[1]穆奎,潘伟良,王利彬,等.生态河道植物护坡工程技术研究现状与展望[J].水利与建筑工程学报,2022,(03):206-216.[doi:10.3969/j.issn.1672-1144.2022.03.031]
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生态河道植物护坡工程技术研究现状与展望()
《水利与建筑工程学报》[ISSN:1672-1144/CN:61-1404/TV]
- 卷:
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- 期数:
-
2022年03期
- 页码:
-
206-216
- 栏目:
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- 出版日期:
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2022-05-30
文章信息/Info
- 作者:
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穆奎1; 潘伟良2; 王利彬3; 李婷1; 陈雅雯1; 丁奠元1
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1.扬州大学水利科学与工程学院,江苏扬州225009;2.常州市水利局,江苏常州213022;3.临沂市水文中心,山东临沂276000
- 关键词:
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植物搭配; 根土复合体; 生态功能; 水文效应
- 分类号:
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TV213.4
- DOI:
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10.3969/j.issn.1672-1144.2022.03.031
- 摘要:
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文章分析了植物护坡工程技术的发展现状,探讨了植物护坡工程技术的未来发展前景,旨在为生态河道的建设和理论发展提供参考。水利工程对植物护坡工程在稳定性、耐冲性、植物搭配和后期管护等方面具有一定特殊要求。当前护坡植物的选择主要包括当地优势草种比选、力学试验比选、模型模拟比选和借鉴已有工程等方式。植物护坡作用机理研究主要集中在植物固土护坡的根系力学效应和植物水文效应两个方面;植物护坡工程的评价过程往往掺杂主观因素,尚未出现统一的评价方法和评价模型。将来河道植物护坡工程技术可在工程特性、植物优选、护坡土壤改良与修复、生态效益量化和可持续性评价等多方面进一步探究,在新技术和新材料方面亟需取得突破。
参考文献/References:
[1] 张劢捷,杨文琦,周 成,等.植被联合植筋带护坡水力特性模型试验[J].水利水运工程学报,2021(3):136-143.
[2] LoadesKW,BengoughAG,BransbyMF,etal.Plant-ingdensityinfluenceonfibrousrootreinforcementofsoils[J].EcologicalEngineering,2009,36(3):276-284.
[3] 孟 飞.河道植物护岸耐冲性研究[D].沈阳:沈阳农业大学,2017.
[4] 王 乐.中新天津生态城河岸带植物配置设计研究与评价[D].北京:北京林业大学,2015.
[5] 夏继红,严忠民.国内外城市河道生态型护岸研究现状及发展趋势[J].中国水土保持,2004(3):24-25.
[6] 嵇晓雷.基于植被根系分布形态的生态边坡稳定性研究[D].南京:南京林业大学,2013.
[7] 汪德诚.庄墓河河道岸坡生态防护技术研究[D].合肥:合肥学院,2020.
[8] 乔 娜,余芹芹,胡夏嵩,等.植物对土壤加强作用及其生态护坡研究综述[J].人民黄河,2011,33(7):106-109,143.
[9] SuLJ,HuBL,XieQJ,etal.Experimentalandtheo-reticalstudyofmechanicalpropertiesofroot-soilinterfaceforslopeprotection[J].JournalofMountainScience,2020,17(11):2784-2795.
[10] 李云鹏,陈建业,陈学平,等.五种护坡草本植物根系固土效果研究[J].中国水土保持,2021(1):41-45,5.
[11] ZhouYY,WangXM.Mesomechanicscharacteristicsofsoilreinforcementbyplantroots[J].BulletinofEngi-neeringGeologyandtheEnvironment,2019,78(5):3719-3728.
[12] MakkonenK,HelmisaariHS.Assessingfine-rootbio-massandproductioninaScotspinestand-comparisonofsoilcoreandrootingrowthcoremethods[J].PlantandSoil,1999,210(1):43-50.
[13] 张兴玲,胡夏嵩.青藏高原东北部黄土区草本植物根系加筋土的抗剪特性[J].水土保持通报,2013,33(4):185-188.
[14] StokesA,DouglasGB,FourcaudT,etal.Ecologicalmitigationofhillslopeinstability:tenkeyissuesfacingresearchersandpractitioners[J].PlantandSoil,2014,377:1-23.https://link.springer.com/content/pdf/10.1007%2Fs11104-014-2044-6.pdf.
[15] 刘 颖,贺静雯,余 杭,等.干热河谷优势灌木细根,粗根与叶片养分(C,N,P)含量及化学计量比[J].山地学报,2020,38(5):668-678.
[16] LuB,QianJ,HuJ,etal.Theroleoffinerootmor-phologyinnitrogenuptakebyriparianplants.[J].PlantSoil,2022,472(1):527-542.
[17] WuTH,MckinnellIiiW P,SwanstonDN.StrengthoftreerootsandlandslidesonPrinceofWalesIsland,Alaska[J].CanadianGeotechnicalJournal,1979,16(1):19-33.
[18] WaldronLJ.Theshearresistanceofroot-permeatedhomogeneousandstratifiedsoil[J].SoilScienceSocietyofAmericaJournal,1977,41(5):843-849.
[19] PollenN,SimonA.Estimatingthemechanicaleffectsofriparianvegetationonstreambankstabilityusingafiberbundlemodel[J].WaterResourcesResearch,2005,41(7):226-244.
[20] SchwarzM,CohenD,OrD.Root-soilmechanicalin-teractionsduringpulloutandfailureofrootbundles[J].JournalofGeophysicalResearch:EarthSurface,2010,115(F4):1-19.
[21] RadiE,LanzoniL,SorziaA.Analyticalmodellingofthepulloutbehaviorofsyntheticfibrestreatedwithnano-silica[J].ProcediaEngineering,2015,109:525-532.
[22] LiY,BielakJ,HeggerJ,etal.Anincrementalinverseanalysisprocedureforidentificationofbond-sliplawsincompositesappliedtotextilereinforcedconcrete[J].CompositesPartB,2018,137:111-122.
[23] 王莉茹,康永祥,巫翠华,等.黄土高原陡坡土坎植被根-土复合体抗剪强度研究[J].西北林学院学报,2021,36(2):17-23.
[24] YaBL,XiaSH,DongM Y,etal.Influenceoftherootsofmixed-plantingspeciesontheshearstrengthofsalineloesssoil[J].JournalofMountainScience,2021,18(3):806-818.
[25] VeylonG,GhestemM,StokesA,etal.Quantificationofmechanicalandhydriccomponentsofsoilreinforce-mentbyplantroots[J].CanadianGeotechnicalJournal,2015,52(11):1839-1849.
[26] 薛 杨,赵洋毅,段 旭,等.磨盘山4种典型护坡植物根系特征及其对土壤含水率的影响[J].福建农林大学学报(自然科学版),2019,48(4):501-509.
[27] 李 帅,赵国靖,徐伟洲,等.白羊草根系形态特征对土壤水分阶段变化的响应[J].草业学报,2016,25(2):169-177.
[28] 刘 俊.植物根系分布对边坡稳定性的影响[J].人民珠江,2020,41(4):140-145.
[29] 李紫娟,夏振尧,张 伦,等.根系及裂隙角度对基材原位剪切特性的影响[J].水土保持通报,2021,42(2):51-57.
[30] AbdelouhabA,DiasD,FreitagN.Numericalanalysisofthebehaviourofmechanicallystabilizedearthwallsreinforcedwithdifferenttypesofstrips[J].GeotextilesandGeomembranes,2011,29(2):116-129.
[31] 曾红艳,吴美苏,周 成,等.根系与植筋带固土护坡的力学机理试验研究[J].岩土工程学报,2020,42(S2):151-156.
[32] 范丽娟,杨文琦,周 成,等.株下竖向植筋带联合植被护坡的水力特性土柱试验[J].水利与建筑工程学报,2021,19(2):222-227.
[33] 陈志康,宗全利,蔡杭兵.典型荒漠植被根系对塔里木河岸坡冲刷过程影响试验研究[J].长江科学院院报,2022,39(1):56-62,69.
[34] 张晓勉,张金池,王云南,等.钱塘江源头主要植被类型土壤抗剪强度研究[J].水土保持研究,2015,22(4):79-84,90.
[35] 贾立华,赵长星,王月福,等.不同质地土壤对花生根系生长、分布和产量的影响[J].植物生态学报,2013,37(7):684-690.
[36] 李潮海,李胜利,王 群,等.不同质地土壤对玉米根系生长动态的影响[J].中国农业科学,2004(9):1334-1340.
[37] 张 晓,黄晓强,信忠保,等.北京山区不同林分林下植被根系分布特征及其影响因素[J].北京林业大学学报,2018,40(4):51-57.
[38] GuoY,ZhangCC,LiuHJ,etal.Impactofwatercontentandcompactionofsoilonslopeprotectionbyvegetation[C]//InternationalConferenceonTransporta-tionEngineering,2011.
[39] BoldrinD,LeungAK,BengougaAG.Rootbiome-chanicalpropertiesduringestablishmentofwoodyperen-nials[J].EcologicalEngineering,2017,109:196-206.
[40] 曹志国,张 礼,张定邦,等.植物根系改良鄂东矿渣混合土抗剪强度的研究[J].湖北理工学院学报,2020,36(1):49-52,61.
[41] 郑永刚.4种植物直根抗折力学特性的研究[D].呼和浩特:内蒙古农业大学,2015.
[42] 郭维俊,黄高宝,王芬娥,等.小麦根系力学性能及微观结构研究[J].农业机械学报,2010,41(1):92-95.
[43] 李雪松,刘 静,王 博,等.黑沙蒿直根的材料力学特性研究[J].水土保持学报,2017,31(6):353-358.
[44] 刘鹏飞.4种植物侧根分支处抗折力学特性的研究[D].呼和浩特:内蒙古农业大学,2016.
[45] 朱宏慧,刘 静,张 欣,等.加载速度及含水率对四种植物直根抗折强度的影响[J].北方园艺,2016(6):70-73.
[46] IshimaruY,AraiK,MizutaniM,etal.Physicalandmechanicalpropertiesofwoodaftermoistureconditioning[J].JournalofWoodScience,2001,47(3):185-191.
[47] 刘 越,陈东霞,王 晖,等.干湿循环下考虑裂隙发育的残积土边坡响应分析[J].岩土力学,2021,42(7):1933-1943,1982.
[48] 崔天民,格日乐,杨锐婷,等.内蒙古中西部3种典型乡土植物根系抗折力学特性[J].水土保持学报,2021,35(2):138-143,151.
[49] 刘嘉伟.黑沙蒿根系受损自修复后力学特性的研究[D].呼和浩特:内蒙古农业大学,2019.
[50] 付江涛,李光莹,虎啸天,等.植物固土护坡效应的研究现状及发展趋势[J].工程地质学报,2014,22(6):214 水利与建筑工程学报 第20卷1135-1146.
[51] 林国财,谢兴华,阮怀宁,等.降雨入渗边坡非饱和渗流过程及稳定性变化研究[J].水利水运工程学报,2019(3):95-102.
[52] CazzuffiD,CardileG,GioffrèD.Geosyntheticengi-neeringandvegetationgrowthinsoilreinforcementap-plications[J].TransportationInfrastructureGeotechnol-ogy,2014,1(3-4):262-300.
[53] HuX,LiZC,LiXY,etal.Influenceofshruben-croachmentonCT-measuredsoilmacroporecharacteris-ticsintheInnerMongoliagrasslandofnorthernChina[J].SoilandTillageResearch,2015,150:1-9.
[54] 周云艳,陈建平,王晓梅.植被护坡中植物根系的阻裂增强机理研究[J].武汉大学学报(理学版),2009,55(5):613-618.
[55] 龙诚璧,胡 伟,李光范,等.热带不同植被边坡水文效应室内模型试验[J].科学技术与工程,2019,19(32):383-388.
[56] 嵇晓雷,尹 鹏.不同生长时间根系对边坡稳定性的影响[J].中南林业科技大学学报,2020,40(12):144-150,178.
[57] 程 鹏,李锦辉,宋 磊.生态边坡的水力和力学特性分析:试验研究[J].岩土工程学报,2017,39(10):1901-1907.
[58] 周 腾.含根系土体水力特性的试验与理论研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2015.
[59] ReubensB,PoesenJ,DanjonF,etal.Theroleoffineandcoarserootsinshallowslopestabilityandsoilero-sioncontrolwithafocusonrootsystemarchitecture:areview[J].Trees,2007,21(4):385-402.
[60] LiYP,WangYQ,MaC,etal.Influenceofthespa-tiallayoutofplantrootsonslopestability[J].Ecologi-calEngineering:TheJournalofEcosystemRestoration,2016,91:477-486.
[61] 谢 睿.江西省生态堤防植被现状调查及优势植被种植技术研究与示范[D].南昌:江西农业大学,2016.
[62] 李绵绵.黄土丘陵沟壑区植被护坡的适宜性评价[D].西安:长安大学,2019.
[63] 刘尧尧,辜 彬,王 丽.北川震后植被恢复工程植物群落物种多样性及优势种生态位[J].生态学杂志,2019,38(2):309-320.
[64] 申旭芳,康永祥,李 华,等.黄土区土坎植被群落草本优势种的种间关联性研究[J].西北林学院学报,2021,36(2):38-45.
[65] EttbebAE,RahmanZA,IdrisW M R,etal.Roottensileresistanceofselectedpennisetum speciesandshearstrengthofroot-permeatedsoil[J].AppliedandEnvironmentalSoilScience,2020(6):1-9.https://doi.org/10.1155/2020/3484718.
[66] 杨 路,杜 峰,秦晶晶,等.黄土区3种优势灌木根土复合体的抗剪强度研究[J].水土保持研究,2022,29(1):295-300,310.
[67] 许 桐,刘昌义,胡夏嵩,等.西宁盆地黄土区荷载条件下植被护坡力学效应[J].农业工程学报,2021,37(2):142-151.
[68] 张 旭,陈 静,黄 波.黄河下游堤防生态护坡试验与效果评价[J].人民黄河,2021,43(6):46-49,54.
[69] 张志永,李 明,杨中华,等.长江中下游生态护坡坡面植被分布特征[J].水生态学杂志,2021,42(6):7-15.
[70] 黄 钢,郑明新,王 庆,等.鄂州航空港通渠河岸植物根系加固土体的机理[J].水土保持通报,2021,41(1):15-21,28.
[71] XuR,LiX,YangW,etal.Useoflocalplantsforeco-logicalrestorationandslopestability:apossibleapplica-tioninYan'an,LoessPlateau,China[J].Geomatics,NaturalHazardsandRisk,2019,10(1):2106-2128.
[72] ZhangHL,GaoX,SunLN.EcologicalmodificationtoriparianbufferstripsofLiaoheRiver,NortheastChina[J].AdvancedMaterialsResearch,2014,955-959:1973-1976.https://doi.org/10.4028/www.scientific.net//AMR.955-959.1973.
[73] CaiSH,ZhouXW.Eco-engineeringmeasuresforthesandyside-slopeprotectionofNewlyRegulatedRiversinHumidRegion[J]. Advanced MaterialsResearch,2014,831:293-298.
[74] 许 锐.陕北黄土地区护坡植物适应性研究[J].长安大学学报(自然科学版),2016,36(4):26-32.
[75] 张 扬,李程远,韩少杰,等.典型黑土区主要树种根系构型特征及其对固土能力的影响[J].应用生态学报,2021,32(5):1726-1734.
[76] 张原培.寒区河道生态护坡适宜植物优选研究[D].哈尔滨:黑龙江大学,2019.
[77] 朱 锐,黄英豪,张 晨,等.季节性供水渠道边坡稳定性研究[J].水利水运工程学报,2021(1):124-132.
[78] 胡 炜,刘宇峰,秦卫星.考虑植被护坡的河道生态岸坡稳定性分析[J].长江科学院院报,2021:1-6. http://kns. cnki. net/kcms/detail/42. 1171. TV.20210510.1123.004.html.
[79] 王广莹.“植物桩+散粒块石”河岸护坡体稳定性数值模拟研究[D].重庆:重庆交通大学,2017.
[80] 孔 宇,王子杰,闵辰琦,等.生态护坡植物在河道水质净化中的研究进展[J].应用化工,2019,48(5):1233-1236,1241.
[81] 李宏侠,杨晓东,吕光辉.梭梭水力提升与浅根系植第3期 穆 奎,等:生态河道植物护坡工程技术研究现状与展望215物优势度、丰富度和多度的关系[J].水土保持通报,2018,38(2):75-81,86.
[82] 刘 萌.城镇河道生态护坡材料筛选及其生态健康评价研究[D].济南:山东师范大学,2013.
[83] 柳 超,贺 琳,杨大鹏,等.不同类型生态护坡的综合评价———以青岛市大沽河为例[J].水资源保护,2017,33(1):90-94.
[84] 柴纯纯,徐得潜,张 浏,等.基于模糊层次—主成分分析法的城市河道生态护坡综合评价[J].水土保持通报,2016,36(5):167-171,177.
[85] 汪 洋.城镇河流生态护坡系统的建立及评价研究[D].扬州:扬州大学,2005.
[86] ChenT,HeHQ,LiDJ,etal.Damagesignaturegen-erationofrevetmentsurfacealongurbanriversusingUAV-BasedMapping[J].InternationalJournalofGeo-Information,2020.doi:10.3390/ijgig040283.
[87] ZhangHL,ZhaoZF,MaGF,etal.Quantitativee-valuationofsoilanti-erodibilityinriverbankslopereme-diatedwithnature-basedsoilbioengineeringinLiaoheRiver,NortheastChina[J].EcologicalEngineering,2020,151:105840.
[88] 陈生义,成子桥,彭阿辉,等.泌桐高速公路生态护坡不同草灌混播10a后的植被群落特征[J].广西植物,2019,39(6):768-775.
[89] 农村(村庄)河道管理与维护规范:GB/T38549—2020[S].北京:中国质检出版社,2020.
[90] 时铁城,阮建飞.库水位骤降情况下土石坝坝坡稳定分析[J].人民黄河,2014,36(2):93-94,97.
[91] 杨春宝,朱 斌,孔令刚,等.水位变化诱发粉土边坡失稳离心模型试验[J].岩土工程学报,2013(7):1261-1271.
[92] 蔡正银,陈 皓,黄英豪,等.考虑干湿循环作用的膨胀土渠道边坡破坏机理研究[J].岩土工程学报,2019,41(11):1977-1982.
[93] 高晓颖,孙 冲.植物纤维类型及用量对土壤渗透性的影响[J].水利与建筑工程学报,2018,16(5):121-124.
[94] YuYH,XiaoW H,WangYC,etal.AssessmentofthecarbonemissionreductioneffectsofEcologicalRiverSlopeConstructioninChina[J].JournalofEnvironmen-talandAnalyticalToxicology,2018.Doi:10.4172/2161-0525.1000589.
[95] ChiuYW,YangY,MoresC.Quantifyingcarbonfoot-printforecologicalriverrestoration[J].Environment,DevelopmentandSustainability,2022,24(1):952-970.
备注/Memo
- 备注/Memo:
-
收稿日期:2022-02-10 修稿日期:2022-03-07
基金项目:国家自然科学基金青年科学基金项目(51709233);扬州大学“高端人才支持计划”;江苏省研究生科研与实践创新计划项目(SJCX21_1586)
作者简介:穆 奎(1999—),男,硕士研究生,研究方向为生态河道规划、治理与修复。E-mail:mukui147@163.com
通讯作者:丁奠元(1989—),男,博士,副教授,主要从事生态河道规划、治理与修复方面的工作。E-mail:dyding@yzu.edu.cn
更新日期/Last Update:
2022-05-30