加筋生态护坡技术的应用与发展

在越来越注重工程生态性的今天,生态护坡在道路、堤防、城市水利等方面得到了广泛应用。然而很多情况下,生态护坡在强度上无法满足工程设计的要求。加筋生态护坡是土工织物与植草相结合形成的一种护坡形式,在保证工程生态性的同时大大提高了生态护坡的强度,近年来逐渐得到重视与应用。综合介绍了加筋生态护坡的发展历程,将其概括为传统生态护坡、普通加筋生态护坡和高性能加筋生态护坡3个阶段,在此基础上对加筋生态护坡使用的不同结构型式和材质的土工合成材料进行了分类总结,针对国内外加筋生态护坡技术的研究现状和主要结论,结合实例分析了加筋生态护坡的工程应用,指出在保护边坡、减少水土流失及改善生态环境方面的作用。最后,展望了未来需要研究的方向。     

高速明渠流条件下高性能加筋草皮抗侵蚀特性研究

现有针对高性能加筋草皮的抗侵蚀性能研究,大多建立在大规模试验基础上,重点研究允许冲刷流速和表面切应力。为了研究高速明渠水流条件下高性能加筋草皮侵蚀过程,对天然草皮和3种高性能加筋草皮共48个样品进行培植,并布置在高速明渠流的倾斜水槽中,通过不同坡度和流量分别进行间断和不间断冲刷试验,分析流速、流量和侵蚀量的关系。结果表明,间断和不间断冲刷的侵蚀速率有明显差异,说明初始冲刷引起了高性能加筋草皮的大部分侵蚀。样本侵蚀过程显示侵蚀速率随侵蚀量的增加而降低,证明明渠高速水流作用下加筋草皮存在“侵蚀上限”特征。此外,还讨论了流量和生态加筋网结构对侵蚀过程的影响,并尝试拟合了平均侵蚀速率与水流表面流速的关系。     

海堤背水坡加筋草皮抗冲蚀能力试验研究

在台风和寒潮等极端事件条件下海堤背水坡易受到越浪和溢流的侵蚀作用,海堤背水坡的保护越来越受到重视;同时人们对海岸工程也提出了更多的生态和景观要求。加筋草皮作为一种新兴的护坡方式,发挥了土工织物防冲固草和草根系固土的作用,既提高了植被护坡的抗水力侵蚀能力,也满足生态功能。为研究背水坡加筋草皮的护坡性能,基于室内水槽试验,探究了不同加筋草皮方式在背水坡遭受高速持续水流冲刷和越浪水体斜向冲刷两种作用下抗侵蚀性能。试验结果表明:不同方式的加筋草皮抗侵蚀有差异,抗侵蚀性能由强到弱为三维土工网垫与土工格栅联合加筋、三维土工网垫＞土工格栅＞天然草皮。相同流量下卷破波斜向冲刷作用下较持续水流正向冲刷破坏更为强烈。     

ERA-Interim和ERA-5再分析资料中台风模拟精度评估

针对海洋水动力模拟中常用的10 m高度风速和海平面气压参数,通过对欧洲中期天气预报中心（ECMWF）的ERA-Interim（ERA-I）和其最新开发的ERA-5两套再分析风资料中的台风中心、最大风速和中心气压等要素进行识别,分析了2013—2015年两套资料对西北太平洋台风的模拟精度。结果表明:ECMWF再分析风资料对台风中心位置的反映存在一定偏差,台风强度越低,台风中心位置模拟的偏差越大;再分析资料中的台风最大风速较实测偏低,中心低压较实测偏高;ERA-5资料对台风的模拟精度显著优于ERA-I资料,但在西北太平洋仍低估了台风的强度,且台风强度越高,低估越明显。基于ERA-5资料建立了台风风场再分析最大风速与实测最大风速的相关关系,提出了在不具备实测台风数据的情况下直接修正ERA-5资料的方法。通过与实测资料比较,修正后风场显著优于修正前。     

基于SWASH模型的近岸波浪传播变形数值模拟

SWASH模型是一种新型的非静压时域波浪模拟。为了探讨SWASH模型对于解决近岸波浪传播变形问题的适用性,在对其控制方程、边界条件、数值解法等进行介绍的基础上,采用该模型分别模拟了正向规则波、斜向规则波和斜向不规则波入射条件下L形防波堤附近水域的波浪场和波生流场,并与物理试验结果进行对比。结果表明,SWASH模型较好地复演了波浪在近岸区域所发生的浅水变形、折射、破碎,以及堤前反射、堤内绕射等物理现象,波高沿断面的定量分布与试验结果吻合良好,同时较好地模拟了不同波况下防波堤附近水域的波生流场,说明该模型适用于复杂岸线和地形条件下波浪传播变形的数值模拟。