Định lượng các tác động cơ học và thủy văn của thảm thực vật ven sông lên tính ổn định của bờ suối

Earth Surface Processes and Landforms - Tập 27 Số 5 - Trang 527-546 - 2002
Andrew Simon1, Andrew Collison1
1USDA-ARS National Sedimentation Laboratory, PO Box 1157, Oxford, MS 38655, USA

Tóm tắt

Tóm tắtCác dải thảm thực vật ven sông thường được các nhà quản lý sông sử dụng để tăng cường tính ổn định của bờ suối, ngoài các mục đích khác. Tuy nhiên, mặc dù các tác động của thảm thực vật lên tính ổn định của bờ rất được thảo luận nhưng hiếm khi được định lượng và thường nhấn mạnh ít tầm quan trọng của các quá trình thủy văn, một số trong đó có thể gây hại. Bài báo này trình bày kết quả từ một thí nghiệm mà trong đó các tác động thủy văn và cơ học của bốn loài cây ven sông và hai loại cỏ kiểm soát xói mòn đã được định lượng liên quan đến tính ổn định của bờ. Dữ liệu địa kỹ thuật và áp lực nước lỗ từ các mảnh bờ suối dưới ba lớp che phủ ven sông (cây trưởng thành, cỏ cụm và cỏ trống/cỏ cắt) đã được sử dụng để thiết lập mô hình ổn định bờ ARS, và hệ số an toàn cuối cùng (Fs) đã được phân tích thành các phần cấu thành để đánh giá đóng góp (có lợi hoặc có hại) của từng tác động thủy văn và cơ học (thay đổi độ ẩm của đất, tăng cường rễ cây và tải trọng bổ sung). Rễ cây được phát hiện đã tăng cường sức bền của đất từ 2–8 kPa tùy thuộc vào loài, trong khi rễ cỏ góp phần 6–18 kPa. Phân tích tính ổn định của độ dốc dựa trên dữ liệu thu thập trong các sự cố bờ vào mùa xuân năm 2000 (sau một thời gian trước đó cực kỳ khô hạn) cho thấy các tác động cơ học của lớp che phủ cây đã tăng Fs lên 32 phần trăm, trong khi các tác động thủy văn đã tăng Fs lên 71 phần trăm. Đối với cỏ, các con số lần lượt là 70 phần trăm cho các tác động cơ học và giảm Fs 10 phần trăm cho các tác động thủy văn. Tuy nhiên, phân tích dựa trên các sự cố bờ vào mùa xuân năm 2001 (sau một thời kỳ trước đó ẩm ướt hơn trung bình) cho thấy các tác động cơ học của lớp che phủ cây đã tăng Fs lên 46 phần trăm, trong khi các tác động thủy văn đã thêm 29 phần trăm. Đối với cỏ, các con số tương ứng là 49 phần trăm và -15 phần trăm. Trong nhiều khoảng thời gian vào mùa xuân năm 2001, các tác động thủy văn của lớp che phủ cây đã giảm tính ổn định của bờ, mặc dù điều này luôn được bù đắp bởi các tác động cơ học ổn định. Kết quả cho thấy tầm quan trọng của các quá trình thủy văn trong việc kiểm soát tính ổn định của bờ suối, và nhấn mạnh sự cần thiết phải chọn thảm thực vật ven sông dựa trên các tiêu chí thủy văn cũng như tiêu chí cơ học và sinh thái. Xuất bản năm 2002 bởi John Wiley & Sons, Ltd.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1002/hyp.152

10.1002/(SICI)1096-9837(199608)21:8<737::AID-ESP674>3.0.CO;2-F

Coppin NJ, 1990, Use of Vegetation in Civil Engineering

Dabney SM, 1997, Management of Landscapes Disturbed by Channel Incision, 1093

De Vries DG, 1974, Multi‐stage line intersect sampling, Forestry Science, 20, 129

Dingman SL, 1994, Physical Hydrology

10.1002/hyp.3360040303

EndoT TsurutaT.1969. On the effect of tree roots upon the shearing strength of soil.Annual Report of the Hokkaido Branch Forest Place Experimental Station Sapporo Japan 167–183.

10.1002/9780470172759

10.1139/t78-029

GrayDH.1978. Role of woody vegetation in reinforcing soils and stabilizing slopes.Proceedings of Symposium on Soil Reinforcing and Stabilizing Techniques in Engineering Practice. NSW Institute of Technology: Sydney Australia 253–306.

Gray DH, 1982, Biotechnical Slope Protection and Erosion Control

Greenway DR, 1987, Slope Stability, 187

Grissinger EH, 1982, Late‐Quaternary valley‐fill deposits in north‐central Mississippi, Southeastern Geology, 23, 147

10.1007/BF00333714

LutteneggerJA HallbergBR.1981. Borehole shear test in geotechnical investigations.American Society of Testing Materials Special Publication740:566–578.

10.1061/(ASCE)0733-9429(1988)114:2(134)

ShieldsFD MorinN CooperCM.2001. Design of large woody debris structures for channel rehabilitation.Proceedings of the Seventh Federal Interagency Sedimentation Conference 25–29 March 2001. Reno Nevada. II42–47.

Simon A, 1998, Water Resources Engineering '98, 358

Simon A, 1997, Management of Landscapes Disturbed by Channel Incision, 256

Simon A, 1999, Incised River Channels: Processes, Forms, Engineering and Management, 3

Simon A, 1999, Incised River Channels: Processes, Forms, Engineering and Management, 123

10.1016/S0169-555X(00)00036-2

SimonA WolfeWJ MolinasA.1991. Mass wasting algorithms in an alluvial channel model.Proceedings of 5th Federal Interagency Sedimentation Conference Las Vegas Nevada 28‐22–8‐29.

10.2307/3237211

Thorne CR, 1990, Vegetation and Erosion: Processes and Environments, 125

ThorneCR MurpheyJB LittleWC.1981. Bank stability and bank material properties in the Bluff Line streams of north‐west Mississippi.Report to the Corps of Engineers Vicksburg District under Section 32 Program Work Unit 7. USDA‐ARS Sedimentation Laboratory Oxford Mississippi; Appendix D.

Tufekcioglu A, 1999, Fine root dynamics, coarse soil biomass, root distribution and soil respiration in a multispecies riparian buffer in Central Iowa, USA, Agroforestry Systems, 44, 163

Wu TH, 1984, Effect of vegetation on slope stability, Transactions of the Research Record, 965, 37

10.1139/t79-003

Thông tin
Thông tin xuất bản

Earth Surface Processes and Landforms

Tập 27 Số 5

527-546

Thông tin tác giả