的吸附量最大。

含水率变化对荆江河岸黏性土体力学特性的影响

河岸土体的物理及力学特性是影响崩岸过程的主要因素之一。为研究土体含水率对荆江河岸土体力学特性的影响,于2017年对荆江8个典型崩岸断面进行调查取样,采用实测资料分析、室内土工试验和理论分析相结合的方法,全面地分析了荆江河岸土体组成及力学特性;并结合2016年实测数据定量研究了含水率对荆江河岸黏性土体抗剪强度指标的影响,以及含水率变化对河岸稳定性的影响。结果表明:荆江河岸为上部黏性土、下部非黏性土的二元结构;随含水率的增大,黏聚力先增大后减小,而内摩擦角持续减小;通常黏粒含量越大,其黏聚力峰值越大;含水率与抗剪强度指标存在定量关系;河岸在枯水期稳定性较高,在涨水期较为稳定,在洪水期和退水期稳定性较差。研究结果可供河岸崩岸治理工程技术人员参考。