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随着国家“西部大开发”战略的进一步推进,各类基础工程开始建设,形成大量裸露坡面,严重破坏当地脆弱的生态环境,特别是对高陡的岩石边坡的修复,很难通过自然进行自我修复。植被混凝土边坡生态防护技术很好的解决了在岩质的高陡边坡的生态防护问题,但是在高温少雨或者地表蒸发量较大的条件下,基材很难保证水分的蓄持,对种子萌发和植物生长产生胁迫作用。基材中的水分是植被生长、生态体系构建的决定性因素,也是生态防护技术及其防护体系的关键。研究基材的水分蒸散规律,为基材提供合理的灌溉养护建议,具有重要的应用价值。 围绕上述科学问题,本文以植被混凝土为研究对象,通过文献查阅、资料收集、室内试验与数值模拟相结合的方法,选取温度和初始含水率为影响因子,分别进行不同温度梯度和不同的加水养护方式下室内蒸发模拟试验,开展了基材的水热耦合运移研究,同时为基材提供不同时期的水分灌溉养护建议。主要开展了以下工作: 1)通过分析不同温度下、不同保水剂梯度对基材蒸发的影响,可以得出:保水剂含量越大,基材稳定蒸发的时间越长,基材的保水效果越明显;保水剂的基材的含水率降到15%时,保水剂效果显著;从不同初始含水率下整体蒸发抑制效果以及保水剂使用效率的角度来讲,取0.4%为宜。 2)影响种子萌发的主要因素就是基材浅层的含水率,通过萌发试验定性地比较不同养护灌溉方式对种子萌发率和萌发时间的影响,温度越高,表层含水率波动越大,加水间隔应相应地越小。 3)利用小型蒸渗仪实时监测基质吸力和含水率,同时分别利用盐溶液法和滤纸法进行试验,并补充得到高吸力区和低吸力区的含水率和基质吸力。利用Van Genuchten模型,分析研究模型中各参数变化规律,得出基材在不同温度下的水分特征曲线。 4)利用小型蒸渗仪测得的数据,通过对不同温度下不同加水间隔条件下基材各层蒸发的描述,可以看出:10cm以上至地表的基材含水率对降水响应明显,尤其是第一层的基材,在加水后含水率迅速增长,随着水分重分布又迅速降低,随着深度增加,各层的含水率波动减小;随着加水间隔增大,基材各层水分波动的幅度增大,并且影响深度也增大;随着温度升高,蒸发量变大,基材含水率波动越大,基材对降水的响应更明显。 5)利用实测的温度数据,通过Matlab软件确定了地表的温度函数,并求得土壤温度随深度变化的数值解形式,与实测数值进行比较,并选取一段在40℃下低速率蒸发阶段的试验数据,采用 HYDRUS-1D软件对土壤温度和含水率的计算值与实测值进行初步对比。 本文通过室内模拟试验探讨了植被混凝土在含水率、温度作用下基材水分随深度的变化规律,总结出了狗牙根种子幼苗生长的最佳萌发含水率,通过数值模拟验证了基材水分变化规律。论文结果除了对狗牙根提供了灌溉养护建议,也可以对其他中生植物和旱生植物提供参考建议。