坡面分析

关键词：

坡面分析（精选七篇）

坡面分析 篇1

1 路基坡面防护简介

路基的坡面也叫边坡, 坡面防护主要就是通过一定的技术措施来保护路基边坡表面, 使其在非正常天气的情况下, 减缓温度及湿度变化的影响, 如在雨天让路基边坡免受雨水冲刷, 有效防止和减少不良岩土表面的风化、剥落等, 从路基整体上保证其稳定性, 而且路基的坡面防护是可以提高公路的美化、亮化效果的, 使公路不仅仅是人们通行的载体, 也成为一道亮丽的风景线。路基边坡防护与加固应符合“因地制宜、就地取材、以防为主、防治结合、经久耐用、节省造价和造型美观”的原则。这些原则的广泛应用, 是开展好路基坡面防护工作的重点。常用的坡面防护设施有植物防护和工程防护。目前, 我国大部分公路边坡的防护还基本上采用“工程措施为主、植物措施为辅”的工程技术, 但随着人们对美的要求的提高, 对周围环境也产生了较高的要求, 且人们对保护环境的重要性的认识, 这种工程技术的适用范围和适用度正在逐步缩小。因此, 在一定的层面上来讲, 有“生命”的植物防护在维持路基边坡稳定、提高路基强度和改善道路环境方面, 要优于无机物的工程防护。

2 工程防护

工程防护是一种传统的防护措施, 在我国公路建设中已被成熟应用多年。这种防护主是针对不适宜植物生长的土质填、挖方边坡或风化严重、节理发育的岩石路基边坡, 以及碎 (砾) 石土的挖方边坡等或者是为了就地取材, 降低工程成本时采用的。通常采用砂石、水泥、石灰等矿质材料进行坡面防护。

1) 工程防护的优缺点。工程防护技术初期防护效果好, 修建后见效快, 作用也非常显著, 经过多年的施工已逐步形成针对不同条件下的较成熟的设计、施工、维护技术措施。由于工程防护所用原材料比较容易取得, 且可以提前预制, 因此在施工中具有进度快、工期短的优点。但工程防护对自然环境破坏程度较大, 生态环境效益极差, 在路基施工中已经损坏的自然植被无法快速得到恢复。公路修建之处, 只见黑、白两色, 周围环境单调乏味, 易对在公路行驶的人员造成视觉上的疲劳和厌倦的情绪, 给公路行驶带来安全隐患。而且工程防护工程施工结束后, 随着时间的推移, 不论采用何种材料施工的防护措施, 都将面临着老化、破坏的风险, 这势必会带来十分巨大的后期维护费用。

2) 工程防护的类型。工程防护的类型有主要有砂浆抹面、勾缝或喷涂以及石砌护坡或护面墙等。这几种防护要分不同情况具体选择使用。当坡面比较完整、尚未有大范围剥落的坡面, 一般可选用抹面防护。如果路基材料是易风化而边坡坡面是不平整的岩石挖方边坡, 可选用喷浆防护, 此种防护施工简便、效果较好。但由于水泥用量较大, 会加大工程造价, 重点工程可选用。这两种方法在坡面防护时着色或修饰, 有助于改善道路景观。当坡面为比较坚硬的岩石坡面, 以防止有水渗入缝隙给路基带来的损害, 可采取勾缝与灌浆。上述几种防护针对的都是没有大的河流经过的路基, 当路基和大的河流交汇时, 为防止地面水流或河水冲刷边坡一般应设置干砌片石护面。护面墙是一种造价比较高的坡面防护措施, 防护效果较好, 设计、施工都较复杂, 应该根据边坡地质条件合理选用。

3 植物防护

植物保护也称为生态防护, 是指在边坡上种植草丛或灌木或两者兼有, 以减缓边坡上的水流速度, 利用植物根系固结边坡土壤以有效减轻冲刷, 从而达到保护边坡的目的, 同时也起到美化路容的效果。

1) 植物防护的优缺点.在以往的工程施工中, 植物防护一直是做为工程防护的辅助措施, 但在近年的工程实践中, 植物防护措施以其明显的景观、生态优势, 应用程度远远多于工程防护。合理的植物防护能防治边坡水土流失、坡面失稳、塌陷或者滑坡等常见的路基病害。通过植被恢复来利用植物护坡功能来进一步稳固土体, 同时植物根系起到加筋作用, 防治坡面的破坏。采用植物方式进行边坡防护, 由于材料成本的低廉, 且使用年限会远高于工程防护, 一般工程成本都会低于同样防护效果的相应工程防护措施的成本。植物护坡技术可以较大程度地恢复被破坏的生态环境, 使生硬的公路构造物景观充满生气, 极大地丰富公路周边的景观环境。这种良好的边坡植物系统, 不仅是营造出景色宜人的路容路貌, 并且可以产生可观的生态效益, 大量的植物可以涵养水源, 减少水土流失的发生等。在公路工程施工中, 当植物防护建成后, 只要经过一定时间的维护与保养, 这些植被系统就会进入相对稳定的平衡状态, 持续发挥起防护作用。在一般情况下, 并不需要特殊的养护, 后期投放的资金要远远小于工程防护, 大大降低了工程造价。但植物防护也有一定的局限性, 如果不能及时合理地栽植植被, 就会影响路基的稳定性, 而且植物防护由于植被的生长需要一段时间, 致使植物防护的见效性慢。

2) 植物防护的类型。植物防护的方法主要有种草、铺草皮和植树。这几种类型可以同时选取, 但要注意的是公路边坡植物防护的主要目的是提高路基的稳定性, 其次是美化公路沿线景观环境。因此, 要求植物防护选择的植物根系一定要深, 能快速覆盖地表, 尽快达到防护效果。

4 对于公路基坡面防护的几点想法

1) 由于公路工程施工中边坡地质情况具有多变性, 因此边坡防护的方案也必须随着开挖后出现的地质情况而不断调整和修改, 有的地方还需采用综合防治方案, 一定要具体情况具体分析, 不能一概而论。

2) 在采用植物防护的时候, 在草种和树种方面应逐渐走本地化道路, 这样才能使植物更能适应当地气候, 更能与自然融为一体。多采用草种和小灌木树种进行混播, 通过植草提供的初期植被, 通过灌木生长来提供长期植被, 从而达到“还林于山”的目的。只有这样, 才能使植物防护的成本真正降低下来, 走一条“低投入低养护”的路。

摘要：路基防护工程可以有效地减少路基病害的发生, 增大路基的稳定性, 对于道路两侧的环境也起到了美化作用, 在保护生态平衡和缓解司乘人员对道路的视觉疲劳等方面都起到了不可忽视的作用。本文从路基坡面防护入手, 探讨坡面防护中的工程防护和植物防护的优缺点以及坡面防护的应用形势。

关键词：工程防护,植物防护,坡面防护

参考文献

[1]邓学钧.路基路面工程.人民交通出版社, 2005.

园林坡面绿化施工技术的应用分析 篇2

园林坡面绿化建设是城市生态化进程的重要内容之一。出于地形限制、美化设计需要以及社会居民要求等原因, 许多绿化工程中需要对坡面结构进行施工、美化, 在提升城市美感的同时, 也达到了防止水土流失、提高生态水平的目的。另外, 城市人口、建筑密集, 绿化面积相对较少, 对坡面实施绿化建设有助于城市实现资源的优化配置, 从最优的建设方案中达到生态发展要求。因此, 对城市园林坡面进行科学、合理的绿化施工建设是新时代生态化建设的关键环节。

2 园林坡面绿化施工的技术应用分析

2.1 草皮铺设技术

草皮铺设是园林坡面绿化施工的基本环节, 对整个绿化建设起关键作用。在进行坡面草皮铺设的施工过程中, 首先要保证草皮在肥度、营养度、生态适应性以及面积大小、生长稳定性等方面达到一定的标准, 为坡面绿化质量提供保障。其次, 在草皮的铺设方式上, 应充分考虑各方面因素, 其中包括草皮与土壤的相容性、草皮的大小与土壤分区的一致性、草皮存活率以及草皮之间的距离是否合理等;在铺设时, 应注意完善草皮与土壤的连接工作, 保证草皮能从土壤中获取生长所需的养分。另外, 草皮铺设施工中要注意清除土壤中的杂物, 避免石块等物体影响草皮正常生长。除此之外, 草皮铺设应保证同向错缝方式, 且铺设完成后对多余缝隙进行排查, 对所有缝隙进行填土处理并浇水填压。总之, 要从各方面细节入手提高草皮铺设施工的完整性与科学性。

2.2 网格窗孔技术

网格窗孔技术是坡面绿化工程的关键技术, 其主要通过对坡面进行固定处理, 从而使绿化植被结构化, 便于生长以及管理, 以提高坡面绿化现代化水平。在网格窗孔技术施工过程中, 首先应对施工所需要的物料进行检测和审核, 保证材料的质量, 其中包括混凝土、泡沫、钢铁模具、板桩等;其次, 以坡面周围建筑以及地形特点为基础, 对网格窗孔形状进行设计, 使其通过包括混凝土、钢铁等在内的材料构建而形成符合设计需求的形状;另外, 将网格固定于坡面上, 并使用桩进行加固处理, 完成网格土壤回填工作。此外, 施工人员还应在完成网格窗孔布设后进行植被铺设、固定性检测等试验, 为其投入使用的科学性提供保证。

2.3 网状包裹植被技术

网状包裹植被技术是保护坡面绿化植被的重要步骤, 其主要通过对坡面植被进行网格固定, 从而达到防止自然灾害破坏绿化建设的目的。在网状包裹植被技术的施工过程中, 首先应在完成坡面土壤的杂物清除工作后, 使用网格进行植被基面的固定, 使植被在网格固定范围内生长;其次, 在网格上覆盖特制土壤, 并进行播种工作, 保证植物种子被均匀撒播在固定网格中;完成播种环节后, 再次覆盖上特制土壤, 进行适当的浇灌。结束网状包裹植被技术施工后, 应对其进行后期的科学养护和管理工作。

2.4 喷混植生技术

喷混植生技术是绿化施工中的一种现代化生态技术, 其主要指通过将具有一定肥度的土壤、有机物以及粘合物、保水材料等混合物使用喷混机械进行绿化的过程。这种技术通过粘合属性将营养物质以及植被种子附着在坡面上, 使其能在自主构造的生长环境下存活, 并最终形成大面积植被;具有防水、便捷、美观、节约资源等优点。

在进行喷混植生技术施工的过程中, 首先要保证喷混所使用混合物的科学性和有效性, 明确各种物质包括土壤、防水剂、有机物料等元素之间的配置比例, 使物料与喷混区域达成高度契合的水平, 为植被的健康生长奠定基础。其次, 在施工前, 必须保证坡面的整洁性, 彻底清理坡面所存在的大型石块、浮土等杂物, 使坡面与喷混物料达到完美结合。另外, 根据坡面的具体情况完成安设锚杆、固定铁丝网等步骤, 并准备好喷混用混凝土以及有机混合物。最后, 对坡面进行混凝土以及有机物料喷射, 完成正面喷射后, 应在坡面表层覆盖无纺布, 使其对坡面绿化产生保护作用。完成喷混植生技术施工同样应对其进行科学的养护管理, 促进绿化建设的长久发展。

3 结语

综上所述, 园林坡面绿化建设是城市化进程的重要生态工程, 城市园林生态部门不仅要考虑城市植被覆盖率、美观程度, 同时也要保证绿化建设的施工有效性, 尤其在施工地形相对复杂的地域。坡面是绿化建设中施工技术要求较高的部分, 对此, 有关部门必须从草皮、绿化施工、播种、管理等各方面出发提高园林坡面绿化施工技术水平, 从而进一步推动城市园林绿化进程。

摘要：针对城市化生态建设中园林坡面绿化施工技术进行分析, 以期为推动城市化发展提供参考依据。

关键词：园林坡面,绿化施工,技术分析

参考文献

[1]王虎.园林工程坡面绿化施工的作用及技术要点[J].现代园艺, 2014 (16)

坡面分析 篇3

乌金塘水库除险加固工程的设计洪水标准是100年一遇，校核洪水标准是5000年一遇。水库设计正常蓄水位88.0m，相应库容10028万m3;死水位75.9m，相应库容为870万m3;设计洪水位91.93m，相应库容为1.61亿m3;校核洪水位97.56m，相应库容为2.91亿m3。枢纽主要建筑物包括主坝、一副坝、二副坝、溢洪道和泄洪输水洞。主坝坝型为粘土心墙和粘土斜墙砂壳坝，90m高程以下是粘土心墙坝(心墙宽度3.0～10.0m)、90m以上是粘土斜墙坝(宽度为2.0～3.0m)。主坝坝顶长288m、宽7.0m、顶高程98.5m，防浪墙高于路面1.0m，最大坝高35.5m。

2 主坝上游护坡施工工艺的选择

主坝上游护坡初步设计为花岗岩干砌石护坡，厚度为40cm，当地的石料不能满足施工的需要，考虑到施工成本和工期的要求，设计考察了现场的实际情况，在保证厚度不变的情况下，将花岗岩干砌石护坡改为混凝土砌石护坡。

3 混凝土砌石护坡的结构形式

护坡形式为为混凝土砌石护坡，护坡总厚度为40cm，其中：混凝土30cm厚，花岗岩块石20cm厚，块石至少8cm插入混凝土中，混凝土标号为C30W4F200，结构形式如下图。

4 砌筑材料的要求

砌石材质应为坚实新鲜，不易风化之石料，其饱和抗压强度(25次冻融)不低于30MPa，软化系数应大于0.75，单块重宜大于20kg，同时粒径尺寸应保证最小面边长大于20cm。无风化剥落层或裂纹，石材表面无污垢、水锈等杂质，用于表面的石材，应色泽均匀。

5 混凝土砌石的施工方法

由搅拌站拌制混凝土，利用机动翻斗车将混凝土运输到坝顶路上，坝坡放置溜槽，人工通过溜槽将混凝土运送到砌筑位置。溜槽内的混凝土需要人工用铁锹往下铲送。在整平后的碎石垫层上人工进行混凝土摊平和捣固(混凝土厚度为30cm，标号C30, W4F200)。待混凝土刚刚达到初凝时，人工马上进行毛石砌筑。

将外购的花岗岩毛石用自卸汽车运送至大坝坡面顶部，选择符合设计要求的毛石，再用挖掘机倒运至所要砌筑的坡面工作面进行人工砌筑。所采用的花岗岩毛石厚度为20cm，毛石至少8cm插入混凝土中，砌石摆放紧密，孔隙率小于35%。砼砌石护坡按3×4.5米规格分缝，缝间材料采用闭孔泡沫板缝间材料。

6 结论

混凝土砌石护坡是一种新型工艺，在乌金塘水库水库除险加固工程中得到了广泛的应用，施工中严格按设计图纸参数控制混凝土铺筑厚度、材质级配等各项指标，工程加固后至今运行良好，故实践证明其所采取的混凝土砌石护坡的新工艺取得了较好效果，值得推广。

摘要：本文对采用混凝土砌石护坡新型工艺的结构性, 施工方法, 砌筑材料的选择进行了阐述, 可供类似工程参考借鉴。

坡面分析 篇4

关键词：秦巴山区,小流域,坡面,土壤特征

由于不同地区在气候、母岩、地形 、植被和动物等方面的不同,形成了各种土壤类型,土壤性质存在明显的差异。即使在同一土壤类型区,在不同的时空上土壤的某些性质仍然具有一定的差异[1]。在山地坡面上,坡度、地形部位以及土地利用方式,决定了坡面土壤形成过程中的水热条件,决定着土壤物理化学性质变化的方向[2,3,4,5],形成了不同的土壤特征。研究表明,不同的坡面位置其土壤的化学物理性质变异明显,包括对水土流失和养分流失的影响等[5,6]。植被景观的破碎化、生态系统的多样化与土地利用的斑块化是人类干扰下陕南秦巴山地景观异质性的特点。在不同地貌位置上,养分条件与水热条件的差异是造成这种小尺度微地形上景观差异的主要原因[7]。本文研究了陕南秦巴山区不同土地利用方式和不同坡度、坡面地形部位下土壤的剖面特征、物理性质及养分特征,对认识这一具有代表性的地貌类型上土壤资源生态和生产功能潜力及坡地水土资源综合利用有重要意义。

1 材料与方法

1.1 研究材料

试验于2008年3月在地处陕南秦巴山地的陕西省商南县索峪河小流域进行。选择位于不同坡位和坡度的5种土地利用方式下的坡面作为研究对象,分别挖土壤剖面,调查土壤剖面特征、土壤物理性质和养分分异特征。坡度设计及植被类型如表1。

1.2 测试内容及方法

土层厚度和物理性质:土壤剖面深度至母质层,母质层较深时至少深度为60 cm。测定土层厚度采用挖剖面直尺测量法。土壤微团聚体和质地采用吸管法测定。

土壤养分:矿质土层分层采样,风干后分析土壤氮、磷、钾含量、pH值、有机质等性质。有机质采用高温外热重铬酸钾氧化-容量法测定;pH值采用电位法测定;全氮和全磷采用H2SO4-HClO4消煮-流动注射分析仪法测定;氨态氮采用KCl浸提-靛酚蓝比色法测定;硝态氮采用KCl浸提-紫外分光光度计法测定;有效磷采用碳酸氢钠浸提-分光光度计法测定。

2 结果分析

2.1 不同植被覆盖下土壤剖面特征

2.1.1 坡度对土壤厚度的影响

土壤的有效层次厚度是影响土壤物理性状的主要因素,也是土壤退化及土地生产力水平评价的一个重要指标。因此,分析不同植被覆盖条件下坡面土壤厚度变化规律及其影响因素,对于揭示小流域土壤侵蚀机制和实施小流域综合治理措施,有十分重要的意义。

坡耕地坡度范围6°～28°,有效土层厚度20～30 cm,有效土层厚度随坡度变化不大。

茶园是主要的经果林措施,均为坡耕地退耕后栽植,由于茶树等高种植,具有较好的保水保土作用,有效土层可以达到40～50 cm。

荒草地为坡耕地退耕后的撂荒地,由于该区雨量充沛,且雨热同期,坡耕地在撂荒后,杂草灌丛很快生长起来,且完全覆盖地表,保水保土效果突出,在5种植被覆盖类型中,其有效土层厚度最高,可达60 cm。同时,荒草地有效土层厚度呈现明显的随坡度增大土层变薄的规律。

退化矮林主要是指桦栎树林,尽管当地群众水土保持意识逐渐增强,相关部门也加强了管理,但栎树林一直是当地群众的主要燃料来源,同时也是发展香菇等产业的原料,因此栎树林砍伐频繁,管理疏漏,导致林份结构单一、不合理,林下几乎没有植被覆盖。由于矮林分布的坡度很陡,最大可达44°,林冠截留的降雨,随树干形成径流,冲走腐殖质层,带走较细土壤颗粒,留下碎石等不易冲走的物质。所以有效土层分布不均匀,最小仅10 cm。

马尾松林有效土层厚度大致呈现随坡度增加而土层厚度减小的规律,最大土层厚度30 cm,最小10 cm。有效土层厚度在5个植被覆盖类型中最低。根据实地勘察,马尾松林的林份结构亦存在不合理现象,加上马尾松林多位于山顶或坡面上部,坡度较陡,强烈的林下水土流失将表层土冲刷殆尽,致使土层较薄。

2.1.2 植被覆盖和坡位对土壤厚度的影响

分别计算各植被覆盖条件下的土壤厚度平均值,如图2所示。在5个主要土地利用类型中,荒草地的土壤厚度最大,平均为41.43 cm,其次为茶园和坡耕地,分别为33.33 cm和23.33 cm;再次为矮林,平均厚度为21.69 cm,松树林土壤厚度最小,平均仅为14.5 cm。

一般来说,假定其他条件一致,在同一坡面上,海拔越低,土壤厚度应该越高,而坡耕地、茶园和荒草地3种土地利用类型均处在同一坡面,土壤厚度变化规律却呈现了截然相反的变化规律,由此可见不同土地利用类型保持土壤的作用大小不同。

2.2 不同植被覆盖下土壤养分变化规律

2.2.1 不同植被覆盖条件下坡面速效养分变化

土壤养分是植物生长和植被恢复的重要基础,另一方面,水土流失也会引起土壤养分的流失,从而称为面源污染的主要来源之一。因此分析小流域坡面土壤养分随坡度、土地利用的变化规律,对于采取小流域综合治理,恢复植被,控制水土流失,减少面源污染,保障南水北调中线水源区水质来说,意义非浅。

相对来说,氮和磷是土壤养分中的主要元素。图3对不同植被覆盖条件下铵态氮、硝态氮和速效磷含量随坡度的变化规律进行了初步分析,结果表明,矮林的速效养分最高,其次为马尾松林、坡耕地和茶园,荒草地速效养分含量最低。究其原因,矮林和马尾松林年生物产量最大,每年有大量的枯枝落叶分解,形成腐殖层,进而养分含量较高。而荒草地尽管生长茂盛,郁闭度较高,但生物量较少,分解也较少。坡耕地是当地农民主要粮食来源,广种薄收,使坡耕地越来越贫瘠;茶园虽属于经果林,但仍然套种花生、大豆等经济作物,养分消耗也巨大。

由于采样及室内分析误差,速效养分随坡度的变化规律不尽明显。坡耕地硝态氮含量随坡度升高而降低,铵态氮基本不受坡度影响;矮林铵态氮和速效磷含量均随坡度增加而增加。

2.2.2 不同植被覆盖条件下全氮全磷变化规律

如图4所示,矮林的全氮和全磷含量最高,其中全氮含量最高可达2.0 g/kg,马尾松林和荒草地次之,全氮含量最高可达1.4 g/kg,坡耕地与茶园全氮和全磷含量最低,全氮含量基本低于1.0 g/kg,这一变化规律与速效养分基本一致。

不同植被覆盖条件下的坡面土壤全氮含量,均呈现出随坡度增加而降低的规律。

2.2.3 不同植被覆盖条件下坡面土壤有机质

如图5所示,矮林和马尾松林的土壤有机质含量最高,平均在20～30 g/kg,其次为坡耕地,为10～20 g/kg,茶园和荒草地土壤有机质较少,在15 g/kg以下。在坡耕地、茶园和马尾松3种植被覆盖条件下,土壤有机质含量均呈现出随坡度增加而降低的规律。

2.3 不同植被覆盖下土壤物理特征

2.3.1 土壤质地

对于耕作土壤来说,土壤质地影响土壤硬度、土壤透气性、土壤持水性等特征,从而影响根系的生长发育。而对于坡面土壤,土壤质地是影响土壤可蚀性的重要因素,了解坡面土壤质地有助于揭示坡面侵蚀机理。

从图6中可以看出,坡耕地和茶园小于0.002 mm的黏粒含量较少,0.25～0.02 mm粉粒含量与2～0.25 mm砂粒含量基本相当,表明坡耕地由于广种薄收,细物质已经淋失殆尽。对于荒草地来说,由于位于坡顶,连续几年的弃耕,植被覆盖较好,小于0.02 mm的粉粒和黏粒比较多,是5个植被覆盖类型中质地最黏的。

2.3.2 微团聚体

团聚体是反映土壤通气性的重要结构指标,土壤团聚体的稳定性是影响侵蚀程度的另一种原因,即使发生径流,表面团粒对雨水冲击作用的抵抗力保护着土壤,铁铝含水氧化物高的一些热带黏土有显著的团粒稳定性,可以说这些土壤对暴雨有抵抗力;同样程度的暴雨在温带地区的黏土就会引起大的损害。由图7可见,5种植被覆盖类型中,小于0.002 mm的微团聚体数量最少。坡耕地土壤中,微团聚体数量随坡度的增加而逐渐降低。而马尾松林土壤却呈现相反趋势,即随坡度的增加,微团具体数量逐渐升高。

3 结 语

(1)5种土地利用类型中,荒草地土层厚度最大,主要因为荒草地多为撂荒的坡耕地,由于陕南秦巴山区降水充沛,光热资源丰富,坡耕地撂荒后有利于杂草生长,利于成土过程的发展,土层较厚;现存坡耕地多分布在坡脚,土壤通过重力作用或雨水冲积,堆积于坡脚,是坡耕地土壤厚度较大的主要原因;茶园位于坡中,且为等高种植,保水保土效果较好,土壤层也比较厚。矮林和马尾松林由于林分结构不合理,水土流失严重,且由于矮林、马尾松林多分布在山坡中上部,土层最薄。坡度对荒草地土层厚度的影响较大,而对其他土地利用类型则无明显影响。

(2)矮林的速效养分最高,其次为马尾松林、坡耕地和茶园,荒草地速效养分含量最低。不同土地利用方式的全氮全磷含量变化趋势与速效养分相同,坡度对全氮全磷的影响表现为随坡度增加而降低;矮林和马尾松林的土壤有机质含量最高,其次为坡耕地,茶园和荒草地土壤有机质较少。

(3) 在坡耕地、茶园和马尾松3种土地利用方式下,土壤有机质含量均呈现出随坡度增加而降低的规律。坡耕地和茶园黏粒含量较少,粉粒和砂粒含量较多,荒草地质地最黏重。

(4)陕南秦巴山区是南水北调中线水源区,山地土地利用方式和坡面地形部位综合影响着土壤的物理化学性质。土壤养分的分布格局主要依赖于土地利用与覆盖之间的差异,人类活动的影响是加剧这种差异的主要原因。山地坡面土壤养分间以及养分含量与土壤颗粒含量之间有一定的相关性,他们之间的系统关系有待进一步研究 。

参考文献

[1]陈洪松.坡面尺度土壤特性的空间变异性[J].水土保持通报,2004,24(6):45-48.

[2]高雪松,邓良基,张世熔.不同利用方式与坡位土壤物理性质及养分特征分析[J].水土保持学报,2005,19(2):53-56,60,79.

[3]李亚龙.土壤水分时空分布研究进展[J].中国农村水利水电,2008,(12):30-34.

[4]刘世梁,傅伯杰,吕一河,等.坡面土地利用方式与景观位置对土壤质量的影响[J].生态学报,2003,23(3):414-420.

[5]李志安,邹碧,曹裕松,等.南方典型丘陵退化荒坡地土壤养分特征分析[J].生态学报,2003,23(8):1648-1656.

[6]亢伟,李占斌,李鹏,等.不同植被配置对坡面土壤侵蚀的影响[J].西安理工大学学报,2007,23(3):261-264.

[7]周萍,刘国彬,侯喜禄.黄土丘陵区侵蚀环境不同坡面及坡位土壤理化特征研究[J].水土保持学报,2008,22(1):7-12.

坡面土壤侵蚀数据采集方式转化研究 篇5

为实现水土保持监测网络化的建设, 必须寻找一种可将样地土壤侵蚀数据直接转化为光电信号的自动化数据采集方式以替代之前以人工采集为主的观测方法。

一、土壤侵蚀数据采集的原理

土壤侵蚀是在水力、风力、冻融、重力等自然营力和人类活动作用下, 土壤或其他地面组成物质被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。在开发建设项目水土保持监测中, 可以用观测点位土壤被侵蚀厚度来描述该点的土壤侵蚀量, 即简易水土流失观测场法的原理。

二、实现途径探索

1. 开发建设项目中的常规实现途径

开发建设项目中利用此原理实现土壤侵蚀观测数据采集的途径是简易坡面量测法。

简易水土流失观测场法是通过布设一定规格的测钎阵列, 通过观测坡面样点一定时间段内土壤侵蚀厚度的变化值来测定土壤侵蚀量。

测钎的作用是类似于一把带有刻度的长度测量工具, 通过表面出露地表刻度的变化值来表示一定时段内土壤侵蚀的厚度, 通过土壤容重的测定, 可换算为土壤侵蚀强度。

测钎读数反映某一样点的土壤侵蚀量, 是通过现场监测人员定期观测测钎出露长度, 在一段时间内的变化而取得, 该数据目前以人工采集方式为主, 无法将现场获取的长度测量图像数据进行实时传输, 即无法实现自动化观测, 另外, 由于人为肉眼观测会产生一定的偶然误差。

2. 新数据采集途径的探索

在简易观测法的原理中将测钎作为带有刻度的长度测量工具的基础上, 将其原理进行引申, 对将土壤侵蚀现场判读时获取的图像刻度数据直接转化为电信号数据的新途径进行试验, 提高数据的自动化、可传输性和降低偶然误差。

将统一长度的光电池, 按照规则间距线形、连续排列在测钎上, 当测钎插入样地土壤中时, 每单位厚度的土壤被侵蚀, 则有单位厚度测钎的顶部出露地表, 布设在测钎上出露部分的光电池感光并发出微弱的电信号, 通过运算放大电路可使信号放大到足以驱动LED发光, 表示某一部位已出露地表, 即有一定厚度的土壤被侵蚀。

通过判读发出光信号的LED总数量, 可测定出测钎出露长度的变化, 通过一定时间内测钎上对应发光的光电池总量变化值, 可获取土壤侵蚀厚度的变化。因此, 根据此原理, 研制了一种用于土壤侵蚀观测的光电测尺。

3. 新数据采集途径硬件选择及平台搭设

按照电路原理中传感器电路、运算放大、显示三个功能区块, 选择相应元器件。传感器电路选择上海欧光电子科技有限公司代理的较为普通的线性光电传感器阵列OSA2.5-16ICOB OSD1375;运放选用民用级LM324双列直插式运算放大器和碳膜式电阻;显示部分选有UN4211直插式三级管和发光二级管。

采用线型光电传感器阵列O S A 2.5-1 6 I C O B O S D 1 3 7 5作为传感器。单片机选用A t m e l公司的ATmega8。ATmega8是基于增强型的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。这款单片机有如下特点:8K字节的系统内可编程Flash (具有同时读写的能力, 即RWW) , 512字节EEPROM, 1K字节SRAM, 32个通用I/O口线, 32个通用工作寄存器, 三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器 (T/C, 片内/外中断, 可编程串行USART, 面向字节的两线串行接口, 10位6路 (8路为TQFP与MLF封装) ADC, 具有片内振荡器的可编程看门狗定时器, 一个SPI串行端口, 以及五种可以通过软件进行选择的省电模式。8路10位AD能基本满足了单片机对光电传感器电压的AD转换需求。同步观测设备的实际工作状态, 和光电传感器电压数据进行对比。

4. 新数据采集途径工作时段限制分析

在24h过程内, 光电测尺的电信号雨季5:45~17:00、非雨季6:30~18:00保持在一个稳定的电压强度区间内, 可作为新数据采集途径工作时段, 即只有在日出至日落之间时, 感光元器件发出的电压信号能做为判定土壤侵蚀强度的依据。其他时段内感光元器件对外界光信号不敏感, 露出地表的光电传感器单元和仍被埋在地表以下的光电传感器单元发出的电压信号差异性不显著, 其他时间不能正常工作。但每天能够正常工作1次的频次, 完全满足水土保持相关技术规程规范中“每月观测一次、暴雨后加测”的频次要求。

不同季节, 感光元器件工作时段的起始时间和结束时间未统一, 而水土保持监测自动化观测测尺使用时需全天候使用, 且数据程序必须统一, 必须排除掉季节不同而造成的可正常工作时段差异性。因此, 程序设计时只能选择不同季节感光元器件均能工作的时间段, 故选择在上午9:00~15:00作为数据采集时段。

同时, 考虑数据的统一性和稳定性, 尽量选择使感光元器件信号发出电压值接近于元器件峰值的时段, 初步取太阳辐射强度较强的午间时刻作为备选时段。

考虑我国纬度跨度较大, 太阳光辐射随季节变化最强光辐射时段随南北回归线位置不断变化而变化, 结合本次实验研究结果, 综合选择中午13:30作为统一采集数据时刻。完全可以符合实际工作中对工作时段和工作频次的要求。

5. 新数据采集途径与传统数据采集途径的优点

(1) 将监测点数据采集由图像数据转化为电信号数据

现阶段在此原理上应用的简易观测场法是利用长度测量工具比对测钎出露长度变化的图像数据, 通过人眼判读将图像数据识别信息的模式, 实质上仍停留在人工获取土壤侵蚀量的阶段。

而一种用于土壤侵蚀观测的光电测尺, 直接获取的是测钎出露长度的电信号, 省去了人工判读这一环节, 为更高级别的土壤侵蚀观测设备研发提供了最基础的采集模式, 在国内首次实现了这一数据获取模式的转变。

(2) 减少外业人员工作量

简易观测场法需要监测人员进入观测样点, 利用长度测量工具对每一根测钎出露长度进行测量后记录数据, 并报给内业工作人员进行平均值计算, 以获取土壤侵蚀量, 外业工作量大, 且需要大量人员配合, 易产生偶然误差。而一种用于土壤侵蚀观测的光电测尺, 将简易观测场法由接触式测量转变为非接触式测量, 现场人员通过判读光电池发出的电信号驱动发光LED的数量, 即可直接获取土壤侵蚀量, 大量减少外业测量时的工作量, 同时降低偶然误差。

三、结论

荒漠草原坡面环境土壤水分特征探讨 篇6

本文所进行研究的目标区域为水利局的生态监测实验基地, 这个地区为温带大陆性气候, 常年高温少雨, 降水主要集中在夏季且年平均降水量地域300mm, 年平均蒸发量在2 100mm~2 200mm之间, 十分干燥。该区域以荒漠草原为主, 周边有荒漠分布, 土壤以灰钙土为主, 土壤从上到下依次是沙壤土、灰钙土、沙壤土。整个试验区的植被主要有冷蒿、克氏针茅、冰草等常见的荒漠草原地区的植被。

2 实验设计与方法

本次实验于2013年开始, 分别在河滩洼地、坡地、坡中、坡顶不同的区域放置了TSCⅠ型管式土壤水分仪, 荒漠草原研究区域的土壤厚度40cm~60cm之间, 将土壤水分研究限制在40cm以内, 在4月~9月期间, 每天10:00定时对土壤含水率进行测量, 此外, 在每次降雨之前和之后都要进行测试。

3 结果与分析

3.1 土壤水分特征曲线

土壤水分特征曲线可以很好的表示土壤水含量和水势的关系, 通过定量的研究来土壤水分特征。对于土壤水分特征的研究常用模拟方程来进行。通过模拟方程来算出不同坡位土壤水分的拟合参数, 方程中的系数都保持在0.89左右, 从中可以看出对于土壤水分特征关系的描述相对比较准确, 具有一定的科学性。此外, 通过计算得出对方程系统的分析我们可以找出一些规律从河滩洼地、坡地、坡中、坡顶不同的区域的方程系数分别为149.18、317.53、687.36和768.83, 从数据中可以看出拟合方程系统随着距离地面高度的增加而逐渐增加。

通过曲线拟合模型可以得出各个位置的不同吸力段的水容量。从计算得出的数据可以看出土壤的水吸力和土壤的比热容之间成反比, 随着土壤水吸力的增加土壤的比热容会逐渐减小。在不同的吸力土壤的吸力阶段土壤比热容是不同的, 本文以土壤水吸力为10-4MPa为例, 通过计算得出河滩洼地、坡地、坡中、坡顶不同的区域水容量。从数据中可以明显看出在土壤吸力相同的情况下, 水容量从河滩洼地到坡顶水容量呈现逐渐减小的趋势, 坡顶的供水和持水性能明显不如河滩洼地, 因此, 要注意运用不同区域的特性来改善土壤的水分特征。

3.2 荒漠草原土壤水分垂直分异

要研究荒漠草原土壤水分垂直分异就要对土壤进行垂直分层, 根据垂直分层原则、标准差和变异系数可以将土壤分别速变层、活跃层、次活跃层、稳定层。一般来说变异数>30%, 标准差在4以上可以判断为速变层, 而活跃层的标准值处于3和4之间, 变异系数在20%和30%之间。次活跃层变异系统在10%到20%之间, 标准差在2和3之间。相对稳定层的变异系数小于10%, 标准值<2。

以上按照标准差和变异系数来进行土壤层次划分的标准是处于理想状态下进行的, 在实际的研究中主要按照变异系数来进行土壤垂直变化分层, 通过对不同深度的土壤水分进行统计可以可能出在坡顶0cm~10cm处的变异系数为37.84%, 根据上文的划分标准可以将这段区域划分为速变层, 10cm~20cm处的水分变异系数为29.8%, 接近于30%, 将这段也划分为速变层, 因此, 速变层为0cm~20cm处, 20cm~30cm处的水分变异系数为25.5%为活跃层。为此土壤从上到下可以划分为速变层和活跃层。

结束语

浅谈公路路基坡面加固与防护设计 篇7

边坡防护又称坡面防护是保证路基边坡表面免受降水、日照、气温、风力等自然力的破坏，从而提高边坡的稳固性，还可美化路容，增加行车的舒适感。坡面防护工程，一般不考虑承受坡体的侧压力，故应设置在稳定的边坡上。路基边坡应根据当地气候环境、工程地质和材料及坡面等情况，选用合适的防护类型。常用的坡面防护类型有植物防护、灰浆防护和砌体防护等。随着公路等级和高等级公路服务标准的提高,公路坡面防护日渐引起公路部门的重视。由于公路线形标准高，路基高填深挖现象普遍,道路边坡安全显得至关重要。其中路堑与路基构成上部空间合围关系,对行车视线影响较大，即同时影响行车舒适性和交通安全。长期以来，边坡的综合防护技术一直是公路修筑中的一个薄弱环节，我国在80年代中期以前,主要以低等级公路建设为主，深挖高填较少，因而防护工程不作为道路建设的主体工程，所以在工程中对边坡的综合防护研究常常被忽视。进入90年代以后，我国高等级公路建设方兴未艾，由于缺乏对防护技术的系统研究，没有成熟的经验供设计部门应用，因此只能用低等级公路的防护技术或借鉴铁路部门的经验来实施局部防护，缺乏综合考虑，从而为工程埋下隐患，造成了巨大的经济损失和不良的社会影响。

1 植物加固与防护设计

植物防护系利用植被覆盖坡面，其根系又能固结表土，以调节坡体湿温防止水土流失确保边坡稳定，并有绿化道路和保护环境的作用。因此，在适宜于植物生长的土质边坡上，应优先采用种草、铺草皮、植树等植物防护措施。种草，适用于坡度不陡于1:1和坡高不大而坡面径流速度缓慢的边坡防护。草种的选择，应考虑防护的目的、气候、土质、施工季节等因素。仅以防止坡面侵蚀为目的时，应采用易成活、生长快、根系发达、茎叶矮茂的多年生耐旱草种；但以与周围环境协调为目的时，则需要选用乡土草种。种草宜用几种草籽混合播种，使之生成一个良好的覆盖层。对不利于草类生长的土坡上，应先铺一层10～15cm厚的种植土，再栽植或播种；暴雨强度较大的地区，可在坡面上铺设植生袋，将草籽、肥料和土均匀拌和并裹于土工织物内。铺草皮，较种草防护收效快，常用于边坡较高陡和坡面冲刷较重以及需要迅速绿化的地方。铺草皮主要有叠铺、平铺和方格式铺等形式，应根据边坡坡度、水流速度和草皮来源等具体条件选用。叠铺草皮可用于坡度不小于1:1的坡面上，每块草皮的尺寸以20cm×40cm为宜，考虑施工方便，多采用水平叠置方式。平铺草皮，应由坡脚向上铺设，并用竹木尖桩固定草皮；边坡缓于1:1.15时，也可不钉桩。路堑边坡铺草皮时，应铺过坡顶1.0m或铺至截水沟边；路堤边坡，应铺过坡顶0.2m。方格式铺，系将草皮平铺成与路线方向成45°斜角的方格状，坡顶和坡脚部分则铺设几条水平的带状，方格内栽草或撒草籽。这种铺法最为经济，但其坚固程度不及前述两种满铺形式，常用于草皮供应有限制的场合。植树适用于坡度不陡于1:1.5的各种土质边坡和极严重风化的岩石边坡。也可与种草、铺草皮配合应用，使坡面形成良好的防护层。植树可以加强路基的稳定性，还能保护路基免受风、沙、水、雪的侵蚀，并有改善路容、调节气候等作用。边坡植树，宜选用在当地土质和气候条件下能迅速生长、根深枝密的低矮灌木类树种。植树的形式，可按梅花形和方格形布置，栽成条带状或连续式，视防护要求等因素而定。为确保行车安全，在高速公路、一级公路以及弯道内侧的边坡上，严禁栽植高大的树木。植物防护宜安排在气候温暖、湿度较大的季节施工。铺、种植物后，还应适时进行洒水施肥、清除杂草等养护管理，直到植物成长覆盖坡面。

2 灰浆加固与防护设计

灰浆防护系采用拌制的水泥、石灰类矿质混合料对边坡进行封面和填缝，以防止软弱岩土表面进一步风化、破碎和剥落，避免雨水侵蚀坡体，并能增强边坡的整体性，通常用于不宜植物防护的坡面。封面包括抹面、捶面、喷浆和喷射混凝土等防护形式。抹面防护适用于表面比较完整而尚未剥落的易风化软质岩石挖方边坡。抹面材料常用石灰炉渣灰浆、石灰炉渣三合土或水泥石灰砂浆。为防止抹面开裂，增强抗冲蚀能力，可在表面涂软化点稍高于当地气候的沥青保护层，用量为0.3kg/m2。抹面厚度视材料与坡面状况而定，宜取3～7cm；其使用年限一般为6～8年。捶面防护适合坡度不陡于1:0.5的易冲蚀土质边坡和易风化岩石边坡。常用的捶面材料有水泥炉渣混合料、石灰炉渣三合土或四合土。捶面的厚度为10～15cm，其使用年限可达10～15年。喷浆和喷射混凝土防护，适用于易风化、裂隙和节理发育、坡面不平整的岩石挖方边坡。喷浆防护采用的砂浆强度不应低于Ml0，厚度宜为5～10cm。喷射混凝土防护系采用骨料最大粒径不宜超过15mm而强度不应低于C15的水泥混凝土，厚度宜为10cm，当岩石表面凹凸明显或气候条件恶劣时，可增至15cm。为防止喷射的混凝土硬化收缩产生裂缝或脱落，特别是坡面岩体切割破碎时，应在混凝土内设置菱形金属网或高强度聚合物土工格栅并通过锚杆或锚同钉固定在边坡上，这就称为锚喷混凝土防护。重点工程或高速公路、一级公路，要求封面防护稳固和耐久，宜选用锚喷混凝土。封面防护，考虑排水需要，应间隔2～3m交错设置泄水孔，孔径为10cm。防护工程的周边，应严格封闭，并嵌入未防护坡面内。大范围的封面，应设伸缩缝，其间距规定如下：对抹面及捶面，不宜超过10m；对喷浆及喷射混凝土，不宜超过20m。伸缩缝宽1～2cm，缝内用沥青麻筋或油毛毡填塞紧密。封面不宜在严寒季节、雨天及日照强烈时施工，并注意做好洒水养生工作。对新开挖的易风化岩石边坡，要及时进行封面，以防风化剥落。填缝，分勾缝和灌缝，适用于较坚硬不易风化的岩石挖方边坡，避免水分渗入岩体缝隙造成病害。岩体节理裂缝多而细者，宜用勾缝，将水泥砂浆嵌入缝中。缝隙较大而深者，可用水泥砂浆灌缝；缝隙又宽又深时，常用混凝土灌缝。

3 砌体加固与防护设计

受自然力影响易发生严重剥落、冲蚀或溜方等坡面变形的路基边坡，均宜采用框格、护坡和护墙等砌体防护形式。框格防护，可采用预制混凝土砌块、浆砌片石、栽砌卵石等做骨架，框格内宦采用植物防护或其他辅助防护措施。骨架能对边坡表层和框格内其他防护起支撑稳固作用，并防止边坡受雨水侵蚀而产生病害。在降雨量大且集中的地区，还可将骨架做成沟式，以分流排除坡面水，使边坡免受冲蚀。不宜植物防护和封面防护的土质边坡或风化岩石挖方边坡，可采有框格防护；对风化较重的岩石边坡和较高陡的挖方边坡，宜用浆砌片石或现浇混凝土做骨架，并根据边坡状况在框格的交点处设置固定桩或锚固钢筋。骨架宽度宜采用0.2～0.3m，嵌入坡面深度应视边坡岩土性质及当地气候条件而定，一般可取0.15～0.20m。框格的大小可根据边坡坡度和岩土情况确定，并应考虑与景观的协调。方形框格的边长宜为1～3m；如做成拱形骨架，圆拱的直径宜为2～3m。框格防护在边坡坡顶及坡脚应采用与骨架部分相同的材料加固，其宽度宜为0.4～0.5m。砌石护坡，常用于易受水流侵蚀的土质边坡、严重剥落的软质岩石边坡。干砌片石护坡，适用于边坡较缓或经常有少量地下水渗出的坡面。路基边坡较陡坡度不大于1:1的坡面防护采用干砌片石不适宜或效果不好时，可用浆砌片石护坡，但对湿软或冻害严重的土质边坡，应先采取排水措施或待沉实后再行施工，以免护坡变形而破坏。砌石层厚度规定如下：干砌时，一般为0.25～0.35m；浆砌时宜为0.25～0.40m，视边坡高度和坡度而定。砌石层下应设厚为0.10～0.15m的碎石或砂砾垫层具有平整、反滤、缓冲等作用，当坡面土的粒径分配曲线上通过率为85%的颗粒粒径大于或等于0.074mm时，可以用反滤效果等效于砂砾层的土工织物代替。砌石护坡的坡脚应选用较大的石块砌筑墁石基础，埋置深度一般为护坡砌石厚度的1.5倍。干砌片石护坡的基础与边沟相连时，应采用浆砌片石铺筑。砌筑用砂浆强度不应低于M5，寒冷地区则为M7.5。浆砌片（卵）石护坡还应每隔10～15m设置2cm宽沉降伸缩缝，并留有泄水孔。水泥混凝土预制块护坡，施工方便又可拼成各种图案，常用于石料缺乏的地区或需要美化的路段。预制块的混凝土强度不应低于C15，在严寒地区，应提高到C20；其厚度不应小于6cm，板块边长宜取0.4～0.6m，当边长大于0.6m时，需配置构造钢筋。砌缝宽1～2cm，并用沥青麻筋、沥青木板或聚合物合成材料填塞。混凝土块护坡底面亦应设置碎石、砂砾垫层或土工织物，但垫层厚度规定如下：干燥边坡为0.10～0.15m；较湿边坡为0.15～0.25m；潮湿边坡为0.25～0.35m。护面墙，简称护墙，是一种墙体形式的坡面防护，适用于坡度较陡但不宜陡于1:0.5而易风化或较破碎的岩石挖方边坡以及坡面易受侵蚀的土质边坡。护墙不承受墙后坡体的侧压力，故所防护的边坡坡度应符合极限稳定边坡的要求。墙体常采用浆砌片石结构，在缺乏石料的地区，也可采用现浇或预制混凝土结构。墙宽视墙高、边坡坡度和地基承载力等条件而定，顶宽一般为0.4～0.6m，底宽为顶宽加1/10～1/5墙高。基础应设在稳固的地基上，并埋置在冻结线以下不小于0.25m，墙趾需低于边沟铺砌的底面。沉降伸缩缝和泄水孔的布置与浆砌片石护坡相同。为增加护墙的稳定性，防护松散夹层时，最好在夹层底部，留出平台，并进行加固；护墙较高时，应分级设置，视坡面的地质条件，每6～10m的高为一级，其间设1～2m的平台，顶部予以封闭；墙背与坡面要密贴结合，每3～6m高设一耳墙，底宽为0.5～1.0m；防护的边坡较陡时，可采用肋式护墙，视具体情况，设置外肋、里肋或柱肋。若边坡不陡于1:0.75，则可用窗孔式护墙，通常为半圆拱型窗孔，高2.5～3.5m，宽2～3m，圆拱半径1.0～1.5m，窗孔内干砌片石、植草或捶面。边坡下部岩层较完整而需要防护上部边坡或遇到个别软弱地段时，可设拱跨过，而墙建在拱圈上，成为拱式护墙。在软弱岩层或局部凹陷处镶嵌填补的石砌圬工，需支托突出的岩层。

4 结束语

路基坡面防护在设计过程中也容易被忽视从建设投资比例来说公路路基坡面防护并不能算作是主体工程，设计偏于保守、单调且景观的单调乏味其直接异致的结果便是建设资金的浪费。公路坡面的加固与防护设计是一个综合性很强的工作，其中的诸多方面需要完善与提高。

摘要：路基防护与加固是防治路基病害、保证路基稳固、改善环境景观、保护生态平衡的重要工程技术措施。路基设计时,应根据道路性质和当地条件,结合路基基身和排水情况,采取相应的防护加固措施。

关键词：公路工程,路基,坡面防护设计

参考文献

[1]高振洪.浅谈路基的坡面防护[J].2011,(2):29-29.

[2]中华人民共和国交通部.公路路基设计规范(JTG D30-2004)[S].北京:人民交通出版社,2004.