半干旱礦區典型灌木根系固土力學及疲勞性能的差異性

張 欣王 博劉鐵軍郭建英王虎剛楊振奇

(1.中國水利水電科學研究院 內蒙古陰山北麓草原生態水文國家野外科學觀測研究站,北京100038;2.水利部 牧區水利科學研究所,內蒙古 呼和浩特010020;3.內蒙古師范大學,內蒙古 呼和浩特010020;4.內蒙古自治區水利事業發展中心,內蒙古 呼和浩特010020)

植物根系既具有吸收、傳輸水分和養分的生物功能,也兼備穩固自身并固持土體抵抗侵蝕的力學功能[1]。長期以來,能夠積極發揮枝葉防風和根系固土效能的植物措施,一直是中國北方進行植被重建和生態修復的主要方式。尤其在半干旱礦區的復雜侵蝕環境中,因灌木根系在減弱土壤侵蝕,加固斜坡,固持土體等方面都能發揮積極的作用,使得該類植物成為邊坡防護的首選物種以及區域水土流失防治的是首道防線[2]。

灌木根系的固土效能主要取決于其生物力學特性。因根系是由纖維素、半纖維素和木質素等化學物質組成,類似于高聚物材料,自身具有抗拉、抗壓、抗折和抗彎曲等力學特性,對土體產生有效的約束[3]。一方面通過與土體錯綜纏繞形成一種加筋土,有效抵抗土體變形[4],另一方面根系如同錨桿一樣扎入土體中,將淺層土體與深層土體嵌合在一起,使土體更加堅固和穩定[5]。從生長及力學特性角度研究不同灌木根系錨固土體、抵抗土體位移和變形能力,對于正確理解灌木根系固土抗蝕特性并充分發揮其保育水土、防風固沙的作用有重要意義?！?br>