河道边破侵蚀

河道边坡侵蚀原理及其治理对策研究河道边坡侵蚀原理及其治理对策研究 姓 名：高鹏 严文群 专 业：水工结构 单 位：扬州大学 联系方式：1.引言 随着我国经济建设的蓬勃发展，基础设施建设得到迅猛的发展。与此同时，基础设施建设与环境保护的矛盾也日益突出。边坡是各种河道及水利枢纽组成部分之一，河道边坡侵蚀和边坡稳定也是我们经常遇到的工程实际问题。目前工程中常用的减少侵蚀和提高边破稳定的做法有两种。一种是降低边破系数；另一种是采取工程措施（砌石护坡、混凝土护坡等）。这两种方法都有其不足之处。降低边破系数会大量占用良田；工程措施（砌石护坡、混凝土护坡等）造价高。所以其适用范围受到限制。从国外一些工程实例中我们发现采用植物根系固土来维持边坡稳定、防止坡面侵蚀不但能够解决工程实际问题又能将工程造价大大降低，而且也迎合了近年来讲究人和自然和谐相处、重视生态建设和环境保护的思想。植物固坡的实践历史久远，最初主要用于河堤的护坡及荒山治理。在中世纪，法国、瑞士的运河就采用栽种树木的方法来防护，在17世纪日本也已有栽植树木治理荒山的记载。然而，植物固坡这一古老的技术直到20世纪初才被人们重新认识、发展和应用。我国在植物固坡技术应用方面的研究起步较晚，以前一般多采用撒草种、穴播或沟播、铺草皮、片石骨架植草、空心六棱砖植草等护坡方式。直到90年代以后植物边坡固土技术才在我国逐渐被认识、广泛应用于我国不同地区的公路、铁路、市政及水利等工程中的边坡防护。2河道边坡植物固土的基本机理 植物固土的功能及优点 1.护坡功能(1)根系的深层锚固作用；(2)浅根的加筋作用；(3)降低坡体孔隙水压力；(4)降雨截留、消弱溅蚀；(5)控制、防止水土流失。2.改善环境功能 3.经济效益二、河道植物根系与土体作用力学模型通常情况下，植物根系土层可以理解为一个连续的并且具有增强了抗拉强度的根土复合层。由植物根系的分布特点可知，根系在土体中的分布密度是自地表向下逐渐减少，逐渐细弱，在根系盘结的范围内，边坡土体可看作由土和根系组成的三维的根一土复合材料，根系如同纤维的作用，因此可按加筋土原理来分析边坡土体的应力状态。这种加筋结构也可以看作是各向异性的复合材料。筋材与土的共同作用包括土的抗剪力、土与筋材的摩擦阻力及筋材的抗拉力，使得加筋土的强度明显提高。在刚性状态下，若在面积为A的土体内，共有n个根，其中有m个正交根，则有n-m个斜交根，根的抗拉力分别为T1，T2，T3，Tn。，正交根剪切变形角分别为1,2,3,n，斜交根根的延伸方向与剪切面的初始夹角分别为im+1,im十2.im+3,.in,剪切变形比分别km+1,km+2,km+3kn。，则整个根系所增加的抗剪强度为:tan)90cos()90sin(tancossin101011ATATATATnmjjjnmjjjmjjjmjjjr 在柔性状态下，面积为A的土体内，共有j个根，根土复合体所增加总的抗剪强度为:tansincos11ATATnjjjnjjjr3、典型河道边坡侵蚀对策研究 植物护坡结构形式 根据边坡冲蚀机理，边坡在上、中、下三区的冲蚀状况有所不同，在有岸堤的河道中，岸堤附近冲蚀较为轻缓，水面波动区受河水波动力的侵蚀和上中坡面雨水冲刷较为严重，边坡面上主要是雨水的冲刷侵害。为了更合理的选取植物护坡模式我们可以把坡面分为三个区段：岸堤区、面坡区、挺水区。岸堤区的植物通常宜采用灌木、乔木等树种。挺水区一般种植一些挺水植物根据边坡冲蚀机理，面坡区的冲蚀破坏与诸多因素有关，所以面坡区的植物护坡模式也较多。下面是几种典型的面坡区护坡形式：香根草等高植物篱护坡“干根网状护坡法”3.黄花菜植物篱护坡模式参考文献参考文献1钱家欢，殷宗泽 土工原理与计算M.北京:中国水利水电出版社1996.4524532周跃 土壤植被系统及其坡面生态工程意义J山地学报1999,17(3)224 2293 Einstein H S The Bed一load Function for Sediment Transoportatnn in Open Channel Flow s(M).U.S Department of Agriculture Soil Conserv Seru Tech.Bull 1020 19504Ellison W D.Studies of Raindrop Erosion(J).Agricultural Engineering 1944,(25):1311365卢彭真 柔性防护系统在公路护坡中的应用J东北公路2000 23(2)6张华君，吴曙光边坡生态防护方法和植物的选择J公路交通技术2004(2)7谭少华，汪益敏 高速公路边坡生态防护技术研究进展与思考J水土保持研究2004,11(3)8 王可钧，李悼芬.植物固坡的力学简析J.岩石力学与工程学报，1998.17(6).6876919 李绍才 孙海龙 中国岩石边坡植被护坡技术现状及发展趋势J 资源环境2004,26(增刊)616610杨永兵 施斌 杨卫东等 边坡治理中的植物固坡法J 水文地质工程地质2002 1 646811周颖 曹映泓 高速公路路基边坡环境综合治理J 岩土力学2001 22(4)45545812Tsukamoto Y and Kusakabe Vegetative influences on debris slide occurrences onsteep slopes in Japan R.Paper presented to Symposium on Effects of forest land use on erosion and slope stabitily，Honolulu Hawaii 198413程洪 蔡儒珍 傅恒生等 公路工程中的香根草等高植物篱护坡技术J 华东公路2003，140（1）：214封金财，王建华 植物根的存在对边坡稳定性的作用J华东交通人学学报2003,20(5)15张云伟，刘跃明，周跃 云南松侧根摩擦型根土粘合键的破坏机制及模型J山地学报2002.20(5)16 杨正乐 刘平，郑维汉 干根网状护坡法在公路植物防护中的应用J公路2003，4：23 谢 谢