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工程堆積體坡面侵蝕影響因素研究進展

時間:2021年08月06日 分類:免費文獻 次數:

摘 要: 為了給深化工程堆積體土壤侵蝕影響因素研究及工程堆積體水土流失防治提供參考,基于近 10 a 來工程堆積體土壤侵蝕研究成果相關文獻的查閱,對其影響因素進行了梳理和系統分析,系統分析總結了工程堆積體土壤侵蝕的主要影響因素,發現工程堆積體坡面的

《工程堆積體坡面侵蝕影響因素研究進展》論文發表期刊:《人民黃河》;發表周期:2021年07期

《工程堆積體坡面侵蝕影響因素研究進展》論文作者信息:作者簡介: 耿紹波( 1985—) ,男,山東萊蕪人,高級工程師,碩士,主要從事水土保持方面的研究工作 通信作者: 洪倩( 1984—) ,女,湖南沅江人,高級工程師,博士,研究方向為電網環境保護

  摘 要: 為了給深化工程堆積體土壤侵蝕影響因素研究及工程堆積體水土流失防治提供參考,基于近 10 a 來工程堆積體土壤侵蝕研究成果相關文獻的查閱,對其影響因素進行了梳理和系統分析,系統分析總結了工程堆積體土壤侵蝕的主要影響因素,發現工程堆積體坡面的產流、產沙受到土壤類型及礫石含量、降雨及上游平臺來水情況、不同的坡體形態、坡面措施等因素的影響。盡管工程堆積體的坡面侵蝕研究已經取得了一定的成果,但是受研究方法和技術條件所限,關于工程堆積體的研究還存在一些問題和不足,需要進一步深入研究: ①工程堆積體內部的水沙運移規律,水土流失與土壤類型及礫石含量、降雨及上游來水因素、坡體形態因素、坡面措施等因素之間的關系有待進一步研究; ②降雨與上游平臺來水的交互作用; ③各種因素共同作用下對堆積體坡面產流、產沙的影響,是今后研究的重點和難點; ④坡面防護措施的效果,尤其各類防護措施的綜合防護效果研究,這對于工程堆積體的水土流失防治至關重要。

  關鍵詞: 工程堆積體; 土壤侵蝕; 產流產沙; 影響因素

  近年來,隨著生產建設項目數量和規模的大幅度提升,產生了巨大數量的工程堆積體。生產建設過程中形成的工程堆積體是由土、砂、石及土壤母質等組成的混合物",松散、物質組成不均、土壤結構遭到破壞且邊坡坡度陡、高度大[,其在降雨條件下極易產生強烈的水土流失。對于工程堆積體的土壤侵蝕規律,有關學者已做了大量研究[1,但對于工程堆積體土壤侵蝕影響因素尚未進行系統分析。鑒于此,本文基于近10 a來工程堆積體土壤侵蝕研究成果相關文獻的查閱,對其影響因素進行了梳理和系統分析,以期為深化工程堆積體土壤侵蝕影響因素研究及工程堆積體水土流失防治提供參考。

  1土壤類型及礫石含量

  工程堆積體的土壤構成直接影響到坡面產流產沙特性,而工程堆積體摻入礫石后會影響堆積體本身的結構和物理性質,進而影響到坡面水蝕過程。礫石是指土壤中粒徑>2mm的礦物顆粒,由于其在密度、透水性以及表面結構等方面與土壤顆粒有著本質的區別,因此當礫石混入土壤中后必然會導致土壤構成和整體的物理特性發生變化,可以認為,礫石的存在明顯影響坡面水蝕過程[1,同時礫石對不同土壤類型或質地的工程堆積體產流產沙特征的影響存在差異11.1 黃土類工程堆積體

  對于不同礫石含量的黃土類工程堆積體,戎玉博等回研究了坡面徑流侵蝕特征,發現降雨強度相同時,坡面徑流率和流速隨礫石含量的增加而呈現減小的趨勢,呂佼容等[6]也發現隨著堆積體礫石含量增加坡面產流率線性減小、而坡面產流歷時相對延長; 但是也有學者得出了不同的結論,例如速歡等[7]的研究結果說明坡面徑流率、流速與堆積體礫石質量分數相關性均不顯著,丁亞東等[8]對錐狀堆積體侵蝕產沙規律的研究也發現礫石含量對徑流量的影響不顯著。

  對于工程堆積體侵蝕速率和可蝕性的研究結果表明,侵蝕速率和可蝕性隨礫石含量的增加而減小。李建明等四剔除降雨強度和坡度影響,分析了堆積體礫石含量對侵蝕速率的影響,發現礫石含量分別為10%、20%,30%時,坡面侵蝕速率分別占純土體堆積體坡面侵蝕速率的64.96%、61.90%和31.46%,說明侵蝕速率隨著礫石含量的增加而減小:呂佼容等[的試驗結果顯示,土壤剝蝕率隨著堆積體礫石含量增加而降低:李宏偉等[1研究了不同石礫含量土石混合堆積體的可蝕性因子,發現隨著石礫含量增加,堆積體坡體可蝕性K值呈線性減小。

  不同學者對黃土類工程堆積體土壤侵蝕總量與礫石含量相關關系的研究,均發現侵蝕總量隨著礫石含量的增加而減小,但是不同研究發現侵蝕總量隨著礫石含量的變化趨勢不盡相同:戎玉博等回發現在一定降雨強度下,工程堆積體坡面土壤侵蝕總量隨礫石含量的增加呈對數型減小;而速歡等的研究結果表明,當降雨強度為1.0-2.5 mm/min時,坡面產沙量隨礫石質量分數增大呈冪函數型減小。

  黃土類工程堆積體礫石含量對工程堆積體表面徑流的流量、流速的影響有負相關和不顯著相關兩種相關關系:而堆積體坡面侵蝕率、可蝕性和侵蝕總量與礫石含量呈負相關關系,不同研究所得侵蝕量(或產沙量)與礫石含量關系曲線形式有所不同。

  1.2紅壤類工程堆積體

  紅壤類工程堆積體的產流產沙規律比黃土類工程堆積體復雜得多。張文博等[1研究了不同形態工程堆積體的產流產沙規律,發現坡面流速和徑流率隨礫石含量的增加而減小;王雪松等[1發現礫石對徑流率的影響不明顯,只是坡面產流時間隨著礫石含量的增加而減小;陳卓鑫等[14研究發現礫石含量對穩定徑流強度的影響與降雨強度息息相關,當降雨強度>

  1.0 mm/min時徑流強度隨礫石含量的增加先減小后增大,當降雨強度為1.0 mm/min時則表現為先增大后減小,且徑流強度均在礫石含量為10%時達到極值。

  紅壤類工程堆積體的侵蝕量及可蝕性等,隨礫石含量的增加變化趨勢不盡相同。王雪松等[1s-1通過不同試驗發現堆積體中存在礫石會促進其坡面侵蝕,含有礫石的紅壤土堆積體的可蝕性參數比純紅土的可蝕性參數大20-30倍;而張文博等[12]試驗發現單位面積侵蝕量隨礫石含量的增加先增大后減小。卓鑫等[14的研究結果表明,坡面產沙量對礫石含量的響應關系受降雨強度的影響,當降雨強度為1.0 mm/min時礫石的存在加劇了土壤侵蝕,產沙量增加了28.7%-50.5%;當降雨強度大于1.0 mm/min時,礫石的存在抑制了土壤侵蝕,使坡面的產沙量減少5.0%~64.4%,王雪松等[還研究了石塊大小對工程堆積體坡面產流、產沙的影響,發現石塊越大越能促進坡面產流、產沙,大石塊與小石塊堆積體的產流量差值隨著降雨強度的增大而增大,而產沙量之間的差異隨著降雨強度的增大而減小。

  紅壤區不同礫石含量工程堆積體的產流、產沙規律比黃土區復雜,有關研究發現礫石能促進工程堆積體的產流、產沙:也有研究認為小雨強下礫石加劇了土壤侵蝕,而雨強變大時礫石能抑制土壤侵蝕;石塊的大小也對工程堆積體的產流、產沙規律有所影響。

  1.3風沙土類工程堆積體

  對于風沙土類工程堆積體,康宏亮等[1研究發現礫石含量對流速的影響在不同的產流時段存在差異,產流前段礫石促進工程堆積體的坡面徑流,在產流后段則抑制坡面徑流,同時還發現礫石含量明顯影響水流的含沙量,礫石含量低(小于10%)時堆積體高含沙水流頻發,而礫石含量較高(20%~30%)

  時堆積體幾乎不出現高含沙水流:李建明等[研究了不同土質工程堆積體徑流產沙的差異,發現風沙土類堆積體侵蝕速率隨礫石含量的增加而遞減,純土體平均侵蝕量是含礫石堆積體的1.2-2.7倍:趙滿等[1]和康宏亮等[均發現降雨強度不同時礫石含量對坡面侵蝕的影響不同:當雨強為1.0 mm/min時,礫石的存在促進坡面降雨侵蝕,從而使產沙量增大:雨強大于1.0

  mm/min時,礫石具有顯著的減沙效應。

  礫石對風沙土類工程堆積體的影響也較復雜,不同研究發現礫石含量影響工程堆積體產流產沙的規律不同,此外,產流時段和雨強的差異也對礫石對工程堆積體邊坡產流產沙規律產生不同的效果。

  1.4 其他土類工程堆積體

  鄭騰輝等[對石灰土工程堆積體的研究表明,隨礫石含量的增加,坡面侵蝕量呈先增后減的趨勢,坡面侵蝕量偏土質堆積體(礫石含量為30%)>土質堆積體(礫石含量為0)>偏石質堆積體(礫石含量為70%):史東梅等[2]對黃沙壤和紫色土的研究發現,礫石含量偏低(礫石含量為20%)的黃沙壤堆積體邊坡產流量、產沙量均高于礫石含量偏高(礫石含量為40%)的,而紫色土堆積體產流量隨礫石含量的變化不明顯,產沙量隨礫石含量的增加而明顯減小。

  綜上所述,工程堆積體不同土壤類型和礫石含量與其坡面土壤侵蝕的關系非常復雜,黃土類工程堆積體中礫石能抑制坡面土壤侵蝕,而紅壤類和風沙土類工程堆積體礫石含量對土壤侵蝕的影響復雜多變。這首先與不同土壤類型其抗蝕性不同有關,例如:李建明等[2對3種土壤質地工程堆積體坡面流速及產沙特征研究發現,相同雨強下沙土堆積體侵蝕量是壤土的6.0-6.3倍,是黏土的3.2-3.5倍,相同礫石質量分數下沙土堆積體侵蝕量分別是士和黏土的5.0-9.8倍和2.7-3.8倍:丁文斌等[2則發現在相同流量條件下,黃沙壤堆積體的侵蝕模數大于紫色土堆積體的且隨流量增大而更加顯著。其次,礫石含量的多少會直接影響工程堆積體土壤的質地和結構,通常來說,工程堆積體內礫石含量越高,土體的孔隙含量越大,透水性增強,土壤侵蝕量應減小,但不同研究得出的結論不盡相同,這可能與其他因素相關性較大。因此,在以后的研究中,還應考慮其他多種因素的共同影響。另外,當前研究結果的復雜性是否與工程堆積體內部的水沙運移規律有關,在以后的研究中對此也應重點關注。

  2降雨強度、地表徑流及侵蝕時間

  降雨和地表徑流沿堆積體表面裂縫入滲,在堆積體與原地貌接觸面上匯流貫通,形成滯水,降低了土體的力學性質,同時雨水不斷充填裂縫和軟弱結構面,使張裂縫擴大,必然加劇堆積體的變形,對于堆積體的穩定性產生重大影響24。因此,降雨強度、徑流及侵蝕時間等對工程堆積體土壤侵蝕的影響極大。

  2.1降雨強度的影響

  對于黃土類堆積體,戎玉博等23認為徑流量和流速隨著降雨強度的提高而增大,侵蝕速率也隨降雨強度的提高而增大,但是在不同降雨強度下,堆積體的侵蝕速率變化趨勢不同,當降雨強度小于2.0 mm/min時侵蝕速率呈現“增一減一增"的變化趨勢,當降雨強度大于2.25 mm/min時侵蝕速率呈現

  “減一增”的變化趨勢;不同學者均發現在不同的石礫含量和坡度條件下,土壤侵蝕量均隨雨強的提高而增大,丁亞東等回和戎玉博等[發現侵蝕總量隨雨強增大呈指數增長趨勢。對于紅壤類工程堆積體,王雪松等[1]發現堆積體坡面侵蝕速率隨降雨強度的提高而增大:陳卓鑫等[4的研究結果表明,侵蝕速率受雨強的影響呈現多峰多谷的變化趨勢,雨強越大邊坡越易發生細溝侵蝕且伴隨重力崩塌現象。李建明等[對壤土、黏土、沙土工程堆積體研究發現,平均侵蝕速率隨雨強增大而遞增。

  可以看出,不同土壤類型工程堆積體的產流、產沙與降雨強度均呈正相關關系,只是不同的降雨強度和土壤類型會影響坡面產流、產沙的變化趨勢。

  2.2地表徑流的影響

  對黃土類工程堆積體,牛耀彬等[23發現工程堆積體坡面細溝寬度和深度均隨地表徑流流量的增大而增大,相比之下,流量對細溝發育的影響顯著;張少佳等的研究也得出類似結論,即隨著流量的增大,工程堆積體坡面的產流量、產沙量均增大:張樂濤等[2則發現當流量較小時,產沙量呈現先增后波動穩定的趨勢,但當流量較大時(30 L/min),產沙量呈現先劇烈上升后波動下降的過程。史東梅等[20研究了紫色土區不同土石比的工程堆積體邊坡徑流侵蝕過程,發現工程堆積體邊坡的土壤剝蝕率隨流量增大而增大。彭旭東等[1研究發現紫色土區工程堆積體的產流量、產沙量均隨流量增大而增大。陳卓等研究了紅壤類和風沙土類工程堆積體坡面泥沙運移特征,發現兩種土壤的工程堆積體的產流量、產沙率隨流量增大均有所提高,且紅壤堆積體較風沙土堆積體產流率、產沙率的變化更穩定。對于煤礦區工程堆積體,丁文斌等 研究發現工程堆積體坡面產流率和土壤剝蝕率隨流量增大而增大;胡振華等[3]則發現工程堆積體總侵蝕量的大小與流量呈線性正相關關系。張樂濤等[3發現不同來水流量峰值類型也會對土壤流失總量產生影響,以流量峰值在前和流量峰值在后型最高,其次是流量峰值在中型,而均勻型來水的土壤流失總量最小。

  不同類型的工程堆積體的產流、產沙均隨地表徑流流量的增大而有所增加,流量和土壤類型均會影響產流、產沙量的變化趨勢,流量的峰值類型會影響堆積體坡面土壤侵蝕量。

  2.3 降雨強度和地表徑流的雙重影響

  牛耀彬等凹研究了降雨和上方來水條件下工程堆積體坡面土壤侵蝕特征,發現單獨降雨條件下,產流量和產沙量隨著降雨量增加而增大:單獨上方來水條件下,產流量和產沙量隨著來水量的增加而增大。降雨和上方來水組合的條件下,堆積體坡面侵蝕過程總體呈現劇烈波動,產沙率在產沙周期內呈現

  “多峰多谷”變化態勢,且產沙率波動幅度隨著時間的推移逐漸增大,堆積體坡面侵蝕形態為發育劇烈的侵蝕溝。

  在實際工程中,多數堆積體上方均存在平臺,平臺匯集的上方地表徑流和降雨對工程堆積體土壤侵蝕具有交互作用,而現有研究成果中,少有關于上方來水和降雨兩種侵蝕驅動力共同作用下工程堆積體土壤侵蝕的研究,因此這方面的研究還應加強。

  2.4 侵蝕時間

  對于黃土類工程堆積體,張翔等[4-3指出坡面徑流強度隨徑流沖刷時間延長呈波動增大趨勢,而徑流含沙量隨時間的延長呈現先小后穩定的趨勢。張樂濤等[2的研究結果表明產沙量總體呈現先增后波動穩定的趨勢,但當流量較大時產沙量呈現先劇烈上升后波動下降的過程。有關學者發現,對于黃土類工程堆積體,在不同的產流時段內,侵蝕速率變化趨勢不同:戎玉博等回通過降雨試驗,指出產流初期(1-10 min)侵蝕速率變化較小,當產流時間大于10 min時侵蝕速率呈現波動增大趨勢,且隨著雨強的增大波動幅度加大;李建明等[1通過上方來水沖刷試驗,得出了不同的結果,產流開始后的0-6min內侵蝕速率顯著遞增,6-15 min內緩慢遞減,15 min后達到相對穩定。

  有關學者通過上方來水沖刷試驗,發現坡面侵蝕產生的溝寬和溝深在不同的時段內有不同的發育規律:齊星圓等指出溝寬和溝深均隨沖刷歷時的延長呈增大趨勢,且呈對數函數關系,其中溝寬在開始沖刷的0-9 min迅速發育,溝深在1-15

  min發育較快:牛耀彬等[2]發現工程堆積體坡面侵蝕溝溝寬和溝深均隨沖刷時間的持續呈現增大趨勢,且都在前9min內快速發育,在后36 min內平穩發育;張翔等[3則發現溝寬隨時間延長先遞增后趨于穩定,溝深隨時間延長不斷加大。其他土壤類型的工程堆積體的產流產沙變化情況比黃土類工程堆積體復雜得多。康宏亮等[19通過降雨試驗對風沙土類工程堆積體的產流、產沙規律進行了研究,發現土壤剝蝕率分別在產流30 min左右開始顯著提高,之前則較小。楊帥等[對裁植植物籬的工程堆積體控蝕效果進行了研究,發現堆積體侵蝕集中在產流中后期,植物籬坡面產流后期徑流含沙量超過裸坡,這與其在侵蝕過程中的“源-匯”轉變有關。在上方來水的沖刷試驗方面,王雪松等[1]對紅壤類工程堆積體的研究結果表明,徑流含沙量隨時間變化曲線呈現“增大一小幅度減小一穩定一急劇減小一小幅上升”的趨勢;張榮華等[]對褐土類工程堆積體的研究發現,徑流量、產沙率在降雨初期劇增到峰值,之后徑流量逐漸穩定,而產沙率波動減小后逐漸穩定:丁文斌等四對紫色土類工程堆積體的研究表明,產流率隨沖刷時間延長呈現先增后穩的谷峰交替變化趨勢,而徑流含沙量隨沖刷時間延長呈現先增后穩的變化趨勢,較產流率變化趨勢要穩定。

  綜上所述,對于工程堆積體坡面產流、產沙規律的研究,多采用單獨的上方來水法和人工模擬降雨法,而上方來水法沒有考慮雨滴擊濺侵蝕過程,通常雨滴擊濺導致泥漿濺散會阻礙坡面徑流,從而影響水流水動力學特征:另外,兩種來水方式形成的土壤結皮方式也有差異,對坡面產流、產沙規律會產生不同的影響。個別結合上方來水和降雨兩種侵蝕驅動力共同作用下工程堆積體土壤侵蝕的試驗,已初步說明了兩種驅動力與單獨一驅動力作用結果的差異性,今后應加強工程堆積體坡面模擬降雨與上方來水共同作用下堆積體坡面土壤侵蝕規律的研究。

  3工程堆積體形態因素

  3.1 坡度的影響

  張翔等[認為坡度對坡面產流產沙量具有重要影響,對累計產流產沙量產生正效應。黃鵬飛等[1發現不同的石礫含量和雨強條件下,土壤侵蝕量均隨坡度的增大而增大。張榮華等[對膠東鐵路棄土棄渣體的產流產沙特征的研究發現,在一定降雨強度下,土壤侵蝕量隨著坡度的增大呈現先增加后減小的趨勢,拐點坡度為300。張翔等[對黃土工程堆積體的研究發現,平均含沙量和產沙比均隨坡度增大呈先增后減的趨勢,峰值坡度為280.

  張少佳等[發現當流量較小時,由于下滲強烈,因此坡度對產流量的影響并不明顯。丁文斌等[研究了煤礦工程堆積體的邊坡侵蝕規律,發現在放水流量為10 L/min時,土壤剝蝕率隨坡度的增大而逐步減小; 在放水流量為15、20、30 L/min時,土壤剝蝕率隨坡度的增大先增后減:在放水流量為25 L/

  min時,土壤剝蝕率隨坡度的增大先減后增。

  坡度對工程堆積體坡面產流、產沙具有重要影響,但是對不同土壤類型堆積體影響的規律不盡相同,坡面產流、產沙量隨坡度增大呈增加或先增后減趨勢:另外,不同放水流量條件下,坡度對產流、產沙的影響效果也不同。

  3.2坡長的影響

  張翔等[53研究了不同坡長條件下護土堆積體坡面產流產沙過程,發現坡度、坡長均對坡面累計產流產沙量具有重要的影響,坡長對坡面累計產流產沙的影響大于坡度,對累計產流產沙量產生正效應。齊星圓等[的研究表明,侵蝕溝溝寬、溝深均隨坡長的增長而增大,發育速度隨坡長的增長而加快。李玉亭婷等[40的研究結果表明,累計產流、產沙量隨坡長的增加總體呈現增加趨勢,但當坡長為12m時,累計產流、產沙量有明顯下降的趨勢。

  總之,工程堆積體產流、產沙隨著坡長的增長呈現逐步增加的趨勢,但是在總體增長的趨勢下,處于一定坡長的坡面產流、產沙量可能會呈現下降趨勢。

  3.3不同形態的影響

  目前,對工程堆積體產沙、產流規律的研究中多采用傳統野外徑流小區或者人工裝填土槽的方法來模擬工程堆積體坡面,即利用二維坡面形態來模擬工程堆積體。趙暄等[1的研究表明,實際存在的工程堆積體往往具有特定的三維立體形態,不同的形態會改變徑流在坡面的分配,從而對坡面的土壤侵蝕產生影響。張文博等[1]對二維平面坡面和三維錐狀坡面的產流產沙規律進行了對比研究,發現礫石含量相同時二維坡面的流速和徑流率大于三維坡面的,兩種坡面土壤剝蝕率變化規律也不同,二維坡面剝蝕率隨產流時間呈“穩定一減小一穩定”的變化趨勢,三維坡面剝蝕率隨產流時間呈“增大一穩定”

  的變化趨勢。

  3.4 坡面部位的影響

  工程堆積體不同部位對坡面產流、產沙規律也有重要影響。楊帥等5發現侵蝕位置主要在坡面中上段(0~10 m)。

  齊星圓等[指出,平臺與坡面過渡區和坡面上段對產沙量的貢獻率高達60.36%,為土壤侵蝕易發區。張樂濤等[2研究發現,不同坡段對坡面產沙量的貢獻不同,整體表現為從坡面上段至下段逐漸減小的趨勢,但不同放水流量下坡面產沙量隨坡面上段至下段的變化趨勢有差異:大流量(25-30 L/min)下變化趨勢為“減小一增加一減小”的劇烈波動狀態,中流量(15.20

  L/min)下變化趨勢為平穩減小,小流量(10 L/min)下變化趨勢為“增大一減小”。張翔等[指出侵蝕溝溝深與不同坡段關系顯著,具體變化趨勢為從坡面上段至下段,溝深先顯著下降,后波動緩速下降,而溝寬與不同坡段之間關系不明顯。上述研究說明,坡面上段土壤侵蝕較嚴重,開展工程堆積體防護工作時應引起足夠重視。

  綜上所述,關于工程堆積體形態因素對坡面土壤侵蝕的影響,不同的研究人員得出了有差異的結論,在今后的研究中,應結合野外調查,充分研究不同工程堆積體,記錄較為詳細的坡度、坡長、坡位及二維/三維形態等信息,以便于更好地設計相關試驗,分析工程堆積體不同形態因素與土壤侵蝕之間的關系。另外,還應充分考慮其他各種因素共同作用下對堆積體坡面產流、產沙效益的影響,這是該研究方向的重點和難點。

  4坡面措施的影響

  工程堆積體邊坡因自我修復能力弱而易出現不穩定和水土流失等現象,其邊坡水土流失防治主要有植物措施、工程措施和臨時措施等。

  牛耀彬等[3研究了不同植物對土壤抗蝕性的影響,發現小冠花對土壤抗蝕性的提升遠高于冰草和白三葉,原因主要是小冠花根系發達,能夠很好地纏繞和固持土壤,從而提高了堆積體土壤的抗蝕性。杜捷等[選取紫穗槐和紫花苜著建設植物籬帶,研究了植物籬的減流減沙效果,發現植物籬帶平均減流效益為18.43%-30.47%,平均減沙效益為23.03%-42.77%,但隨著時間推移,植物籬帶坡面的減流、減沙效果逐漸減小,說明植物籬的攔沙作用在長時間沖刷條件下具有局限性。楊帥等[回指出植物籬降低了坡面土壤剝蝕率、徑流剪切力等,通過降低坡面徑流能量、削弱徑流侵蝕動力,提高坡面的抗蝕能力,具有10%-45%的減沙效益。婁永才等[5]的研究結果表明:植被措施的減流效益在12.23%-49.62%之間,減沙效益在12.92%-80.54%之間,減沙效益高于減流效益:帶狀植被和坡頂聚集格局的平均減流、減沙效益分別為43.87%、58.09%和30.55%、54.41%,顯著高于其他植被格局。袁普金等[研究發現,植物籬措施起到了很好的減沙效果,坡面中段的植物籬減沙效益要好于坡位上段和坡位下段的。

  對于工程堆積體工程防護措施和臨時措施的研究,目前的報道還較少。張樂濤等[1研究了不同工程措施對坡面徑流侵蝕過程的調控作用,發現不同的工程措施均能有效降低工程堆積體坡面徑流量、產沙量等,其中“水平溝+魚鱗坑”可很好地發揮減流控沙潛力。鄧從等[11研究了泰安市周邊耕作層土壤覆蓋措施的減流減沙效益,發現覆蓋土工網減流效益為50%,減沙效益在94%以上。

  整體而言,當前對工程堆積體坡面防護的研究較少,基本只考慮單一措施類型對坡面侵蝕的影響,然而,單一措施類型的效果畢竟有限,如何將三種措施有效搭配,以起到最佳的水土流失防治效果,是今后工程堆積體土壤侵蝕研究的重要領域,也是工程堆積體邊坡生態恢復治理措施布設的迫切需求。

  5研究展望

  綜上所述,盡管工程堆積體的坡面侵蝕研究已經取得了一定的成果,但是受研究方法和技術條件所限,目前關于工程堆積體的研究還存在一些問題和不足,需要進一步深入研究。(1)工程堆積體內部的水沙運移規律。工程堆積體內部的水沙運移規律研究尚未見報道,工程堆積體地下水土流失若存在,其與土壤類型及礫石含量、降雨及上游來水因素、坡體形態因素坡面措施等因素之間的關系有待進一步研究。

  (2)降雨與上游來水的交互作用。現實中的工程堆積體往往會受到上游平臺匯流和降雨的共同作用,目前對于降雨和上方來水對工程堆積體侵蝕規律的研究較少,今后應加強這一方面的研究。

  ( 3) 不同影響因素的共同作用。影響工程堆積體坡面土壤侵蝕的因素很多,應充分考慮各種因素共同作用下對堆積體坡面產流、產沙的影響,這是今后研究的重點和難點。

  ( 4) 坡面防護措施的效果。工程堆積體水土流失嚴重,但目前對于工程堆積體坡面防護措施效果的研究較少,尤其各類防護措施的綜合防護效果,這對于工程堆積體的水土流失防治至關重要。

  參考文獻:

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