模擬擋墻支護(hù)覆土棄碴場植被生長用水測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生態(tài)環(huán)境水利技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種擋墻支護(hù)覆土棄碴場的植被生長用水量研究領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在生態(tài)環(huán)境巖土工程領(lǐng)域，因工程建設(shè)產(chǎn)生的棄土棄碴廣泛存在，棄碴是由于工程建設(shè)中土石方挖填不平衡而產(chǎn)生的過剩資源，碴場的穩(wěn)定性嚴(yán)重影響著區(qū)域生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展。目前關(guān)于棄碴場主要研究內(nèi)容為碴場穩(wěn)定性、坡體穩(wěn)定性、生態(tài)脆弱區(qū)的棄碴場生態(tài)恢復(fù)以及坡面水土流失量等，現(xiàn)有棄碴場的工程治理措施主要有護(hù)坡工程、排水工程、擋墻工程、復(fù)土工程、植被恢復(fù)工程等內(nèi)容。
[0003]水在棄碴場穩(wěn)定性方面承擔(dān)著重要作用。棄碴土體內(nèi)水的滲流增加了邊坡的失穩(wěn)風(fēng)險。一方面，土中水減弱了碴體滑動的抗滑力；另一方面，土中水增大了碴體滑動的下滑力。為保持碴場穩(wěn)定，通常要根據(jù)碴體下滑方向構(gòu)筑開設(shè)有排水孔的支護(hù)擋墻，排水孔滲流降低地下水位線，從而保持碴場穩(wěn)定，避免地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。同時，棄碴的隨意堆砌也對區(qū)域生態(tài)環(huán)境和生物棲息生境造成嚴(yán)重威脅。因此，對棄碴場的植被恢復(fù)也尤為重要，在工程建設(shè)的同時需要進(jìn)行植被恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)工程與自然和諧發(fā)展。
[0004]棄碴場植被恢復(fù)技術(shù)根據(jù)研究內(nèi)容可分為植被的恢復(fù)與重建技術(shù)、土壤改造技術(shù)、防治土地退化技術(shù)、土地復(fù)墾技術(shù)、小流域綜合整治技術(shù)等。而棄碴場植被恢復(fù)與植被生長需水量息息相關(guān)，而植被生長需水量的保持又與棄碴土體內(nèi)水的滲流存在著密切的關(guān)系。而現(xiàn)有支護(hù)擋墻的排水孔設(shè)計(jì)往往只考慮了擋墻穩(wěn)定性和強(qiáng)度，忽略了適當(dāng)?shù)谋Ｋ砸跃S持植被健康生長的基本需水量。如何維持擋墻穩(wěn)定性和植被恢復(fù)需水量之間的平衡，需要進(jìn)行相應(yīng)的研究。目前還沒有有關(guān)這類研究的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了更好地將碴場穩(wěn)定性和生態(tài)恢復(fù)技術(shù)結(jié)合，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種模擬擋墻支護(hù)覆土棄碴場植被生長用水測試方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:模擬擋墻支護(hù)覆土棄碴場植被生長用水測試方法，根據(jù)相似原理構(gòu)建試驗(yàn)?zāi)Ｐ停鲈囼?yàn)?zāi)Ｐ桶ń涤昴M裝置和對應(yīng)設(shè)置的有模擬擋墻作為邊界的模型槽，模擬擋墻上設(shè)置有排水孔，模擬擋墻的表面設(shè)置有集水槽，模型槽底均勻鋪填有碎石層，碎石層上為具有坡度的斜坡棄碴層，斜坡棄碴層上為均勻厚度的覆土層，集水槽不高于覆土層邊坡的底部位置；根據(jù)棄碴場地質(zhì)情況和承載穩(wěn)定性能，確定碎石層厚度，確定試驗(yàn)用斜坡棄碴層坡度的坡度序列和試驗(yàn)用覆土層厚度的厚度序列；按坡度序列的數(shù)值個數(shù)和數(shù)值制作對應(yīng)的模型槽，單個坡度確定的模型槽按覆土層厚度序列的數(shù)值個數(shù)和數(shù)值對應(yīng)均分做成小模型槽，在每個小模型槽內(nèi)栽種植物幼苗形成植被且植物類型選用工程區(qū)的當(dāng)?shù)卮硇灾参锘虿痪呶锓N侵襲的外來植物；根據(jù)棄碴場所在地多年實(shí)測降雨資料，操作降雨模擬裝置進(jìn)行相對應(yīng)時序、強(qiáng)度和持時的人工降雨，通過集水槽收集坡面徑流量、通過排水孔收集擋墻墻體排水量。
[0007]所述斜坡棄碴層的坡度序列為30°、20°、10°、5°。
[0008]所述覆土層的厚度序列為5cm、10cm、20cm、30cm、40cm。
[0009]所述的碎石層厚度為10cm?20cm。
[0010]栽種植物為銀杏、馬尾松、棕樹、扁竹中的一種或兩種以上的混合。以上植物為西部山區(qū)的常見植物，尤其適合于西部山區(qū)的施工評價研究時應(yīng)用。
[0011]試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃徒涤昴M裝置放置于露天場地，試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃徒涤昴M裝置的上部搭設(shè)有透明塑料薄膜隔離。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:可以很好地實(shí)現(xiàn)植被生長需水量的量化測試和評價，為碴場的植被恢復(fù)提供工程依據(jù)，且模型試驗(yàn)裝置具有可重復(fù)使用性。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明所用模型槽的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明所用降雨模擬裝置的示意圖。
[0015]圖3是本發(fā)明測試方法原理的示意圖。
[0016]圖中標(biāo)記為:1-排水孔，2-模擬擋墻，3-集水槽，4-模型槽，5-小模型槽，6_碎石層，7-斜坡棄碴層，8-覆土層，9-水表，10-控制閥，11-水壓表，12-噴頭，13-支管。α -坡度，h-覆土層厚度。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0018]如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明的模擬擋墻支護(hù)覆土棄碴場植被生長用水測試方法，首先根據(jù)相似原理構(gòu)建試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，所述試?yàn)?zāi)Ｐ桶ń涤昴M裝置和對應(yīng)設(shè)置的有模擬擋墻2作為邊界的模型槽4，模擬擋墻2上設(shè)置有排水孔1，排水孔的構(gòu)造與實(shí)際的現(xiàn)場構(gòu)造相似，模擬擋墻2的表面設(shè)置有集水槽3，集水槽3不高于斜坡棄碴層7的邊坡底部位置，用于收集地面徑流，模型槽4的底部均勻鋪填有碎石層6，以便更好地模擬棄碴堆積場的地質(zhì)狀況，碎石層6上為具有坡度α的斜坡棄碴層7，用以模擬棄碴場，斜坡棄碴層7上為均勻厚度的覆土層8用以種植植物；根據(jù)通常的棄碴場地質(zhì)情況和設(shè)計(jì)原則，確定碎石層的厚度為15cm，為了研究不同條件下植被的生長狀態(tài)，從而評價植被生長水量是否充裕，確定試驗(yàn)用斜坡棄碴層的坡度序列為30°、20°、10°、5°，確定試驗(yàn)用覆土層的厚度序列為5cm、10cm、20cm、30cm、40cm ;為節(jié)約試驗(yàn)周期和對比觀察，制作兩組相同的共八個模型槽，并按軸線呈軸對稱排布為兩排，每排為四個具有不同坡度的模型槽，每個模型槽用透明的有機(jī)玻璃板分隔，均分成五個小模型槽5，在每個小模型槽5內(nèi)鋪填15cm厚度的碎石，形成碎石層6，依據(jù)土工試驗(yàn)規(guī)程回填棄碴形成具有對應(yīng)坡度的斜坡棄碴層7，在斜坡棄碴層7的頂部鋪填覆土層8，注意覆土層8邊坡的底部位置應(yīng)不低于集水槽3的位置，其厚度分別為5cm、10cm、20cm、30cm、40cm ;在每個小模型槽5內(nèi)均勾鋪撒草籽，并選取棄碴場堆積地優(yōu)勢植被，如銀杏、馬尾松等西部山區(qū)常見的植被，分別栽種在兩排模型槽的每個小模型槽內(nèi)形成植被。
[0019]試驗(yàn)場地搭設(shè)頂棚，排除自然降雨干擾，頂棚內(nèi)安裝降雨模擬裝置，降雨模擬裝置包括總管上的水表9、控制閥10和水壓表11，總管后連接兩根支管13，每根支管13上安裝有一排噴頭12，所述支管分別位于每排模型槽中軸線上方。
[0020]在一個試驗(yàn)周期內(nèi)，根據(jù)棄碴場所在地多年實(shí)測降雨資料，操作試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕涤昴M裝置進(jìn)行人工降雨，通過集水槽3收集地面徑流量、通過排水孔1收集擋墻墻體排水量，定期觀察記錄植被的生長狀況。
[0021]在一個試驗(yàn)周期完成后，更換栽種的植物，如棕樹、扁竹，重復(fù)以上試驗(yàn)。銀杏、馬尾松、棕樹和扁竹均為西部山區(qū)常見的植被，故以上試驗(yàn)具有代表性和可參考性。
[0022]以上試驗(yàn)在忽略植被蒸騰作用、大氣濕度、溫度等因素影響的條件下，可以作出以下假設(shè):降雨量為地面徑流量、擋墻墻體排水量和植被生長用水量之和，則通過以上試驗(yàn)步驟，可以研究單變量條件下植被生長用水量和地面徑流量、擋墻墻體排水量之間的關(guān)系，間接評價植被生長用水量，并可用以評測特定結(jié)構(gòu)的擋墻支護(hù)棄碴場是否能夠保障特定植被的健康生長。
[0023]本發(fā)明可用于研究坡度、降雨強(qiáng)度、覆土厚度、植被類型等多因素條件下植被生長用水量與擋碴墻墻體排水量關(guān)系，為植被恢復(fù)研究和擋墻結(jié)構(gòu)研究提供了一種新的定量評價方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.模擬擋墻支護(hù)覆土棄碴場植被生長用水測試方法，其特征是: 根據(jù)相似原理構(gòu)建試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，所述試?yàn)?zāi)Ｐ桶ń涤昴M裝置和對應(yīng)設(shè)置的有模擬擋墻(2)作為邊界的模型槽(4)，模擬擋墻(2)上設(shè)置有排水孔(1)，模擬擋墻(2)的表面設(shè)置有集水槽(3)，模型槽(4)底均勻鋪填有碎石層￠)，碎石層(6)上為具有坡度的斜坡棄碴層(7)，斜坡棄碴層(7)上為均勻厚度的覆土層(8)，集水槽(3)不高于覆土層(8)邊坡的底部位置； 根據(jù)棄碴場地質(zhì)情況和承載穩(wěn)定性能，確定碎石層厚度，確定試驗(yàn)用斜坡棄碴層的坡度序列和試驗(yàn)用覆土層的厚度序列； 按坡度序列的數(shù)值個數(shù)和數(shù)值制作對應(yīng)的模型槽，單個坡度確定的模型槽(4)按覆土層厚度序列的數(shù)值個數(shù)和數(shù)值對應(yīng)均分做成小模型槽(5)，對應(yīng)每一個小模型槽(5)設(shè)置有至少一個排水孔(1)，在每個小模型槽(5)內(nèi)栽種植物幼苗形成植被且植物類型選用工程區(qū)的當(dāng)?shù)卮硇灾参锘虿痪呶锓N侵襲的外來植物； 根據(jù)棄碴場所在地多年實(shí)測降雨資料，操作降雨模擬裝置進(jìn)行相對應(yīng)時序、強(qiáng)度和持時的人工降雨，通過集水槽(3)收集坡面徑流量、通過排水孔(1)收集擋墻墻體排水量。2.如權(quán)利要求1所述的模擬擋墻支護(hù)覆土棄碴場植被生長用水測試方法，其特征是:所述斜坡棄碴層(7)的坡度序列為30°、20°、10°、5°。3.如權(quán)利要求1所述的模擬擋墻支護(hù)覆土棄碴場植被生長用水測試方法，其特征是:所述覆土層(8)的厚度序列為5cm、10cm、20cm、30cm、40cm。4.如權(quán)利要求1所述的模擬擋墻支護(hù)覆土棄碴場植被生長用水測試方法，其特征是:所述碎石層(6)厚度為10cm?20cm。5.如權(quán)利要求1所述的模擬擋墻支護(hù)覆土棄碴場植被生長用水測試方法，其特征是:栽種植物為銀杏、馬尾松、棕樹、扁竹中的一種或兩種以上的混合。6.如權(quán)利要求1所述的模擬擋墻支護(hù)覆土棄碴場植被生長用水測試方法，其特征是:試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃徒涤昴M裝置放置于露天場地，試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃徒涤昴M裝置的上部搭設(shè)有透明塑料薄膜隔離。
【專利摘要】本發(fā)明涉及生態(tài)環(huán)境水利技術(shù)研究領(lǐng)域，公開了一種模擬擋墻支護(hù)覆土棄碴場植被生長用水測試方法，根據(jù)相似原理構(gòu)建試驗(yàn)?zāi)Ｐ停鲈囼?yàn)?zāi)Ｐ桶ń涤昴M裝置和對應(yīng)設(shè)置的有模擬擋墻作為邊界的模型槽，模擬擋墻上設(shè)置有排水孔，模擬擋墻的表面設(shè)置有集水槽，模型槽底均勻鋪填有碎石層、斜坡棄碴層和覆土層，集水槽不高于覆土層邊坡的底部位置；同時投用多個模型槽，根據(jù)棄碴場所在地多年實(shí)測降雨資料，操作試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕涤昴M裝置進(jìn)行人工降雨，通過集水槽收集地面徑流量、通過排水孔收集擋墻墻體排水量。本發(fā)明可以很好地實(shí)現(xiàn)植被生長需水量的量化測試與評價，為棄碴場的植被生態(tài)恢復(fù)提供工程依據(jù)，且模型試驗(yàn)裝置具有可重復(fù)使用性。
【IPC分類】E02B1/02
【公開號】CN105369767
【申請?zhí)枴緾N201510638650
【發(fā)明人】符文熹, 雷孝章, 王蕾
【申請人】四川大學(xué)
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年9月30日