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寒冷地区河道生态护坡工程中植物筛选探析

时间:2020-02-05 来源:黑龙江大学 作者:张原培 本文字数:3249字
  中文摘要
  
  河道边坡防护是江河治理工程建设中的一项重要环节。传统河道护坡具有良好的稳定性及行洪能力,但是在工程建设中对周边生态环境造成了较严重的影响。生态护坡作为新兴技术,在江河治理工程中起到了良好的作用,不仅具备良好的水土保持功能,而且能够保证工程周边生态环境的稳定性。在我国愈加重视可持续发展的今天,生态护坡技术的应用愈加广泛。在目前国内针对寒区河道生态护坡植物种选取的研究相对较少。

寒冷地区河道生态护坡工程中植物筛选探析
 
  
  本研究在对现有生态护坡理论及相关实例进行总结的基础上,以黑龙江省松花江干流治理工程第十五标段为试验地,选取了紫花苜蓿、黄花菜、委陵菜、食用大黄、草木犀、波斯菊这 6 种植物进行种植。通过现场调查与室内试验对植物的生长情况、整体美观度、抗冲刷能力等指标进行测量。利用主成分分析法与 spss25软件对试验结果进行计算与分析。结果表明:紫花苜蓿、波斯菊、草木犀、黄花菜在寒区河道生态护坡工程中综合效果良好,可以作为寒区河道生态护坡的适宜植物种。
  
  关键词:生态护坡;寒区;河道;植物;优选;主成分分析。
  
  Abstract
  
  River slope protection is an important link in the construction of river regulation project. The traditional river slope protection has good stability and flood capacity, but it has a serious impact on the surrounding ecological environment in the construction of the project. As a new technology, ecological slope protection plays a good role in river control project, not only has good soil and water conservation function, but also can ensure the stability of ecological environment around the project. With the increasing emphasis on sustainable development in China, the application of ecological slope protection technology is more and more extensive. At present, there are relatively few researches on the selection of plant species for river ecological slope protection in cold region.
  
  Based on the summary of the existing theory of ecological slope protection and related examples, this study selects 6 kinds of plants, such as Medicago sativa, Day lily,Potentilla chinensis, Rheum rhaponticum, Sweet cherry tree and Calliopsis, with the 15th standard section of the main stream management project of the Songhua River in Heilongjiang province as the test area. The growth status, overall aesthetics andanti-scour ability of plants were measured by field investigation and laboratory test. The main component analysis method and spss25 software are used to calculate and analyze the test results. The results showed that Medicago sativa, Calliopsis, Sweet cherry tree and Day lily had good comprehensive effect in river ecological slope protection project in cold area, and could be used as suitable plant species for river ecological slope protection in cold area.
  
  Keywords:    Ecological slope protection; Cold region; river course; plant; optimization;principal component analysis。
  
  第 1 章 绪论
 
  
  1.1 研究目的及意义。
  
  1.1.1 研究目的。

  
  传统的河道护坡工程一般是将浆砌或干砌石块、现浇或预制混凝土等作为建筑材料来修建河道边坡[1]。在我国进行水利工程建设的早期阶段,传统的河道边坡形态在防洪、维护河岸稳定、保护水土等方面发挥了良好的作用。,但是随着时代的发展,传统河道护坡的局限性逐渐开始表现出来:工程建设初期的造价高昂、施工复杂,后期由于维护工作的难度大,又造成了一定的经济浪费;同时传统的河道护坡工程由于其浇筑材料如混凝土等的物理特性,对水体与陆地环境进行强行隔离;其化学特性又改变了水体原有的酸碱度环境,导致水生生物的生存环境遭到改变,从而造成水生生物的大量死亡。而大量死亡的动植物经过堆积与腐败,削弱了物质与能量的转换效率,形成了恶性循环,最终对水体的自净能力造成严重破坏;河道的裁弯取直、横断面的几何规则化由使得自然河流系统中河床的异质性不复存在,再次加剧了水生动植物的死亡率,减小了生物多样性[2]。
  
  近年来,我国河湖水生态状况恶化现象日益严重,而生态护坡作为一项新技术,具有维持河道稳定、防止水土流失、保证水陆交错带生物多样性的作用。在我国中、南部地区河湖治理以及水生态修复工程中得到了应用[3-5]。
  
  在松花江干流治理工程中,生态护坡技术首次在东北高寒地区得到大范围应用。但目前针对寒区生态护坡建设适宜植物种的研究相对较少,这就给寒区河道生态护坡植被建设造成了一定的困难。
  
  1.1.2 研究意义。
  
  本论文从生态护坡植物的生态功能性入手,通过现场种植、野外调查、室内模拟实验、主成分分析等手段和方法,围绕植物的寒区适应性、生态功能性、景观美观性等方面展开全面系统的研究,构建植物种优选体系,优选出寒区河道生态护坡建设的适宜植物种,为寒区河道生态护坡工程的建设提供理论依据和实践参考。
  
  本研究的开展,遵循着可持续发展的理念,符合现代水利发展的趋势,保护河流水生态体系。如果没有理论数据的支持和指导,人们只能各自通过对河流生态保护理解和经验,进行河流生态保护工程的设计和建设,最终造成生态护坡的建设工程无法达到预期效果。因此,本研究的成果,将为三江治理工程以及寒区其他类似水利工程的建设与管理提供科学依据,具有重要的实践和理论指导意义。
  
  同时,对保障黑龙江省河湖防洪安全,维护河湖健康,促进黑龙江省经济社会持续健康发展都具有重要意义。
  
  【由于本篇文章为硕士论文,如需全文请点击底部下载全文链接】
  
  1.2 国内外研究现状
  1.2.1 国外研究现状
  1.2.2 国内研究现状
  1.2.3 生态护坡的主要类型
  1.2.4 不同种类生态护坡的对比
  
  1.3 研究内容
  1.4 技术路线图
  1.5 本章小结
  
  第 2 章 研究区概况
  
  2.1 地理位置及地形地貌
  2.1.1 地理位置
  2.1.2 地形地貌
  
  2.2 气候特征
  2.3 水文特征
  2.4 试验地概况
  
  第 3 章 研究方法
  
  3.1 河道生态护坡植物种初选
  3.1.1 河道生态护坡常用植物
  3.1.2 植物种初选原则
  3.1.3 植物种初选结果
  
  3.2 现场试验段建设
  
  3.3 植物优选指标体系构建
  3.3.1 建立指标体系原则
  3.3.2 植物优选指标的确定
  
  3.4 植物生长指标的测量
  3.5 植物抗冲刷能力的测量
  3.5.1 试验设计
  3.5.2 试验步骤
  
  3.6 植物优选指标权重的确定
  3.7 植物优选流程
  3.8 本章小结
  
  第 4 章 试验植物生长状况和实验指标分析
  
  4.1 生长状况分析
  4.1.1 植物盖度分析
  4.1.2 植物高生长分析
  4.1.3 植物成坪速度分析
  4.1.4 植物生物量分析
  
  4.2 最大截留率分析
  4.3 根系生长状况分析
  4.4 植物抗冲刷能力分析
  4.5 景观美观度
  
  第 5 章 适宜植物优选
  
  5.1 适宜植物优选计算
  5.2 试验数据的标准化处理
  5.3 植物生长指标的相关系数矩阵
  5.4 植物生长指标主成分识别
  5.5 主成分系数及表达式
  5.6 计算结果
  5.7 本章小结

  第 6 章 结论

  由于寒区寒冷的气候条件,冬季周期较长,春、夏、秋季仅有半年左右,导致在河道整治工程中生态护坡植物的选择成为难点,植物生长状况与抗冲能力更是决定了工程效果的优劣。本文以黑龙江省松花江干流治理工程中第十五标段为试验地,根据当地水文、气候、土壤等条件选择了 6 种常见的植物进行种植,对植物的生长状况及抗冲刷能力进行试验与分析。运用主成分分析法与 spss25 软件对试验数据进行计算,以综合得分为依据,最终确定护坡植物种。主要的研究结论如下:

  1、在所选 6 种草本植物中,其主成分综合得分排名由高到低依次为紫花苜蓿(1)>波斯菊(2)>草木犀(3)>黄花菜(4)>食用大黄(5)>委陵菜(6),适合应用于寒区河道生态护坡工程的植物种为紫花苜蓿、波斯菊、草木犀、黄花菜 4 种。

  2、综合第 1、2、3 主成分得分及排名可知,盖度是影响护坡植物防护效果的重要指标,盖度越高,植物护坡效果越好。食用大黄与委陵菜均不是寒区河道生态护坡的适宜植物种。

  参考文献

    张原培. 寒区河道生态护坡适宜植物优选研究[D].黑龙江大学,2019.
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