植被护坡在水流冲刷作用下的稳定性研究进展

随着我国近年来对生态环保事业的重视以及水利事业投资力度的加大,植被护坡越来越多地应用于护坡工程中.以往考虑植被护坡稳定性时往往从土力学角度考虑边坡自身的稳定,对于水流冲刷作用对植被护坡不断的侵蚀、浸润而造成的边坡滑坡失稳重视不够.在收集、归纳整理大量植被护坡稳定性研究资料基础上,总结了影响植被护坡稳定性的因素,着重从植物根系对边坡土壤C、φ值的提高,植物根系对边坡土壤抗冲刷能力的增强两个方面来说明植被对边坡的加固和防护作用.将国内学者对植被护坡在水流冲刷下的研究成果分为三个方面进行归纳总结,其结论在植被护坡在水流冲刷作用下的稳定性标准化研究方面意义重大.     

边坡抗冲刷型护坡砌块防护室内冲刷模型试验研究

孔洞型护坡砌块属于一种生态防护技术,其既有抗冲刷的功能又有一定的绿化效果,是一种较为理想的边坡防护技术。文章通过综合考虑不同防护形式、不同坡度、不同降雨强度等因素的室内抗冲刷模型试验对比研究得出:同等条件下,采用抗冲刷型护坡砌块防护的边坡比采用传统孔洞型护坡砌块防护的边坡具有更好的抗冲刷性能。     

柔性植被和刚性植被水流水动力学特性研究

为了深入揭示植被水流的内在规律,系统研究了刚性和柔性植被覆盖下坡面流水动力学特性。结果表明:刚性或柔性植被覆盖下,水流平均流速均随流量增大而增大,刚性植被对流速的减缓效果优于柔性植被;刚性植被覆盖下,弗劳德数小于1,处于缓流流态,阻力系数随雷诺数和流量增大呈单峰形式变化;柔性植被覆盖下,随流量增大,弗劳德数逐渐增大,由缓流过渡到急流,阻力系数随雷诺数和流量增大均呈减小趋势。在生态工程建设过程中,同种植被应该选取刚度较大的植被类型。     

不同土质条件下植被护坡对河岸稳定性的影响

为了探究植被护坡在不同土质下对河岸稳定性的影响,对2种不同土质进行植被护坡试验,收集相关试验数据,对比分析不同工况下河岸侵蚀情况。结果表明,扦插红柳可以有效提高河道护岸的稳定性和护坡抗冲刷能力,但就侵蚀和沉积现象而言,黏土试验地点的保护效果优于砾石试验地点,该研究成果可为修复河流生态功能提供一定参考。     

高分子固化剂-植被复合改良砂土抗冲刷特性

通过在砂土边坡加入不同量的固化剂和纤维,研究高分子固化剂对植被生长的影响和复合改良砂土的抗冲刷能力,并通过扫描电镜对改良机理进行分析,得到以下结论:随着固化剂质量分数的增加,种子发芽率降低,而加入聚丙烯纤维后,植物生长情况更好。高分子固化剂与植物共同加固后的砂土坡面具有更好的抗冲刷能力,土体的黏聚力和内摩擦角均有明显增大。喷洒在砂土表层的高分子固化剂在边坡表层形成一定厚度的固化层,使得加固后的砂土具有较好的抗冲刷能力。边坡上的植物茎叶能够对降雨起到截留作用,避免水滴直接冲击砂土表层,且植物根系起到加筋作用,有效增大土体强度,从而使通过高分子固化剂和植被共同加固后的砂土坡面具有更好的抗冲刷能力。     

鄱阳湖南岸植被护坡稳定性应力—应变分析评价

基于对剪切破坏过程中土壤中根的观测和假设,提出了将锚固效应纳入短期和长期边坡稳定性分析的思路.研究的主要内容是对土壤和根系的应力—应变范围比较,以及建立稳定性模型,该模型根据可用的土壤—根系复合抗剪强度取决于剪切应变大小的原理,纳入相关的根系和土壤特性.这种新方法结合了连续介质力学和极限平衡稳定性评估,对根—土复合物质...     

植被缓流效果试验研究

为深入研究植被减流减沙特征及对流域水土保持效益的影响,本文通过5个覆盖度,6个坡度和7个流量的组合条件下的室内放水试验,系统研究了植被对坡面水流的缓流特征。结果表明:随着植被覆盖度增加,植被对坡面水流的阻滞作用逐渐凸显,即缓流系数减小,缓流效果增强,当植被覆盖度大于4.650%时,缓流效果趋于稳定。在试验流量范围内,缓流系数随流量的增加呈现逐渐减少的趋势,而随坡度的增加略有增加。缓流系数随水深和雷诺数增加而减小,而与弗劳德数呈反C型分布。最后,建立了基于试验控制变量(植被覆盖度,流量和坡度)的缓流系数预测公式。     

陡槽溢洪道水流特性和下游冲刷的试验研究

希腊中部在建的一座大坝陡槽溢洪道水工模型试验研究，陡槽水流特性和下游水垫塘冲刷。根据试验结果提出了控制下游冲刷的改进措施。     

挑射水流对岩基河床冲刷的探讨

 在分析水垫塘中射流特征的基础上，综合了消能和射流的观点，提出一个估算冲坑深度的新公式。该公式结构简单、包括因素较全面，并通过分析计算实测资料，给出岩石冲刷系数的推荐值。利用该公式，对三峡大坝冲刷深度进行了预报，其预报值与各家的实验值符合较好。     

荆江河段生态护坡结构对近岸水流影响试验研究

为了选择固土能力强、结构稳定、生态影响小的护坡结构,以长江荆江段为例,通过护坡概化模型水槽试验,分析了不同生态护坡结构对近岸水流结构的影响。研究表明:钢丝网石笼和护坡砖本身对近岸水流流速影响较小,对结构下层的土体有较好的守护作用,但在没有辅助措施或植被覆盖的情况下,对表层土体缺乏有效的守护;植被护坡植物能减缓近岸流速、减弱水流对表层土壤的直接冲刷,但守护岸坡稳定性较差,下层土体易被掏刷。将硬质结构护岸与植被护岸相结合,可减弱表层土壤的流失并对岸坡下层土体进行有效守护。将生态型护坡结构运用到长江中游荆江河段航道整治工程中,现场应用效果较好。     

堤坝护面开孔砌块抗浪稳定性试验研究

护面砌块作为堤坝结构的组成部分,其抗浪能力对堤坝的整体稳定起着重要作用。通过较大比尺物理模型,针对我国堤坝设计的具体情况,对一种新型开孔勾连块体的抗浪稳定性进行试验研究,分析砌块厚度、戗台、波浪周期等因素的影响,得到砌块抗风浪稳定厚度计算式。建议护岸设计中应采用均衡设计的理念,综合考虑波浪荷载,将其平衡分配给护面、垫层和基土,对海岸、河流、大型湖泊和水库等水利工程的护岸和堤坝抗浪稳定设计具有指导意义。     

河流冲刷作用下堤岸稳定性研究进展

分析河流冲刷作用下堤岸土体起动时的受力特点和冲刷破坏机理,概括国内外近岸水流冲刷力的分布与计算、堤岸土体抗冲力确定、河岸土体横向冲刷计算方法等研究成果,分析和评价河流冲刷作用下堤岸边坡稳定性研究进展。指出进一步研究的问题和研究方法:必须将堤岸边坡稳定分析与河流冲刷作用同时考虑,建立包含河流冲刷力的堤岸稳定分析力学模型;开展堤岸稳定分析的三维数值模拟;利用有限元法预测堤岸边坡破坏发展过程,分析变形与稳定的内在联系;将水上岸坡、水下岸坡以及坡脚和河床作为一个整体,进行堤防稳定的渗流场与应力场耦合分析。     

用原型允许流速模拟岩基冲刷方法的探讨

根据岩基的抗冲能力,用原型岩基的允许流速换算成模型流速后作为起动流速的方法,来选择模型冲料粒径．提出选择模型冲料粒径时可用式V=8√D计算,并用工程实例进行了验证．     

岛礁地形抛石护岸稳定性试验研究

岛礁地形是一种特殊的海岸形式,国内外学者对波浪在岛礁地形上的传播变形研究较多,但对于岛礁地形上的护岸工程研究较少,缺乏对关键设计参数的研究。以马尔代夫机场岛护岸工程为例,通过比例尺为1:10的波浪水槽物理模型试验,分析研究了3种不同岸坡宽度、4种不同水深和波浪组合工况下的护面块石稳定性。结果表明,前沿岸坡宽度,即护岸坡脚至礁缘之间的距离是影响抛石护岸稳定性的重要因素。在同样水深、波况及护岸块石质量条件下,护面块石的失稳率随岸坡宽度的增加而减小。进一步分析发现,为保障护岸安全,抛石护岸外坡坡脚宜布置于波浪破碎点之后,且与破碎点之间距离不应小于浅水波长的26%,即0.26T$ \sqrt{g h_{\mathrm{e}}}$。     

净化城市径流的柔性排护岸技术研究

设计了对沿岸坡径流而下的雨水有强化净化作用的柔性排护岸,该结构充分利用了城市岸坡普遍具有一定坡度和落差的特点,将大孔隙混凝土砖的砖间隙作为布水通道,实现了径流雨水在排体内植物和骨料间逐层阻滞后的深度渗滤,强化了对径流雨水的阻滞作用和渗滤强度.配合比优化试验、植物种植试验和工业化生产中试等试验表明,该排体材料可保证植物生长,在强度上可满足护岸要求,并可进行规模化生产.该结构对径流污水有较好净化效果好,整洁美观,运行成本低,维护简单,不占用土地,在我国有很高的推广应用价值.     

净水箱护岸设计及试验研究

本文将生物-生态水体修复技术引入护岸结构,设计了净水箱护岸结构,该结构充分利用了河道排污管所在岸坡具有一定坡度和落差的特点,只需对原有小而分散的沿河排污管道进行简单改造,将污水布入净水箱护岸结构即可。现场试验表明,尽管累计水力停留时间仅为2h,但系统对初期径流污水中的监测污染物去除率都在40％以上;截留后的雨水仅在净水箱中停留5d,相对进水浓度而言的监测污染物累计去除率都在75％以上。该结构净化污水效果好,整洁美观,运行成本低,维护简单,不占用土地,在我国有较高的推广应用价值。     

透水砖堵塞程度对径流颗粒物冲刷规律的影响

针对目前透水砖堵塞后引起径流颗粒物输出规律变化不清晰的问题,采用模型模拟、因素分析等方法研究透水砖堵塞对其表面径流颗粒物冲刷规律的影响.结果表明,堵塞程度、降雨重现期是影响透水砖表面径流颗粒物冲刷过程的重要因素,堵塞程度越高、重现期越大,初期冲刷效应越强烈、颗粒物累积冲刷量越大;结合不同降雨重现期下,各堵塞程度透水砖表...     

利用水库泄空冲刷形成高含沙水流的机理

利用黄河干支流水库运用的实测资料,对高含沙水流的产生条件进行了研究。结果表明,水库水位的迅速下降并泄空,可使水库的淤泥流动并产生高含沙水流。水库淤土抗剪强度参数(C和Φ)依排水条件而异,抗剪强度一般不排水不固结的最小。水库淤积物在水下处于饱和状态,库水位迅速降低时,淤土中的孔隙水来不及排出,摩擦角值低,Φ=0,只要下滑的剪力大于黏着力淤泥便开始流动。当库区淤积物抗冲性较强时,溯源冲刷纵剖面调整又具有自动调整的特性,使冲刷以“局部跌坎”的形式向上游发展,使水流能量集中,加强冲刷能力,随着主槽冲深,滩槽差增大,促使淤土向主槽内滑塌,为高含沙水流形成创造了有利条件。     

含沙水流挑流消能对卵石河床冲刷的试验研究

本文通过室内浑水模型试验,探讨了卵石床质河流上泄水建筑物挑流消能对河床的局部冲刷问题。试验结果表明:浑水水流的单宽流量大小、含沙量的多少以及含沙粒径的变化都对冲刷坑深度有一定的影响。本文就浑水冲刷特性问题,与清水挑流消能作了对比,提出了一些初步认识。