黄河源区弯曲河流滨河植被护岸作用研究

The stable meandering rivers often can be seen in the areas with high riparian vegetation coverage and developed root system in the source region of the Yellow River. The riparian vegetation grow well can resist current scour, decrease bank failure, increase bank stability, maintain and recover the ecological health of water body. In order to make a quantitative study about the effect of protecting river bank by riparian vegetation in the meandering rivers, some experimental studies will be carried out at the typical meandering reach of Nanmucuo river and Zeku river belonging to the source region of the Yellow River. The field experiment of stationing and measuring, quadrat survey procedure of riparian vegetation, in situ shear test of soil root composite and field situ pull-out test are all planed to conduct in the subject research. The main aim is to make a quantitative analysis of the effect of root system reinforce the shear strength of stream bank,armoring the bank, reducing the size and frequence of slump block and the limitation of channel migration etc. By these studies, we can provide scientific evidences for the river ecological protection and vegetation restoration in the source region of the Yellow River.

黄河源区滨河植被覆盖度高、地下根系发达的区域，普遍有稳定发育的弯曲河流。滨河植被的良好发育对抵抗水流冲刷、减少河岸坍塌、提高河岸稳定性、维护和恢复水体生态健康具有重要的作用。为了定量化研究弯曲河流滨河植被对保护河岸的作用，本项目拟在黄河源区南木措曲和泽曲选择典型弯曲河段进行试验研究。通过开展野外布点观测试验、植被样方试验、原位剪切试验和原位拉拔等试验，量化分析滨河植被根系增强河岸抗剪强度、加固河岸、减少凹岸坍塌尺寸和频率、限制河道变迁等方面的作用，为黄河源区河流生态保护和植被恢复提供科学依据。

为了定量化研究黄河源区弯曲河流滨河植被加固河岸、减少凹岸坍塌和保持河道稳定横向迁徙等方面的作用，为源区河流生态保护和植被恢复提供科学依据，本项目在黄河源区兰木措曲选择典型弯曲河段，在河岸带开展了野外布点观测试验、植被样方调查、原位剪切试验和单根拉拔等试验。研究结果认为：（1）研究区弯曲河流自凸岸边滩到原状草甸的凸岸最外侧，滨河植被普遍具有4个明显的带状或弧状带分布，依次呈现从水生草本植物、湿中生草本植物、中生草本植物到矮生灌木的植被过渡，反映了河湾凸岸植被的演替过程；（2）研究区4种主要滨河植物单根平均抗拔强度依次为金露梅（37.84MPa）<华扁穗草（38.93MPa）<西藏嵩草（51.22MPa）<线叶嵩草（79.48MPa），抗拔强度与根径呈显著的幂函数关系；（3）4种滨河植被根系平均最大抗拉力随拉伸速率由3mm/min增大至5mm/min、10mm/min，平均抗拉强度逐渐减小；当拉伸速率为10mm/min，拉伸标距分别为2cm、8cm、14cm时，4种滨河植被根系平均平均抗拉强度随拉伸标距的增大而减小，表明河岸带根-土复合体固岸作用随河岸张拉裂缝增大而减小；（4）沿河湾中心轴线方向，随着水平距河岸距离逐渐增大，根-土复合体的抗剪强度呈现先增大后减小趋势，主要由于在第四植被带，禾本科和莎草科植物减少，杂类草增多，根系力学性能减小。以滨河植被华扁穗草为主的根-土复合体对土体抗剪增强作用平均可达18kPa；（5）建立了河湾凹岸极限稳定平衡方程，并推导计算出研究区临界崩塌块体宽度，计算得到崩岸临界宽度为0.512m，与运用GPS-RTK在2014-2016两年间对河湾断面测定结果0.53m，相对误差仅3.4%，验证了崩岸临界宽度的计算公式具有较高的可信度，对研究弯曲河流稳定横向迁徙机制具有重要意义；（6）综合研究区河湾两岸滨河植被的生长特性、种群特性及根系形态特征、力学特性，筛选出优势护岸植物为莎草科华扁穗草、西藏嵩草、线叶嵩草、禾本科垂穗披碱草和灌木金露梅。