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工程堆积体坡面侵蚀影响因素研究进展

时间:2021年08月06日 分类:免费文献 次数:

摘 要: 为了给深化工程堆积体土壤侵蚀影响因素研究及工程堆积体水土流失防治提供参考,基于近 10 a 来工程堆积体土壤侵蚀研究成果相关文献的查阅,对其影响因素进行了梳理和系统分析,系统分析总结了工程堆积体土壤侵蚀的主要影响因素,发现工程堆积体坡面的

《工程堆积体坡面侵蚀影响因素研究进展》论文发表期刊:《人民黄河》;发表周期:2021年07期

《工程堆积体坡面侵蚀影响因素研究进展》论文作者信息:作者简介: 耿绍波( 1985—) ,男,山东莱芜人,高级工程师,硕士,主要从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,高级工程师,博士,研究方向为电网环境保护

  摘 要: 为了给深化工程堆积体土壤侵蚀影响因素研究及工程堆积体水土流失防治提供参考,基于近 10 a 来工程堆积体土壤侵蚀研究成果相关文献的查阅,对其影响因素进行了梳理和系统分析,系统分析总结了工程堆积体土壤侵蚀的主要影响因素,发现工程堆积体坡面的产流、产沙受到土壤类型及砾石含量、降雨及上游平台来水情况、不同的坡体形态、坡面措施等因素的影响。尽管工程堆积体的坡面侵蚀研究已经取得了一定的成果,但是受研究方法和技术条件所限,关于工程堆积体的研究还存在一些问题和不足,需要进一步深入研究: ①工程堆积体内部的水沙运移规律,水土流失与土壤类型及砾石含量、降雨及上游来水因素、坡体形态因素、坡面措施等因素之间的关系有待进一步研究; ②降雨与上游平台来水的交互作用; ③各种因素共同作用下对堆积体坡面产流、产沙的影响,是今后研究的重点和难点; ④坡面防护措施的效果,尤其各类防护措施的综合防护效果研究,这对于工程堆积体的水土流失防治至关重要。

  关键词: 工程堆积体; 土壤侵蚀; 产流产沙; 影响因素

  近年来,随着生产建设项目数量和规模的大幅度提升,产生了巨大数量的工程堆积体。生产建设过程中形成的工程堆积体是由土、砂、石及土壤母质等组成的混合物",松散、物质组成不均、土壤结构遭到破坏且边坡坡度陡、高度大[,其在降雨条件下极易产生强烈的水土流失。对于工程堆积体的土壤侵蚀规律,有关学者已做了大量研究[1,但对于工程堆积体土壤侵蚀影响因素尚未进行系统分析。鉴于此,本文基于近10 a来工程堆积体土壤侵蚀研究成果相关文献的查阅,对其影响因素进行了梳理和系统分析,以期为深化工程堆积体土壤侵蚀影响因素研究及工程堆积体水土流失防治提供参考。

  1土壤类型及砾石含量

  工程堆积体的土壤构成直接影响到坡面产流产沙特性,而工程堆积体掺入砾石后会影响堆积体本身的结构和物理性质,进而影响到坡面水蚀过程。砾石是指土壤中粒径>2mm的矿物颗粒,由于其在密度、透水性以及表面结构等方面与土壤颗粒有着本质的区别,因此当砾石混入土壤中后必然会导致土壤构成和整体的物理特性发生变化,可以认为,砾石的存在明显影响坡面水蚀过程[1,同时砾石对不同土壤类型或质地的工程堆积体产流产沙特征的影响存在差异11.1 黄土类工程堆积体

  对于不同砾石含量的黄土类工程堆积体,戎玉博等回研究了坡面径流侵蚀特征,发现降雨强度相同时,坡面径流率和流速随砾石含量的增加而呈现减小的趋势,吕佼容等[6]也发现随着堆积体砾石含量增加坡面产流率线性减小、而坡面产流历时相对延长; 但是也有学者得出了不同的结论,例如速欢等[7]的研究结果说明坡面径流率、流速与堆积体砾石质量分数相关性均不显著,丁亚东等[8]对锥状堆积体侵蚀产沙规律的研究也发现砾石含量对径流量的影响不显著。

  对于工程堆积体侵蚀速率和可蚀性的研究结果表明,侵蚀速率和可蚀性随砾石含量的增加而减小。李建明等四剔除降雨强度和坡度影响,分析了堆积体砾石含量对侵蚀速率的影响,发现砾石含量分别为10%、20%,30%时,坡面侵蚀速率分别占纯土体堆积体坡面侵蚀速率的64.96%、61.90%和31.46%,说明侵蚀速率随着砾石含量的增加而减小:吕佼容等[的试验结果显示,土壤剥蚀率随着堆积体砾石含量增加而降低:李宏伟等[1研究了不同石砾含量土石混合堆积体的可蚀性因子,发现随着石砾含量增加,堆积体坡体可蚀性K值呈线性减小。

  不同学者对黄土类工程堆积体土壤侵蚀总量与砾石含量相关关系的研究,均发现侵蚀总量随着砾石含量的增加而减小,但是不同研究发现侵蚀总量随着砾石含量的变化趋势不尽相同:戎玉博等回发现在一定降雨强度下,工程堆积体坡面土壤侵蚀总量随砾石含量的增加呈对数型减小;而速欢等的研究结果表明,当降雨强度为1.0-2.5 mm/min时,坡面产沙量随砾石质量分数增大呈幂函数型减小。

  黄土类工程堆积体砾石含量对工程堆积体表面径流的流量、流速的影响有负相关和不显著相关两种相关关系:而堆积体坡面侵蚀率、可蚀性和侵蚀总量与砾石含量呈负相关关系,不同研究所得侵蚀量(或产沙量)与砾石含量关系曲线形式有所不同。

  1.2红壤类工程堆积体

  红壤类工程堆积体的产流产沙规律比黄土类工程堆积体复杂得多。张文博等[1研究了不同形态工程堆积体的产流产沙规律,发现坡面流速和径流率随砾石含量的增加而减小;王雪松等[1发现砾石对径流率的影响不明显,只是坡面产流时间随着砾石含量的增加而减小;陈卓鑫等[14研究发现砾石含量对稳定径流强度的影响与降雨强度息息相关,当降雨强度>

  1.0 mm/min时径流强度随砾石含量的增加先减小后增大,当降雨强度为1.0 mm/min时则表现为先增大后减小,且径流强度均在砾石含量为10%时达到极值。

  红壤类工程堆积体的侵蚀量及可蚀性等,随砾石含量的增加变化趋势不尽相同。王雪松等[1s-1通过不同试验发现堆积体中存在砾石会促进其坡面侵蚀,含有砾石的红壤土堆积体的可蚀性参数比纯红土的可蚀性参数大20-30倍;而张文博等[12]试验发现单位面积侵蚀量随砾石含量的增加先增大后减小。卓鑫等[14的研究结果表明,坡面产沙量对砾石含量的响应关系受降雨强度的影响,当降雨强度为1.0 mm/min时砾石的存在加剧了土壤侵蚀,产沙量增加了28.7%-50.5%;当降雨强度大于1.0 mm/min时,砾石的存在抑制了土壤侵蚀,使坡面的产沙量减少5.0%~64.4%,王雪松等[还研究了石块大小对工程堆积体坡面产流、产沙的影响,发现石块越大越能促进坡面产流、产沙,大石块与小石块堆积体的产流量差值随着降雨强度的增大而增大,而产沙量之间的差异随着降雨强度的增大而减小。

  红壤区不同砾石含量工程堆积体的产流、产沙规律比黄土区复杂,有关研究发现砾石能促进工程堆积体的产流、产沙:也有研究认为小雨强下砾石加剧了土壤侵蚀,而雨强变大时砾石能抑制土壤侵蚀;石块的大小也对工程堆积体的产流、产沙规律有所影响。

  1.3风沙土类工程堆积体

  对于风沙土类工程堆积体,康宏亮等[1研究发现砾石含量对流速的影响在不同的产流时段存在差异,产流前段砾石促进工程堆积体的坡面径流,在产流后段则抑制坡面径流,同时还发现砾石含量明显影响水流的含沙量,砾石含量低(小于10%)时堆积体高含沙水流频发,而砾石含量较高(20%~30%)

  时堆积体几乎不出现高含沙水流:李建明等[研究了不同土质工程堆积体径流产沙的差异,发现风沙土类堆积体侵蚀速率随砾石含量的增加而递减,纯土体平均侵蚀量是含砾石堆积体的1.2-2.7倍:赵满等[1]和康宏亮等[均发现降雨强度不同时砾石含量对坡面侵蚀的影响不同:当雨强为1.0 mm/min时,砾石的存在促进坡面降雨侵蚀,从而使产沙量增大:雨强大于1.0

  mm/min时,砾石具有显著的减沙效应。

  砾石对风沙土类工程堆积体的影响也较复杂,不同研究发现砾石含量影响工程堆积体产流产沙的规律不同,此外,产流时段和雨强的差异也对砾石对工程堆积体边坡产流产沙规律产生不同的效果。

  1.4 其他土类工程堆积体

  郑腾辉等[对石灰土工程堆积体的研究表明,随砾石含量的增加,坡面侵蚀量呈先增后减的趋势,坡面侵蚀量偏土质堆积体(砾石含量为30%)>土质堆积体(砾石含量为0)>偏石质堆积体(砾石含量为70%):史东梅等[2]对黄沙壤和紫色土的研究发现,砾石含量偏低(砾石含量为20%)的黄沙壤堆积体边坡产流量、产沙量均高于砾石含量偏高(砾石含量为40%)的,而紫色土堆积体产流量随砾石含量的变化不明显,产沙量随砾石含量的增加而明显减小。

  综上所述,工程堆积体不同土壤类型和砾石含量与其坡面土壤侵蚀的关系非常复杂,黄土类工程堆积体中砾石能抑制坡面土壤侵蚀,而红壤类和风沙土类工程堆积体砾石含量对土壤侵蚀的影响复杂多变。这首先与不同土壤类型其抗蚀性不同有关,例如:李建明等[2对3种土壤质地工程堆积体坡面流速及产沙特征研究发现,相同雨强下沙土堆积体侵蚀量是壤土的6.0-6.3倍,是黏土的3.2-3.5倍,相同砾石质量分数下沙土堆积体侵蚀量分别是士和黏土的5.0-9.8倍和2.7-3.8倍:丁文斌等[2则发现在相同流量条件下,黄沙壤堆积体的侵蚀模数大于紫色土堆积体的且随流量增大而更加显著。其次,砾石含量的多少会直接影响工程堆积体土壤的质地和结构,通常来说,工程堆积体内砾石含量越高,土体的孔隙含量越大,透水性增强,土壤侵蚀量应减小,但不同研究得出的结论不尽相同,这可能与其他因素相关性较大。因此,在以后的研究中,还应考虑其他多种因素的共同影响。另外,当前研究结果的复杂性是否与工程堆积体内部的水沙运移规律有关,在以后的研究中对此也应重点关注。

  2降雨强度、地表径流及侵蚀时间

  降雨和地表径流沿堆积体表面裂缝入渗,在堆积体与原地貌接触面上汇流贯通,形成滞水,降低了土体的力学性质,同时雨水不断充填裂缝和软弱结构面,使张裂缝扩大,必然加剧堆积体的变形,对于堆积体的稳定性产生重大影响24。因此,降雨强度、径流及侵蚀时间等对工程堆积体土壤侵蚀的影响极大。

  2.1降雨强度的影响

  对于黄土类堆积体,戎玉博等23认为径流量和流速随着降雨强度的提高而增大,侵蚀速率也随降雨强度的提高而增大,但是在不同降雨强度下,堆积体的侵蚀速率变化趋势不同,当降雨强度小于2.0 mm/min时侵蚀速率呈现“增一减一增"的变化趋势,当降雨强度大于2.25 mm/min时侵蚀速率呈现

  “减一增”的变化趋势;不同学者均发现在不同的石砾含量和坡度条件下,土壤侵蚀量均随雨强的提高而增大,丁亚东等回和戎玉博等[发现侵蚀总量随雨强增大呈指数增长趋势。对于红壤类工程堆积体,王雪松等[1]发现堆积体坡面侵蚀速率随降雨强度的提高而增大:陈卓鑫等[4的研究结果表明,侵蚀速率受雨强的影响呈现多峰多谷的变化趋势,雨强越大边坡越易发生细沟侵蚀且伴随重力崩塌现象。李建明等[对壤土、黏土、沙土工程堆积体研究发现,平均侵蚀速率随雨强增大而递增。

  可以看出,不同土壤类型工程堆积体的产流、产沙与降雨强度均呈正相关关系,只是不同的降雨强度和土壤类型会影响坡面产流、产沙的变化趋势。

  2.2地表径流的影响

  对黄土类工程堆积体,牛耀彬等[23发现工程堆积体坡面细沟宽度和深度均随地表径流流量的增大而增大,相比之下,流量对细沟发育的影响显著;张少佳等的研究也得出类似结论,即随着流量的增大,工程堆积体坡面的产流量、产沙量均增大:张乐涛等[2则发现当流量较小时,产沙量呈现先增后波动稳定的趋势,但当流量较大时(30 L/min),产沙量呈现先剧烈上升后波动下降的过程。史东梅等[20研究了紫色土区不同土石比的工程堆积体边坡径流侵蚀过程,发现工程堆积体边坡的土壤剥蚀率随流量增大而增大。彭旭东等[1研究发现紫色土区工程堆积体的产流量、产沙量均随流量增大而增大。陈卓等研究了红壤类和风沙土类工程堆积体坡面泥沙运移特征,发现两种土壤的工程堆积体的产流量、产沙率随流量增大均有所提高,且红壤堆积体较风沙土堆积体产流率、产沙率的变化更稳定。对于煤矿区工程堆积体,丁文斌等 研究发现工程堆积体坡面产流率和土壤剥蚀率随流量增大而增大;胡振华等[3]则发现工程堆积体总侵蚀量的大小与流量呈线性正相关关系。张乐涛等[3发现不同来水流量峰值类型也会对土壤流失总量产生影响,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,而均匀型来水的土壤流失总量最小。

  不同类型的工程堆积体的产流、产沙均随地表径流流量的增大而有所增加,流量和土壤类型均会影响产流、产沙量的变化趋势,流量的峰值类型会影响堆积体坡面土壤侵蚀量。

  2.3 降雨强度和地表径流的双重影响

  牛耀彬等凹研究了降雨和上方来水条件下工程堆积体坡面土壤侵蚀特征,发现单独降雨条件下,产流量和产沙量随着降雨量增加而增大:单独上方来水条件下,产流量和产沙量随着来水量的增加而增大。降雨和上方来水组合的条件下,堆积体坡面侵蚀过程总体呈现剧烈波动,产沙率在产沙周期内呈现

  “多峰多谷”变化态势,且产沙率波动幅度随着时间的推移逐渐增大,堆积体坡面侵蚀形态为发育剧烈的侵蚀沟。

  在实际工程中,多数堆积体上方均存在平台,平台汇集的上方地表径流和降雨对工程堆积体土壤侵蚀具有交互作用,而现有研究成果中,少有关于上方来水和降雨两种侵蚀驱动力共同作用下工程堆积体土壤侵蚀的研究,因此这方面的研究还应加强。

  2.4 侵蚀时间

  对于黄土类工程堆积体,张翔等[4-3指出坡面径流强度随径流冲刷时间延长呈波动增大趋势,而径流含沙量随时间的延长呈现先小后稳定的趋势。张乐涛等[2的研究结果表明产沙量总体呈现先增后波动稳定的趋势,但当流量较大时产沙量呈现先剧烈上升后波动下降的过程。有关学者发现,对于黄土类工程堆积体,在不同的产流时段内,侵蚀速率变化趋势不同:戎玉博等回通过降雨试验,指出产流初期(1-10 min)侵蚀速率变化较小,当产流时间大于10 min时侵蚀速率呈现波动增大趋势,且随着雨强的增大波动幅度加大;李建明等[1通过上方来水冲刷试验,得出了不同的结果,产流开始后的0-6min内侵蚀速率显著递增,6-15 min内缓慢递减,15 min后达到相对稳定。

  有关学者通过上方来水冲刷试验,发现坡面侵蚀产生的沟宽和沟深在不同的时段内有不同的发育规律:齐星圆等指出沟宽和沟深均随冲刷历时的延长呈增大趋势,且呈对数函数关系,其中沟宽在开始冲刷的0-9 min迅速发育,沟深在1-15

  min发育较快:牛耀彬等[2]发现工程堆积体坡面侵蚀沟沟宽和沟深均随冲刷时间的持续呈现增大趋势,且都在前9min内快速发育,在后36 min内平稳发育;张翔等[3则发现沟宽随时间延长先递增后趋于稳定,沟深随时间延长不断加大。其他土壤类型的工程堆积体的产流产沙变化情况比黄土类工程堆积体复杂得多。康宏亮等[19通过降雨试验对风沙土类工程堆积体的产流、产沙规律进行了研究,发现土壤剥蚀率分别在产流30 min左右开始显著提高,之前则较小。杨帅等[对裁植植物篱的工程堆积体控蚀效果进行了研究,发现堆积体侵蚀集中在产流中后期,植物篱坡面产流后期径流含沙量超过裸坡,这与其在侵蚀过程中的“源-汇”转变有关。在上方来水的冲刷试验方面,王雪松等[1]对红壤类工程堆积体的研究结果表明,径流含沙量随时间变化曲线呈现“增大一小幅度减小一稳定一急剧减小一小幅上升”的趋势;张荣华等[]对褐土类工程堆积体的研究发现,径流量、产沙率在降雨初期剧增到峰值,之后径流量逐渐稳定,而产沙率波动减小后逐渐稳定:丁文斌等四对紫色土类工程堆积体的研究表明,产流率随冲刷时间延长呈现先增后稳的谷峰交替变化趋势,而径流含沙量随冲刷时间延长呈现先增后稳的变化趋势,较产流率变化趋势要稳定。

  综上所述,对于工程堆积体坡面产流、产沙规律的研究,多采用单独的上方来水法和人工模拟降雨法,而上方来水法没有考虑雨滴击溅侵蚀过程,通常雨滴击溅导致泥浆溅散会阻碍坡面径流,从而影响水流水动力学特征:另外,两种来水方式形成的土壤结皮方式也有差异,对坡面产流、产沙规律会产生不同的影响。个别结合上方来水和降雨两种侵蚀驱动力共同作用下工程堆积体土壤侵蚀的试验,已初步说明了两种驱动力与单独一驱动力作用结果的差异性,今后应加强工程堆积体坡面模拟降雨与上方来水共同作用下堆积体坡面土壤侵蚀规律的研究。

  3工程堆积体形态因素

  3.1 坡度的影响

  张翔等[认为坡度对坡面产流产沙量具有重要影响,对累计产流产沙量产生正效应。黄鹏飞等[1发现不同的石砾含量和雨强条件下,土壤侵蚀量均随坡度的增大而增大。张荣华等[对胶东铁路弃土弃渣体的产流产沙特征的研究发现,在一定降雨强度下,土壤侵蚀量随着坡度的增大呈现先增加后减小的趋势,拐点坡度为300。张翔等[对黄土工程堆积体的研究发现,平均含沙量和产沙比均随坡度增大呈先增后减的趋势,峰值坡度为280.

  张少佳等[发现当流量较小时,由于下渗强烈,因此坡度对产流量的影响并不明显。丁文斌等[研究了煤矿工程堆积体的边坡侵蚀规律,发现在放水流量为10 L/min时,土壤剥蚀率随坡度的增大而逐步减小; 在放水流量为15、20、30 L/min时,土壤剥蚀率随坡度的增大先增后减:在放水流量为25 L/

  min时,土壤剥蚀率随坡度的增大先减后增。

  坡度对工程堆积体坡面产流、产沙具有重要影响,但是对不同土壤类型堆积体影响的规律不尽相同,坡面产流、产沙量随坡度增大呈增加或先增后减趋势:另外,不同放水流量条件下,坡度对产流、产沙的影响效果也不同。

  3.2坡长的影响

  张翔等[53研究了不同坡长条件下护土堆积体坡面产流产沙过程,发现坡度、坡长均对坡面累计产流产沙量具有重要的影响,坡长对坡面累计产流产沙的影响大于坡度,对累计产流产沙量产生正效应。齐星圆等[的研究表明,侵蚀沟沟宽、沟深均随坡长的增长而增大,发育速度随坡长的增长而加快。李玉亭婷等[40的研究结果表明,累计产流、产沙量随坡长的增加总体呈现增加趋势,但当坡长为12m时,累计产流、产沙量有明显下降的趋势。

  总之,工程堆积体产流、产沙随着坡长的增长呈现逐步增加的趋势,但是在总体增长的趋势下,处于一定坡长的坡面产流、产沙量可能会呈现下降趋势。

  3.3不同形态的影响

  目前,对工程堆积体产沙、产流规律的研究中多采用传统野外径流小区或者人工装填土槽的方法来模拟工程堆积体坡面,即利用二维坡面形态来模拟工程堆积体。赵暄等[1的研究表明,实际存在的工程堆积体往往具有特定的三维立体形态,不同的形态会改变径流在坡面的分配,从而对坡面的土壤侵蚀产生影响。张文博等[1]对二维平面坡面和三维锥状坡面的产流产沙规律进行了对比研究,发现砾石含量相同时二维坡面的流速和径流率大于三维坡面的,两种坡面土壤剥蚀率变化规律也不同,二维坡面剥蚀率随产流时间呈“稳定一减小一稳定”的变化趋势,三维坡面剥蚀率随产流时间呈“增大一稳定”

  的变化趋势。

  3.4 坡面部位的影响

  工程堆积体不同部位对坡面产流、产沙规律也有重要影响。杨帅等5发现侵蚀位置主要在坡面中上段(0~10 m)。

  齐星圆等[指出,平台与坡面过渡区和坡面上段对产沙量的贡献率高达60.36%,为土壤侵蚀易发区。张乐涛等[2研究发现,不同坡段对坡面产沙量的贡献不同,整体表现为从坡面上段至下段逐渐减小的趋势,但不同放水流量下坡面产沙量随坡面上段至下段的变化趋势有差异:大流量(25-30 L/min)下变化趋势为“减小一增加一减小”的剧烈波动状态,中流量(15.20

  L/min)下变化趋势为平稳减小,小流量(10 L/min)下变化趋势为“增大一减小”。张翔等[指出侵蚀沟沟深与不同坡段关系显著,具体变化趋势为从坡面上段至下段,沟深先显著下降,后波动缓速下降,而沟宽与不同坡段之间关系不明显。上述研究说明,坡面上段土壤侵蚀较严重,开展工程堆积体防护工作时应引起足够重视。

  综上所述,关于工程堆积体形态因素对坡面土壤侵蚀的影响,不同的研究人员得出了有差异的结论,在今后的研究中,应结合野外调查,充分研究不同工程堆积体,记录较为详细的坡度、坡长、坡位及二维/三维形态等信息,以便于更好地设计相关试验,分析工程堆积体不同形态因素与土壤侵蚀之间的关系。另外,还应充分考虑其他各种因素共同作用下对堆积体坡面产流、产沙效益的影响,这是该研究方向的重点和难点。

  4坡面措施的影响

  工程堆积体边坡因自我修复能力弱而易出现不稳定和水土流失等现象,其边坡水土流失防治主要有植物措施、工程措施和临时措施等。

  牛耀彬等[3研究了不同植物对土壤抗蚀性的影响,发现小冠花对土壤抗蚀性的提升远高于冰草和白三叶,原因主要是小冠花根系发达,能够很好地缠绕和固持土壤,从而提高了堆积体土壤的抗蚀性。杜捷等[选取紫穗槐和紫花苜着建设植物篱带,研究了植物篱的减流减沙效果,发现植物篱带平均减流效益为18.43%-30.47%,平均减沙效益为23.03%-42.77%,但随着时间推移,植物篱带坡面的减流、减沙效果逐渐减小,说明植物篱的拦沙作用在长时间冲刷条件下具有局限性。杨帅等[回指出植物篱降低了坡面土壤剥蚀率、径流剪切力等,通过降低坡面径流能量、削弱径流侵蚀动力,提高坡面的抗蚀能力,具有10%-45%的减沙效益。娄永才等[5]的研究结果表明:植被措施的减流效益在12.23%-49.62%之间,减沙效益在12.92%-80.54%之间,减沙效益高于减流效益:带状植被和坡顶聚集格局的平均减流、减沙效益分别为43.87%、58.09%和30.55%、54.41%,显著高于其他植被格局。袁普金等[研究发现,植物篱措施起到了很好的减沙效果,坡面中段的植物篱减沙效益要好于坡位上段和坡位下段的。

  对于工程堆积体工程防护措施和临时措施的研究,目前的报道还较少。张乐涛等[1研究了不同工程措施对坡面径流侵蚀过程的调控作用,发现不同的工程措施均能有效降低工程堆积体坡面径流量、产沙量等,其中“水平沟+鱼鳞坑”可很好地发挥减流控沙潜力。邓从等[11研究了泰安市周边耕作层土壤覆盖措施的减流减沙效益,发现覆盖土工网减流效益为50%,减沙效益在94%以上。

  整体而言,当前对工程堆积体坡面防护的研究较少,基本只考虑单一措施类型对坡面侵蚀的影响,然而,单一措施类型的效果毕竟有限,如何将三种措施有效搭配,以起到最佳的水土流失防治效果,是今后工程堆积体土壤侵蚀研究的重要领域,也是工程堆积体边坡生态恢复治理措施布设的迫切需求。

  5研究展望

  综上所述,尽管工程堆积体的坡面侵蚀研究已经取得了一定的成果,但是受研究方法和技术条件所限,目前关于工程堆积体的研究还存在一些问题和不足,需要进一步深入研究。(1)工程堆积体内部的水沙运移规律。工程堆积体内部的水沙运移规律研究尚未见报道,工程堆积体地下水土流失若存在,其与土壤类型及砾石含量、降雨及上游来水因素、坡体形态因素坡面措施等因素之间的关系有待进一步研究。

  (2)降雨与上游来水的交互作用。现实中的工程堆积体往往会受到上游平台汇流和降雨的共同作用,目前对于降雨和上方来水对工程堆积体侵蚀规律的研究较少,今后应加强这一方面的研究。

  ( 3) 不同影响因素的共同作用。影响工程堆积体坡面土壤侵蚀的因素很多,应充分考虑各种因素共同作用下对堆积体坡面产流、产沙的影响,这是今后研究的重点和难点。

  ( 4) 坡面防护措施的效果。工程堆积体水土流失严重,但目前对于工程堆积体坡面防护措施效果的研究较少,尤其各类防护措施的综合防护效果,这对于工程堆积体的水土流失防治至关重要。

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