本文關(guān)鍵詞： 植物護(hù)岸 耐沖性 抗剪強(qiáng)度 根系特性 顆粒組成　出處：《沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：植物護(hù)岸是目前河道邊坡防護(hù)中廣泛采用的一種防護(hù)形式,其主要原理就是利用植物特有的根系、莖葉和土體之間的相互作用從而達(dá)到防護(hù)的實(shí)際作用。植物的莖葉不僅可以攔截雨水、抑制地表徑流從而減少水土的流失,而且還可以通過植物的光合作用和水文效應(yīng)來降低環(huán)境的污染,凈化空氣,給人以美觀的環(huán)境,令人身心愉悅;植物根系的吸水減壓效應(yīng)可以降低土體的孔隙水壓力,并且由于根系縱橫交錯(cuò),錯(cuò)綜盤結(jié)貫穿于土體中,起到加筋作用,提高土體的耐沖性。本次研究基于河道邊坡栽植高羊茅的情況下,對邊坡土體進(jìn)行沖刷試驗(yàn),通過沖刷深度這一指標(biāo)來衡量邊坡土體的耐沖性,沖刷深度是由于水流的流速較快,流量較大將土體中的土顆粒帶走而產(chǎn)生的現(xiàn)象,本次研究還通過對沖刷后土壤進(jìn)行顆粒分析試驗(yàn)、根系生物量測定以及對高羊茅根土復(fù)合體進(jìn)行室內(nèi)直接剪切試驗(yàn),研究土壤中根系與土壤之間的相互作用對土壤耐沖性的影響。試驗(yàn)以常用的護(hù)坡植物高羊茅作為研究對象,將高羊茅分為兩種不同的種植密度,四種不同植株高度分別為18cm,12cm,6cm,Ocm,進(jìn)行河道邊坡沖刷試驗(yàn)、直接剪切試驗(yàn)以及顆粒分析試驗(yàn)。主要試驗(yàn)內(nèi)容有:(1)對含有不同種植密度和不同植株高度的高羊茅根土復(fù)合體分別在相同的沖刷歷時(shí),五種不同的沖刷流量(11.63L/s、25.18L/s、33.47L/s、45.39L/s、55.37L/s)下,進(jìn)行邊坡植草沖刷試驗(yàn),通過測定沖刷深度這一指標(biāo)來反映高羊茅的種植密度和植株高度對土體耐沖性的影響作用;(2)在三種不同土層深度(0～5cm,5～10cm,10～15cm)下取不同種植密度的高羊茅根土復(fù)合體進(jìn)行室內(nèi)直接剪切試驗(yàn),測定在四種不同的垂直壓力(50kPa、l00kPa、150kPa、200kPa)下土壤的抗剪強(qiáng)度,得出高羊茅種植密度與土層深度對土壤抗剪強(qiáng)度的影響,進(jìn)而研究根系與土之間的相互作用;(3)通過DT-SCAN根系分析系統(tǒng),對剪切之后的土樣進(jìn)行根系的根長密度、根系平均直徑、根表面積、以及根系生物量等特性指標(biāo)測定,得出根系的生物特性指標(biāo)與土壤的粘聚力和內(nèi)摩擦角以及沖刷深度之間的相關(guān)關(guān)系,從而反應(yīng)出根系的特性指標(biāo)與土壤抵抗剪切破壞能力和土壤耐沖性之間的關(guān)系;(4)分別對沖刷后的素土、低密度高羊茅和高密度高羊茅土體進(jìn)行土顆粒分析試驗(yàn),測定三種情況下土壤中各粒徑土顆粒含量,繪制顆粒級配曲線,分析根系的存在對土壤顆粒組成影響作用,進(jìn)而反映根系其對土體的耐沖性影響作用;本文研究主要結(jié)論為:(1)邊坡土體的耐沖性與高羊茅的種植密度和植株高度呈正相關(guān)關(guān)系。種植密度一定的情況下,土體的沖刷深度隨著植株高度的增大而減小,植株高度為18cm時(shí)的沖刷深度比植株高度為0cm時(shí)的沖刷深度平均減少了 46%,植株高度越高,土體耐沖性越強(qiáng);植株高度一定的情況下,沖刷深度隨著植株種植密度的增大而減小,高密度情況下的沖刷深度比低密度情況下的沖刷深度平均減少了 52%,種植密度越大,土體耐沖性越強(qiáng)。(2)高羊茅根土復(fù)合體的抗剪強(qiáng)度與植物的種植密度和土層深度有關(guān),同一土層深度,植物的種植密度越大,根土復(fù)合體的粘聚力和內(nèi)摩擦角越大,即抗剪強(qiáng)度越強(qiáng),說明高羊茅的種植密度與土壤的抗剪強(qiáng)度成正相關(guān)關(guān)系;同一種植密度下,土層深度越深,根土復(fù)合體的粘聚力和內(nèi)摩擦角越小,即抗剪切能力越弱,說明土層深度與土壤抗剪強(qiáng)度成負(fù)相關(guān)關(guān)系。(3)根長密度、根系平均直徑、根系表面積以及根系生物量等生物特性指標(biāo)都與根土復(fù)合體的粘聚力、內(nèi)摩擦角以及沖刷深度呈一定的正相關(guān)關(guān)系,其中根長密度與土壤的粘聚力和內(nèi)摩擦角都呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系,關(guān)系式ρ=0.7894e1.5952C和ρ=3E-08e0.2475C,與沖刷深度呈線性關(guān)系,關(guān)系式ρ=-0.3024Z+23.953;根系平均直徑與土壤的粘聚力呈現(xiàn)線性關(guān)系,關(guān)系式D=0.0717C+0.3377,與土壤的內(nèi)摩擦角和沖刷深度呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系,關(guān)系式分別為D=0.0454e0.0629φ和D=90.757e-1.6938z;根系表面積與土壤的粘聚力、土壤的內(nèi)摩擦角和沖刷深度呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系p=9.9435e0.0959C和p=0.0013e00.1944C和p=24.189e-0.01a32C;根系生物量與土壤的粘聚力呈對數(shù)關(guān)系,關(guān)系式m=0.4136Ln(C)-0.5257,與土壤的內(nèi)摩擦角和沖刷深度呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系,關(guān)系式分別為m= 0.008e0.12φ和m=37.505e-2.2006z。(4)素土、低密度和高密度高羊茅土壤的土顆粒組成隨著流量的變化而變化,但是無論在哪種流量下,土顆粒粒徑在0.5～1.0mm和小于0.075mm的顆�？傎|(zhì)量占總量百分比相對較大,而土顆粒粒徑在大于2.0mm和0.1～0.25mm之間的顆粒總質(zhì)量占總量百分比相對較小。素土中小粒徑土顆粒的含量隨著流量的增大減少的速度比較快,而低密度高羊茅次之,高密度高羊茅土中小粒徑顆粒的含量減小的速度最慢。
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【學(xué)位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TV861

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本文編號(hào)：1466291