在生態(tài)文明建設(shè)國家戰(zhàn)略驅(qū)動下，邊坡治理工程正經(jīng)歷從剛性支護向生態(tài)-工程協(xié)同治理的范式轉(zhuǎn)型。盡管植被護坡技術(shù)因兼具生態(tài)效益與景觀功能而備受青睞，但在實施過程中卻面臨著護坡效能難以長期評估的難題。本書聚焦全球氣候變化與人類活動加劇背景下山地災(zāi)害防治的迫切需求，以植被護坡技術(shù)的科學瓶頸為切入點，系統(tǒng)構(gòu)建根系動態(tài)固土的理論體系與技術(shù)方法。通過一系列的室內(nèi)外試驗和數(shù)值模擬，深入分析不同植被根系的生物力學特性及固土效益，首次闡明植被生長-衰亡動態(tài)過程對邊坡穩(wěn)定性的時變效應(yīng)。同時，結(jié)合降雨不同工況對邊坡安全系數(shù)進行精準測算和全面分析。
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2001.09-2006.07
北京林業(yè)大學
水土保持
博士
1997.09-2001.09
山西農(nóng)業(yè)大學
水土保持
學士
目錄
第1章 根系形態(tài)特征 1
1.1 根系長度 1
1.2 根系分布角度類型 2
1.3 含根量 3
1.4 根系分枝類型 4
1.5 根系結(jié)構(gòu)類型 4
第2章 根系生物力學特征 6
2.1 根系化學組成特征 6
2.1.1 材料與方法 6
2.1.2 根系主要成分與抗拉強度的關(guān)系 7
2.2 根系力學特征 9
2.2.1 抗拉強度和楊氏模量 9
2.2.2 拔出強度 14
第3章 根系空間分布特征及其對固土作用的影響 20
3.1 實驗準備 20
3.1.1 研究區(qū)自然條件概況 20
3.1.2 研究內(nèi)容與方法 21
3.2 根系空間分布特征 23
3.2.1 根系直徑 23
3.2.2 根系長度 26
3.2.3 根系數(shù)量 29
3.2.4 根系傾斜角度 32
3.2.5 分枝與分枝節(jié)點 34
第4章 根土作用機理 37
4.1 根土接觸特性 37
4.2 根土結(jié)構(gòu)特性 38
4.3 根土的力學特性. 39
4.3.1 根土原始摩擦力 39
4.3.2 根土復(fù)合體 40
4.3.3 根土復(fù)合體抗剪強度 41
4.4 根土固土力學模型 42
4.4.1 基于摩爾–庫侖定律的固土模型 42
4.4.2 纖維素模型 44
4.4.3 根束模型 45
4.4.4 能量模型 47
第5章 植物根系固土動態(tài)研究 49
5.1 實驗準備 49
5.1.1 研究區(qū)狀況 49
5.1.2 研究內(nèi)容與方法 50
5.2 根系固土機理 53
5.3 土壤含水量對根系固土的作用 57
5.3.1 根系固土機理 57
5.3.2 根系固土動態(tài)過程 62
5.3.3 小結(jié) 65
5.4 植物生長過程對根系固土的作用 66
5.4.1 根系固土機理 66
5.4.2 根系固土動態(tài)過程 77
5.4.3 小結(jié) 80
5.5 植物死亡對根系固土的作用 81
5.5.1 根系固土機理 81
5.5.2 植物死亡后根系固土作用的動態(tài)過程 86
5.5.3 小結(jié) 90
第6章 根系構(gòu)型對斜坡穩(wěn)定性的影響 91
6.1 實驗準備 91
6.1.1 研究內(nèi)容與方法 91
6.1.2 不同根系構(gòu)型根土復(fù)合體的模擬試驗 96
6.2 根系構(gòu)型的力學和水文作用 101
6.2.1 不同根系構(gòu)型植物的根系形態(tài)與抗拉強度 101
6.2.2 根土復(fù)合體的抗剪強度 103
6.2.3 根土復(fù)合體的入滲性能 106
6.2.4 討論與小結(jié) 109
6.3 不同根系構(gòu)型的斜坡穩(wěn)定性分析 110
6.3.1 不同根系構(gòu)型下斜坡穩(wěn)定性 110
6.3.2 不同根系構(gòu)型下斜坡失穩(wěn)的降雨閾值 112
6.3.3 討論與小結(jié) 113
第7章 林分類型對斜坡穩(wěn)定性的影響 115
7.1 典型林分斜坡安全系數(shù)分量 115
7.2 典型林分斜坡安全系數(shù)動態(tài)變化 118
7.3 討論與小結(jié) 120
7.3.1 討論 120
7.3.2 小結(jié) 120
第8章 含植被坡體穩(wěn)定性分析 122
8.1 含植被坡體的數(shù)值模擬研究 122
8.1.1 基于數(shù)值模擬的坡體模型構(gòu)建 122
8.1.2 基于數(shù)值模擬的植物模型構(gòu)建 127
8.1.3 不同植物根系結(jié)構(gòu)分布的坡面應(yīng)力分析 130
8.1.4 小結(jié) 134
8.2 植物地上部分生長過程模擬 134
8.3 含植被的均質(zhì)土坡穩(wěn)定性計算 136
8.3.1 含單一植物類型坡體 136
8.3.2 含兩種植物類型坡體 139
8.4 含植被的淺層土坡穩(wěn)定性計算 142
8.4.1 含單一植物類型坡體 143
8.4.2 含兩種植物類型坡體 145
8.5 含植被的非規(guī)則坡面形狀邊坡穩(wěn)定性計算 149
8.5.1 含兩種以上植物類型的凸形坡體 150
8.5.2 含兩種以上植物類型的凹形坡體 151
8.6 小結(jié) 151
第9章 植被對斜坡穩(wěn)定性的影響 154
9.1 植被的水文作用. 154
9.1.1 林冠的截留作用 154
9.1.2 枯落物截留吸收作用 155
9.1.3 植物的蒸騰與根系吸水 155
9.1.4 根系對入滲的影響 156
9.2 降雨對斜坡的影響 157
9.2.1 降雨入滲研究 157
9.2.2 降雨條件下的水–力耦合或相互作用 158
9.2.3 降雨條件下的穩(wěn)定性分析 160
參考文獻 163
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