基于根际微结构动态模型分析的植被固坡机理研究

植被固坡是一种具有生态效益的边坡加固技术，目前其作用机理的探索与防护效果的评价均为宏观、间接方法。本项目拟采用阵列分布内窥式图像获取技术，在固坡植物生长过程中对根际微观物理环境实时监测，综合根际微观图像信息并结合降水量、土温等气象因子，对冻融及根系作用下土体微观结构变化引起的土体变形及抗剪强度的变化、植被蒸发散作用下根际土壤水份分布及变化规律、水循环作用下坡体生态破坏渐变过程等内容进行深入研究。本项目采取图象检测、数据挖掘、模式识别、土壤生态、岩土工程等多学科知识交叉的手段，从根际微观物理环境出发，运用非经验性设计、计算方法建立较精确的植被根际微结构动态模型，通过对其进行理论分析，实现植被固坡机理的探明和植被固坡作用的定量分析。本研究旨在提供一种对边坡生态加固与土体稳定评估的新方法，在生态环境保护、灾害防治方面均有着广阔的应用前景。

植被固坡是利用植被涵水固土的原理稳定边坡，控制坡面侵蚀，防治水土流失，利用植物根系加筋土体，同时起到保护生态环境的效果。根系是植物的重要组成部分，其形态参数是反映根系生长状况的主要因素，通过定期测量和分析植物根系形态参数对于研究植物固坡机理具有重要意义。本研究采用精密图象检测方法、先进的模式识别理论对植物生理学、土壤生态学和岩土工程学的问题进行研究，采用阵列分布内窥式图像获取技术，在固坡植物生长过程中对根际微观物理环境实时监测，采取图象检测、数据挖掘、模式识别、土壤生态、岩土工程等多学科知识交叉的手段，开发设计了护坡植物根系监测系统，并对图像进行形态学分析及边缘检测，获取了固坡植物根系精密图像，建立了较精确的植被根系微结构的生长模型及理论力学分析模型，实现了植被固坡机理的探明和加固作用的定量分析。本研究旨在提供一种对边坡生态加固与土体稳定评估的新方法，在生态环境保护、灾害防治方面均有着广阔的应用前景。