Σας ευχαριστούμε που επισκεφθήκατε το Nature.com. Η έκδοση του προγράμματος περιήγησης που χρησιμοποιείτε έχει περιορισμένη υποστήριξη για CSS. Για την καλύτερη δυνατή εμπειρία, συνιστούμε να χρησιμοποιήσετε ένα ενημερωμένο πρόγραμμα περιήγησης (ή να απενεργοποιήσετε τη λειτουργία συμβατότητας στον Internet Explorer). Εν τω μεταξύ, για να διασφαλίσουμε τη συνεχή υποστήριξη, θα εμφανίζουμε τον ιστότοπο χωρίς στυλ και JavaScript.
Λαμβάνοντας ως αντικείμενο έρευνας την κλίση της σιδηροδρομικής γραμμής Sui-Chongqing, η ειδική αντίσταση του εδάφους, η ηλεκτροχημεία του εδάφους (δυναμικό διάβρωσης, δυναμικό οξειδοαναγωγής, πιθανή κλίση και pH), τα ανιόντα του εδάφους (ολικά διαλυτά άλατα, Cl-, SO42- και) και η θρεπτική αξία του εδάφους (περιεκτικότητα σε υγρασία, οργανική ύλη, ολικό άζωτο, άζωτο υδρολυμένο με αλκάλια, διαθέσιμος φώσφορος, διαθέσιμο κάλιο). Υπό διαφορετικές κλίσεις, ο βαθμός διάβρωσης αξιολογείται σύμφωνα με τους μεμονωμένους δείκτες και τους συνολικούς δείκτες του τεχνητού εδάφους. Σε σύγκριση με άλλους παράγοντες, το νερό έχει τη μεγαλύτερη επίδραση στη διάβρωση του διχτυού προστασίας πλαγιάς, ακολουθούμενο από την περιεκτικότητα σε ανιόντα. Το ολικό διαλυτό άλας έχει μέτρια επίδραση στη διάβρωση του διχτυού προστασίας πλαγιάς και το ρεύμα αδέσποτων έχει μέτρια επίδραση στη διάβρωση του διχτυού προστασίας πλαγιάς. Ο βαθμός διάβρωσης των δειγμάτων εδάφους αξιολογήθηκε διεξοδικά και η διάβρωση στην άνω κλίση ήταν μέτρια και η διάβρωση στις μεσαίες και κάτω πλαγιές ήταν ισχυρή. Η οργανική ύλη στο έδαφος συσχετίστηκε σημαντικά με την πιθανή κλίση. Το διαθέσιμο άζωτο, το διαθέσιμο κάλιο και ο διαθέσιμος φώσφορος συσχετίστηκαν σημαντικά με τα ανιόντα. Η κατανομή των θρεπτικών συστατικών του εδάφους σχετίζεται έμμεσα με τον τύπο της κλίσης.
Κατά την κατασκευή σιδηροδρόμων, αυτοκινητοδρόμων και εγκαταστάσεων διατήρησης νερού, τα ανοίγματα στα βουνά είναι συχνά αναπόφευκτα. Λόγω των βουνών στα νοτιοδυτικά, η κατασκευή σιδηροδρόμων στην Κίνα απαιτεί πολλές εκσκαφές στο βουνό. Καταστρέφει το αρχικό έδαφος και τη βλάστηση, δημιουργώντας εκτεθειμένες βραχώδεις πλαγιές. Αυτή η κατάσταση οδηγεί σε κατολισθήσεις και διάβρωση του εδάφους, απειλώντας έτσι την ασφάλεια των σιδηροδρομικών μεταφορών. Οι κατολισθήσεις είναι κακές για την οδική κυκλοφορία, ειδικά μετά τον σεισμό της Wenchuan στις 12 Μαΐου 2008. Οι κατολισθήσεις έχουν γίνει μια ευρέως διαδεδομένη και σοβαρή σεισμική καταστροφή1. Στην αξιολόγηση του 2008 4.243 χιλιομέτρων βασικών οδικών αρτηριών στην επαρχία Σιτσουάν, σημειώθηκαν 1.736 σοβαρές σεισμικές καταστροφές σε οδοστρώματα και τοίχους αντιστήριξης πρανών, που αντιπροσωπεύουν το 39,76% του συνολικού μήκους της αξιολόγησης. Οι άμεσες οικονομικές απώλειες από ζημιές στο οδόστρωμα ξεπέρασαν τα 58 δισεκατομμύρια γιουάν 2,3. Παγκόσμια παραδείγματα δείχνουν ότι οι γεωκινδύνοι μετά από σεισμό μπορούν να διαρκέσουν για τουλάχιστον 10 χρόνια (σεισμός στην Ταϊβάν) και ακόμη και 40-50 χρόνια (σεισμός στο Κάντο στην Ιαπωνία) 4,5. Η κλίση είναι ο κύριος παράγοντας που επηρεάζει τον κίνδυνο σεισμού 6,7. Επομένως, είναι απαραίτητο να διατηρηθεί η κλίση του δρόμου και να ενισχυθεί η σταθερότητά του. Τα φυτά παίζουν αναντικατάστατο ρόλο στην προστασία των πρανών και στην αποκατάσταση του οικολογικού τοπίου 8. Σε σύγκριση με τις συνηθισμένες εδαφικές πλαγιές, οι βραχώδεις πλαγιές δεν έχουν τη συσσώρευση θρεπτικών παραγόντων όπως οργανική ύλη, άζωτο, φώσφορο και κάλιο, και δεν έχουν το εδαφικό περιβάλλον που είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη της βλάστησης. Λόγω παραγόντων όπως η μεγάλη κλίση και η διάβρωση από βροχή, το έδαφος της πλαγιάς χάνεται εύκολα. Το περιβάλλον της πλαγιάς είναι σκληρό, στερείται του απαραίτητες συνθήκες για την ανάπτυξη των φυτών και το έδαφος στην πλαγιά δεν διαθέτει υποστηρικτική σταθερότητα9. Ο ψεκασμός της πλαγιάς με βασικό υλικό για την κάλυψη του εδάφους για την προστασία της πλαγιάς είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνολογία οικολογικής αποκατάστασης πλαγιάς στη χώρα μου. Το τεχνητό έδαφος που χρησιμοποιείται για τον ψεκασμό αποτελείται από θρυμματισμένη πέτρα, χώμα γεωργικής γης, άχυρο, σύνθετο λίπασμα, παράγοντα συγκράτησης νερού και κόλλα (οι συνήθως χρησιμοποιούμενες κόλλες περιλαμβάνουν τσιμέντο Portland, οργανική κόλλα και γαλακτωματοποιητή ασφάλτου) σε μια ορισμένη αναλογία. Η τεχνική διαδικασία είναι: πρώτα τοποθετήστε συρματόπλεγμα στο βράχο, στη συνέχεια στερεώστε το συρματόπλεγμα με πριτσίνια και μπουλόνια αγκύρωσης και τέλος ψεκάστε τεχνητό χώμα που περιέχει σπόρους στην πλαγιά με έναν ειδικό ψεκαστήρα. Χρησιμοποιείται κυρίως το μεταλλικό πλέγμα 14# σε σχήμα διαμαντιού που είναι πλήρως γαλβανισμένο, με πρότυπο πλέγματος 5cm×5cm και διάμετρο 2mm. Το μεταλλικό πλέγμα επιτρέπει στο εδαφικό πλέγμα να σχηματίσει μια ανθεκτική μονολιθική πλάκα στην επιφάνεια του βράχου. Το μεταλλικό πλέγμα θα διαβρωθεί στο έδαφος, επειδή το ίδιο το έδαφος είναι ένας ηλεκτρολύτης και ο βαθμός διάβρωσης εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά του εδάφους. Η αξιολόγηση των παραγόντων διάβρωσης του εδάφους έχει μεγάλη σημασία για την αξιολόγηση της διάβρωσης του μεταλλικού πλέγματος που προκαλείται από το έδαφος και την εξάλειψη της κατολίσθησης. κινδύνους.
Πιστεύεται ότι οι ρίζες των φυτών παίζουν κρίσιμο ρόλο στη σταθεροποίηση των πλαγιών και στον έλεγχο της διάβρωσης10,11,12,13,14. Για τη σταθεροποίηση των πλαγιών έναντι των ρηχών κατολισθήσεων, μπορεί να χρησιμοποιηθεί βλάστηση επειδή οι ρίζες των φυτών μπορούν να στερεώσουν το έδαφος για την πρόληψη των κατολισθήσεων15,16,17. Η ξυλώδης βλάστηση, ειδικά τα δέντρα, βοηθά στην πρόληψη των ρηχών κατολισθήσεων18. Μια στιβαρή προστατευτική δομή που σχηματίζεται από τα κατακόρυφα και πλευρικά ριζικά συστήματα των φυτών που λειτουργούν ως ενισχυτικοί σωροί στο έδαφος. Η ανάπτυξη των προτύπων αρχιτεκτονικής των ριζών καθοδηγείται από γονίδια και το εδαφικό περιβάλλον παίζει καθοριστικό ρόλο σε αυτές τις διαδικασίες. Η διάβρωση των μετάλλων ποικίλλει ανάλογα με το εδαφικό περιβάλλον20. Ο βαθμός διάβρωσης των μετάλλων στο έδαφος μπορεί να κυμαίνεται από αρκετά γρήγορη διάλυση έως αμελητέα επίδραση21. Το τεχνητό έδαφος είναι πολύ διαφορετικό από το πραγματικό «έδαφος». Ο σχηματισμός των φυσικών εδαφών είναι αποτέλεσμα αλληλεπιδράσεων μεταξύ του εξωτερικού περιβάλλοντος και διαφόρων οργανισμών για δεκάδες εκατομμύρια χρόνια22,23,24. Πριν η ξυλώδης βλάστηση σχηματίσει ένα σταθερό ριζικό σύστημα και οικοσύστημα, το αν το μεταλλικό πλέγμα σε συνδυασμό με την βραχώδη πλαγιά και το τεχνητό έδαφος μπορεί να λειτουργήσει με ασφάλεια σχετίζεται άμεσα με την ανάπτυξη της φυσικής οικονομίας, την ασφάλεια της ζωής και τη βελτίωση του οικολογικού περιβάλλοντος.
Ωστόσο, η διάβρωση των μετάλλων μπορεί να οδηγήσει σε τεράστιες απώλειες. Σύμφωνα με μια έρευνα που διεξήχθη στην Κίνα στις αρχές της δεκαετίας του 1980 σε χημικά μηχανήματα και άλλες βιομηχανίες, οι απώλειες που προκλήθηκαν από τη διάβρωση των μετάλλων αντιπροσώπευαν το 4% της συνολικής αξίας παραγωγής. Επομένως, είναι πολύ σημαντικό να μελετηθεί ο μηχανισμός διάβρωσης και να ληφθούν προστατευτικά μέτρα για την οικονομική κατασκευή. Το έδαφος είναι ένα πολύπλοκο σύστημα αερίων, υγρών, στερεών και μικροοργανισμών. Οι μικροβιακοί μεταβολίτες μπορούν να διαβρώσουν υλικά και τα αδέσποτα ρεύματα μπορούν επίσης να προκαλέσουν διάβρωση. Επομένως, είναι σημαντικό να αποτραπεί η διάβρωση των μετάλλων που είναι θαμμένα στο έδαφος. Προς το παρόν, η έρευνα για τη διάβρωση των θαμμένων μετάλλων επικεντρώνεται κυρίως σε (1) παράγοντες που επηρεάζουν τη διάβρωση των θαμμένων μετάλλων25· (2) μεθόδους προστασίας μετάλλων26,27· (3) μεθόδους αξιολόγησης του βαθμού διάβρωσης των μετάλλων28· Διάβρωση σε διαφορετικά μέσα. Ωστόσο, όλα τα εδάφη στη μελέτη ήταν φυσικά και είχαν υποστεί επαρκείς διεργασίες σχηματισμού εδάφους. Ωστόσο, δεν υπάρχει αναφορά για τεχνητή διάβρωση του εδάφους σε πρανή σιδηροδρομικών βράχων.
Σε σύγκριση με άλλα διαβρωτικά μέσα, το τεχνητό έδαφος έχει τα χαρακτηριστικά της έλλειψης ρευστότητας, της ετερογένειας, της εποχικότητας και της περιφερειακότητας. Η διάβρωση μετάλλων σε τεχνητά εδάφη προκαλείται από ηλεκτροχημικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ μετάλλων και τεχνητών εδαφών. Εκτός από τους εγγενείς παράγοντες, ο ρυθμός διάβρωσης μετάλλων εξαρτάται επίσης από το περιβάλλον. Μια ποικιλία παραγόντων επηρεάζει τη διάβρωση μετάλλων μεμονωμένα ή σε συνδυασμό, όπως η περιεκτικότητα σε υγρασία, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο, η περιεκτικότητα σε ολικά διαλυτά άλατα, η περιεκτικότητα σε ανιόντα και μεταλλικά ιόντα, το pH, τα μικρόβια του εδάφους30,31,32.
Σε 30 χρόνια πρακτικής, το ζήτημα του πώς να διατηρηθούν μόνιμα τα τεχνητά εδάφη σε βραχώδεις πλαγιές αποτελεί πρόβλημα33. Οι θάμνοι ή τα δέντρα δεν μπορούν να αναπτυχθούν σε ορισμένες πλαγιές μετά από 10 χρόνια χειρωνακτικής φροντίδας λόγω της διάβρωσης του εδάφους. Η βρωμιά στην επιφάνεια του μεταλλικού πλέγματος ξεπλύθηκε σε ορισμένα σημεία. Λόγω της διάβρωσης, ορισμένα μεταλλικά πλέγματα ράγισαν και έχασαν όλο το έδαφος πάνω και κάτω από αυτά (Σχήμα 1). Προς το παρόν, η έρευνα για τη διάβρωση των πρανών των σιδηροδρόμων επικεντρώνεται κυρίως στη διάβρωση του πλέγματος γείωσης του σιδηροδρομικού υποσταθμού, στη διάβρωση από αδέσποτα ρεύματα που παράγεται από τον ελαφρύ σιδηρόδρομο και στη διάβρωση των σιδηροδρομικών γεφυρών34,35, των σιδηροδρομικών γραμμών και άλλου εξοπλισμού οχημάτων36. Δεν έχουν υπάρξει αναφορές διάβρωσης του μεταλλικού πλέγματος προστασίας των πρανών των σιδηροδρόμων. Αυτή η εργασία μελετά τις φυσικές, χημικές και ηλεκτροχημικές ιδιότητες των τεχνητών εδαφών στη νοτιοδυτική βραχώδη πλαγιά του σιδηροδρόμου Suiyu, με στόχο την πρόβλεψη της διάβρωσης των μετάλλων αξιολογώντας τις ιδιότητες του εδάφους και παρέχοντας θεωρητική και πρακτική βάση για την αποκατάσταση του οικοσυστήματος του εδάφους και την τεχνητή αποκατάσταση. Τεχνητή πλαγιά.
Η περιοχή δοκιμών βρίσκεται στην λοφώδη περιοχή του Σετσουάν (30°32′Β, 105°32′Α) κοντά στον σιδηροδρομικό σταθμό Suining. Η περιοχή βρίσκεται στη μέση της λεκάνης του Σετσουάν, με χαμηλά βουνά και λόφους, με απλή γεωλογική δομή και επίπεδο έδαφος. Η διάβρωση, η κοπή και η συσσώρευση νερού δημιουργούν διαβρωμένα λοφώδη τοπία. Το βραχώδες υπόστρωμα αποτελείται κυρίως από ασβεστόλιθο και το υπερκείμενο στρώμα αποτελείται κυρίως από μωβ άμμο και πηλό. Η ακεραιότητα είναι κακή και το βράχο έχει ογκόλιθη δομή. Η περιοχή μελέτης έχει υποτροπικό υγρό μουσωνικό κλίμα με εποχιακά χαρακτηριστικά νωρίς την άνοιξη, το ζεστό καλοκαίρι, το σύντομο φθινόπωρο και το τέλος του χειμώνα. Οι βροχοπτώσεις είναι άφθονες, οι φωτεινοί και θερμικοί πόροι είναι άφθονοι, η περίοδος χωρίς παγετό είναι μεγάλη (285 ημέρες κατά μέσο όρο), το κλίμα είναι ήπιο, η μέση ετήσια θερμοκρασία είναι 17,4°C, η μέση θερμοκρασία του πιο ζεστού μήνα (Αύγουστος) είναι 27,2°C και η ακραία μέγιστη θερμοκρασία είναι 39,3°C. Ο πιο κρύος μήνας είναι ο Ιανουάριος (μέση θερμοκρασία είναι 6,5°C), η ακραία ελάχιστη θερμοκρασία είναι -3,8°C, και η μέση ετήσια βροχόπτωση είναι 920 mm, κυρίως τον Ιούλιο και τον Αύγουστο. Οι βροχοπτώσεις την άνοιξη, το καλοκαίρι, το φθινόπωρο και τον χειμώνα ποικίλλουν σημαντικά. Το ποσοστό των βροχοπτώσεων σε κάθε εποχή του έτους είναι 19-21%, 51-54%, 22-24% και 4-5% αντίστοιχα.
Ο χώρος έρευνας έχει κλίση περίπου 45° στην πλαγιά του σιδηροδρόμου Yu-Sui που κατασκευάστηκε το 2003. Τον Απρίλιο του 2012, ήταν στραμμένος νότια σε απόσταση 1 χλμ. από τον σιδηροδρομικό σταθμό Suining. Η φυσική κλίση χρησιμοποιήθηκε ως έλεγχος. Η οικολογική αποκατάσταση της πλαγιάς υιοθετεί την τεχνολογία ψεκασμού εδάφους με ξένη επικάλυψη για οικολογική αποκατάσταση. Ανάλογα με το ύψος της πλαγιάς της σιδηροδρομικής γραμμής, η κλίση μπορεί να χωριστεί σε ανοδική, μεσαία και καθοδική (Εικ. 2). Δεδομένου ότι το πάχος του τεχνητού εδάφους στην κομμένη πλαγιά είναι περίπου 10 cm, προκειμένου να αποφευχθεί η ρύπανση από τα προϊόντα διάβρωσης του μεταλλικού πλέγματος εδάφους, χρησιμοποιούμε μόνο ένα φτυάρι από ανοξείδωτο χάλυβα για να πάρουμε την επιφάνεια του εδάφους 0-8 cm. Ορίστηκαν τέσσερις επαναλήψεις για κάθε θέση κλίσης, με 15-20 τυχαία σημεία δειγματοληψίας ανά επανάληψη. Κάθε επανάληψη είναι ένα μείγμα 15-20 τυχαία προσδιορισμένων σημείων δειγματοληψίας από γραμμή σχήματος S. Το φρέσκο ​​βάρος του είναι περίπου 500 γραμμάρια. Φέρτε τα δείγματα πίσω στο εργαστήριο σε σακούλες από πολυαιθυλένιο με φερμουάρ για επεξεργασία. Το έδαφος ξηραίνεται φυσικά στον αέρα και το χαλίκι και τα ζωικά και φυτικά υπολείμματα συλλέγονται, συνθλίβονται με ένα ραβδί αχάτη και κοσκινίζονται με ένα νάιλον κόσκινο 20 mesh, 100 mesh, εκτός από τα χονδρόκοκκα σωματίδια.
Η ειδική αντίσταση του εδάφους μετρήθηκε με τον ελεγκτή αντίστασης γείωσης VICTOR4106 που παράγεται από την Shengli Instrument Company. Η ειδική αντίσταση του εδάφους μετρήθηκε στο πεδίο. Η υγρασία του εδάφους μετρήθηκε με τη μέθοδο ξήρανσης. Το φορητό ψηφιακό όργανο DMP-2 mv/pH διαθέτει υψηλή αντίσταση εισόδου για τη μέτρηση του δυναμικού διάβρωσης του εδάφους. Η πιθανή κλίση και το δυναμικό οξειδοαναγωγής προσδιορίστηκαν με το φορητό ψηφιακό mv/pH DMP-2, το συνολικό διαλυτό άλας στο έδαφος προσδιορίστηκε με τη μέθοδο ξήρανσης υπολειμμάτων, η περιεκτικότητα σε ιόντα χλωρίου στο έδαφος προσδιορίστηκε με τη μέθοδο τιτλοδότησης AgNO3 (μέθοδος Mohr), η περιεκτικότητα σε θειικά άλατα εδάφους προσδιορίστηκε με τη μέθοδο έμμεσης τιτλοδότησης EDTA, η μέθοδος τιτλοδότησης διπλού δείκτη για τον προσδιορισμό του ανθρακικού και όξινου ανθρακικού άλατος του εδάφους, η μέθοδος θέρμανσης με οξείδωση διχρωμικού καλίου για τον προσδιορισμό της οργανικής ύλης του εδάφους, η μέθοδος διάχυσης αλκαλικού διαλύματος για τον προσδιορισμό του αζώτου αλκαλικής υδρόλυσης του εδάφους, η μέθοδος χρωματομετρίας Mo-Sb πέψης με H2SO4-HClO4. Ο συνολικός φώσφορος στο έδαφος και η διαθέσιμη περιεκτικότητα σε φώσφορο στο έδαφος προσδιορίστηκαν με τη μέθοδο Olsen (διάλυμα NaHCO3 0,05 mol/L ως εκχυλιστικό) και η συνολική περιεκτικότητα σε κάλιο στο έδαφος προσδιορίστηκε με φωτομετρία σύντηξης-φλόγας υδροξειδίου του νατρίου.
Τα πειραματικά δεδομένα αρχικά συστηματοποιήθηκαν. Το SPSS Statistics 20 χρησιμοποιήθηκε για την εκτέλεση μέσης τιμής, τυπικής απόκλισης, μονόδρομης ανάλυσης ANOVA και ανθρώπινης συσχέτισης.
Ο Πίνακας 1 παρουσιάζει τις ηλεκτρομηχανικές ιδιότητες, τα ανιόντα και τα θρεπτικά συστατικά εδαφών με διαφορετικές κλίσεις. Το δυναμικό διάβρωσης, η ειδική αντίσταση του εδάφους και η κλίση δυναμικού ανατολής-δύσης διαφορετικών κλίσεων ήταν όλα σημαντικά (P < 0,05). Τα δυναμικά οξειδοαναγωγής της κατωφέρειας, της μεσαίας κλίσης και της φυσικής κλίσης ήταν σημαντικά (P < 0,05). Η κλίση δυναμικού κάθετη στη σιδηροτροχιά, δηλαδή η κλίση δυναμικού βορρά-νότου, είναι ανοδική κλίση>κατωφέρεια>μεσαία κλίση. Η τιμή του pH του εδάφους ήταν της τάξης κατωφέρεια>ανωφέρεια>μεσαία κλίση>φυσική κλίση. Το συνολικό διαλυτό άλας, η φυσική κλίση, ήταν σημαντικά υψηλότερη από την κλίση του σιδηροδρόμου (P < 0,05). Η περιεκτικότητα σε συνολικό διαλυτό άλας του εδάφους τρίτης κατηγορίας σε σιδηροδρομική κλίση είναι πάνω από 500 mg/kg και το συνολικό διαλυτό άλας έχει μέτρια επίδραση στη διάβρωση των μετάλλων. Η περιεκτικότητα σε οργανική ύλη του εδάφους ήταν η υψηλότερη στη φυσική κλίση και η χαμηλότερη στην κατωφέρεια (P < 0,05). Η περιεκτικότητα σε άζωτο ήταν η υψηλότερη στη μεσαία κλίση και η χαμηλότερη στην ανωφέρεια. Η διαθέσιμη περιεκτικότητα σε άζωτο ήταν η υψηλότερη στην κατωφέρεια και τη μεσαία κλίση και η χαμηλότερη στη φυσική κλίση. Η συνολική περιεκτικότητα σε άζωτο στην ανωφέρεια και την κατωφέρεια της σιδηροδρομικής γραμμής ήταν χαμηλότερη, αλλά η διαθέσιμη περιεκτικότητα σε άζωτο ήταν υψηλότερη. Αυτό δείχνει ότι ο ρυθμός ορυκτοποίησης οργανικού αζώτου σε ανωφέρειες και κατωφέρειες είναι γρήγορος. Η διαθέσιμη περιεκτικότητα σε κάλιο είναι η ίδια με τον διαθέσιμο φώσφορο.
Η ειδική αντίσταση του εδάφους είναι ένας δείκτης που υποδεικνύει την ηλεκτρική αγωγιμότητα και αποτελεί βασική παράμετρο για την αξιολόγηση της διάβρωσης του εδάφους. Παράγοντες που επηρεάζουν την ειδική αντίσταση του εδάφους περιλαμβάνουν την περιεκτικότητα σε υγρασία, την περιεκτικότητα σε ολικά διαλυτά άλατα, το pH, την υφή του εδάφους, τη θερμοκρασία, την περιεκτικότητα σε οργανική ύλη, τη θερμοκρασία του εδάφους και τη στεγανότητα. Γενικά, τα εδάφη με χαμηλή ειδική αντίσταση είναι πιο διαβρωτικά και αντίστροφα. Η χρήση της ειδικής αντίστασης για την αξιολόγηση της διαβρωτικότητας του εδάφους είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιείται συνήθως σε διάφορες χώρες. Ο Πίνακας 1 δείχνει τα κριτήρια αξιολόγησης του βαθμού διαβρωτικότητας για κάθε μεμονωμένο δείκτη37,38.
Σύμφωνα με τα αποτελέσματα των δοκιμών και τα πρότυπα στη χώρα μου (Πίνακας 1), εάν η διαβρωτικότητα του εδάφους αξιολογείται μόνο με βάση την ειδική αντίσταση του εδάφους, το έδαφος στην ανηφορική κλίση είναι ιδιαίτερα διαβρωτικό, το έδαφος στην κατηφορική κλίση είναι μέτρια διαβρωτικό και η διαβρωτικότητα του εδάφους στη μεσαία κλίση και τη φυσική κλίση είναι σχετικά χαμηλή έως ασθενής.
Η ειδική αντίσταση του εδάφους στην ανηφορική πλαγιά είναι σημαντικά χαμηλότερη από αυτή άλλων τμημάτων της πλαγιάς, η οποία μπορεί να οφείλεται στη διάβρωση από τη βροχή. Το επιφανειακό έδαφος στην ανηφορική πλαγιά ρέει προς τη μεσαία πλαγιά μαζί με το νερό, έτσι ώστε το μεταλλικό προστατευτικό πλέγμα της ανηφορικής πλαγιάς να βρίσκεται κοντά στο επιφανειακό έδαφος. Μερικά από τα μεταλλικά πλέγματα ήταν εκτεθειμένα και μάλιστα αιωρούνταν στον αέρα (Σχήμα 1). Η ειδική αντίσταση του εδάφους μετρήθηκε επί τόπου. Η απόσταση μεταξύ των πασσάλων ήταν 3 μέτρα. Το βάθος έμπηξης των πασσάλων ήταν κάτω από 15 εκατοστά. Το γυμνό μεταλλικό πλέγμα και η ξεφλουδισμένη σκουριά μπορούν να επηρεάσουν τα αποτελέσματα των μετρήσεων. Επομένως, είναι αναξιόπιστο να αξιολογείται η διαβρωτικότητα του εδάφους μόνο με τον δείκτη ειδικής αντίστασης του εδάφους. Στην ολοκληρωμένη αξιολόγηση της διάβρωσης, η ειδική αντίσταση του εδάφους στην ανηφορική πλαγιά δεν λαμβάνεται υπόψη.
Λόγω της υψηλής σχετικής υγρασίας, ο πολυετής υγρός αέρας στην περιοχή Σιτσουάν προκαλεί τη διάβρωση του μεταλλικού πλέγματος που εκτίθεται στον αέρα πιο σοβαρά από το μεταλλικό πλέγμα που είναι θαμμένο στο έδαφος39. Η έκθεση του συρματόπλεγματος στον αέρα μπορεί να οδηγήσει σε μειωμένη διάρκεια ζωής, η οποία μπορεί να αποσταθεροποιήσει τα ανηφορικά εδάφη. Η απώλεια εδάφους μπορεί να δυσκολέψει την ανάπτυξη των φυτών, ιδιαίτερα των ξυλωδών φυτών. Λόγω της έλλειψης ξυλωδών φυτών, είναι δύσκολο να σχηματιστεί ένα ριζικό σύστημα στην ανηφόρα για να στερεοποιηθεί το έδαφος. Ταυτόχρονα, η ανάπτυξη των φυτών μπορεί επίσης να βελτιώσει την ποιότητα του εδάφους και να αυξήσει την περιεκτικότητα σε χούμο στο έδαφος, το οποίο όχι μόνο μπορεί να συγκρατήσει το νερό, αλλά και να παρέχει ένα καλό περιβάλλον για την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή ζώων και φυτών, μειώνοντας έτσι την απώλεια εδάφους. Επομένως, στο αρχικό στάδιο της κατασκευής, θα πρέπει να σπαρθούν περισσότεροι ξυλώδεις σπόροι στην ανηφόρα και να προστίθεται συνεχώς παράγοντας συγκράτησης νερού και να καλύπτεται με μεμβράνη για προστασία, ώστε να μειωθεί η διάβρωση του εδάφους στην ανηφόρα από το νερό της βροχής.
Το δυναμικό διάβρωσης είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τη διάβρωση του δικτύου προστασίας της πλαγιάς στην πλαγιά τριών επιπέδων και έχει τη μεγαλύτερη επίδραση στην ανηφορική κλίση (Πίνακας 2). Υπό κανονικές συνθήκες, το δυναμικό διάβρωσης δεν αλλάζει πολύ σε ένα δεδομένο περιβάλλον. Μια αισθητή αλλαγή μπορεί να προκληθεί από αδέσποτα ρεύματα. Τα αδέσποτα ρεύματα αναφέρονται στα ρεύματα 40, 41, 42 που διαρρέουν στο υπόστρωμα του δρόμου και στο εδαφικό μέσο όταν τα οχήματα χρησιμοποιούν το σύστημα δημόσιων συγκοινωνιών. Με την ανάπτυξη του συστήματος μεταφορών, το σιδηροδρομικό σύστημα μεταφορών της χώρας μου έχει επιτύχει ηλεκτροδότηση μεγάλης κλίμακας και η διάβρωση των θαμμένων μετάλλων που προκαλείται από διαρροή συνεχούς ρεύματος από ηλεκτροφόρους σιδηροδρόμους δεν μπορεί να αγνοηθεί. Επί του παρόντος, η κλίση του δυναμικού του εδάφους μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να προσδιοριστεί εάν το έδαφος περιέχει διαταραχές αδέσποτων ρευμάτων. Όταν η κλίση δυναμικού του επιφανειακού εδάφους είναι χαμηλότερη από 0,5 mv/m, το ρεύμα αδέσποτων είναι χαμηλό. όταν η κλίση δυναμικού κυμαίνεται από 0,5 mv/m έως 5,0 mv/m, το ρεύμα αδέσποτων είναι μέτριο. Όταν η κλίση δυναμικού είναι μεγαλύτερη από 5,0 mv/m, το επίπεδο του ρεύματος αδέσποτων είναι υψηλό. Το εύρος κυμαινόμενου ρεύματος της κλίσης δυναμικού (EW) της μεσαίας κλίσης, της ανοδικής και της καθοδικής κλίσης φαίνεται στο Σχήμα 3. Όσον αφορά το εύρος κυμαινόμενου ρεύματος, υπάρχουν μέτρια ρεύματα αδέσποτων στις κατευθύνσεις ανατολής-δύσης και βορρά-νότου της μεσαίας κλίσης. Επομένως, το ρεύμα αδέσποτων είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τη διάβρωση των μεταλλικών πλεγμάτων στη μεσαία και καθοδική κλίση, ειδικά στη μεσαία κλίση.
Γενικά, το δυναμικό οξειδοαναγωγής του εδάφους (Eh) πάνω από 400 mV υποδεικνύει την οξειδωτική ικανότητα, πάνω από 0-200 mV είναι μέτρια αναγωγική ικανότητα και κάτω από 0 mV είναι μεγάλη αναγωγική ικανότητα. Όσο χαμηλότερο είναι το δυναμικό οξειδοαναγωγής του εδάφους, τόσο μεγαλύτερη είναι η ικανότητα διάβρωσης των μικροοργανισμών του εδάφους προς τα μέταλλα44. Είναι δυνατόν να προβλεφθεί η τάση της μικροβιακής διάβρωσης του εδάφους από το δυναμικό οξειδοαναγωγής. Η μελέτη διαπίστωσε ότι το δυναμικό οξειδοαναγωγής του εδάφους και στις τρεις πλαγιές ήταν μεγαλύτερο από 500 mv και το επίπεδο διάβρωσης ήταν πολύ μικρό. Δείχνει ότι η κατάσταση αερισμού του εδάφους στις πλαγιές είναι καλή, γεγονός που δεν ευνοεί τη διάβρωση των αναερόβιων μικροοργανισμών στο έδαφος.
Προηγούμενες μελέτες έχουν διαπιστώσει ότι η επίδραση του pH του εδάφους στη διάβρωση του εδάφους είναι προφανής. Με τη διακύμανση της τιμής του pH, ο ρυθμός διάβρωσης των μεταλλικών υλικών επηρεάζεται σημαντικά. Το pH του εδάφους σχετίζεται στενά με την περιοχή και τους μικροοργανισμούς στο έδαφος45,46,47. Γενικά, η επίδραση του pH του εδάφους στη διάβρωση μεταλλικών υλικών σε ελαφρώς αλκαλικό έδαφος δεν είναι προφανής. Τα εδάφη των τριών σιδηροδρομικών πλαγιών είναι όλα αλκαλικά, επομένως η επίδραση του pH στη διάβρωση του μεταλλικού πλέγματος είναι ασθενής.
Όπως φαίνεται από τον Πίνακα 3, η ανάλυση συσχέτισης δείχνει ότι το δυναμικό οξειδοαναγωγής και η θέση της κλίσης συσχετίζονται σημαντικά θετικά (R2 = 0,858), το δυναμικό διάβρωσης και η κλίση δυναμικού (SN) συσχετίζονται σημαντικά θετικά (R2 = 0,755), και το δυναμικό οξειδοαναγωγής και η κλίση δυναμικού (SN) συσχετίζονται σημαντικά θετικά (R2 = 0,755). Υπήρξε μια σημαντική αρνητική συσχέτιση μεταξύ του δυναμικού και του pH (R2 = -0,724). Η θέση της κλίσης συσχετίστηκε σημαντικά θετικά με το οξειδοαναγωγικό δυναμικό. Αυτό δείχνει ότι υπάρχουν διαφορές στο μικροπεριβάλλον διαφορετικών θέσεων κλίσης και οι μικροοργανισμοί του εδάφους σχετίζονται στενά με το οξειδοαναγωγικό δυναμικό48, 49, 50. Το οξειδοαναγωγικό δυναμικό συσχετίστηκε σημαντικά αρνητικά με το pH51,52. Αυτή η σχέση έδειξε ότι οι τιμές pH και Eh δεν άλλαζαν πάντα συγχρονισμένα κατά τη διάρκεια της οξειδοαναγωγικής διαδικασίας του εδάφους, αλλά είχαν μια αρνητική γραμμική σχέση. Το δυναμικό διάβρωσης μετάλλου μπορεί να αντιπροσωπεύει τη σχετική ικανότητα απόκτησης και απώλειας ηλεκτρονίων. Αν και το δυναμικό διάβρωσης συσχετίστηκε σημαντικά θετικά με την κλίση δυναμικού (SN), η κλίση δυναμικού μπορεί να προκληθεί από την εύκολη απώλεια ηλεκτρονίων από το μέταλλο.
Η συνολική περιεκτικότητα σε διαλυτά άλατα του εδάφους σχετίζεται στενά με τη διαβρωτικότητα του εδάφους. Γενικά, όσο υψηλότερη είναι η αλατότητα του εδάφους, τόσο χαμηλότερη είναι η ειδική αντίσταση του εδάφους, αυξάνοντας έτσι την αντίσταση του εδάφους. Στους ηλεκτρολύτες του εδάφους, όχι μόνο τα ανιόντα και τα ποικίλα εύρη, αλλά και οι επιρροές διάβρωσης είναι κυρίως ανθρακικά, χλωριούχα και θειικά άλατα. Επιπλέον, η συνολική περιεκτικότητα σε διαλυτά άλατα στο έδαφος επηρεάζει έμμεσα τη διάβρωση μέσω της επίδρασης άλλων παραγόντων, όπως η επίδραση του ηλεκτροδιακού δυναμικού στα μέταλλα και η διαλυτότητα οξυγόνου στο έδαφος53.
Τα περισσότερα από τα διαλυτά ιόντα που έχουν υποστεί διάσπαση αλάτων στο έδαφος δεν συμμετέχουν άμεσα σε ηλεκτροχημικές αντιδράσεις, αλλά επηρεάζουν τη διάβρωση των μετάλλων μέσω της ειδικής αντίστασης του εδάφους. Όσο υψηλότερη είναι η αλατότητα του εδάφους, τόσο ισχυρότερη είναι η αγωγιμότητα του εδάφους και τόσο ισχυρότερη είναι η διάβρωση του εδάφους. Η περιεκτικότητα σε αλατότητα του εδάφους των φυσικών πρανών είναι σημαντικά υψηλότερη από αυτή των πρανών των σιδηροδρόμων, κάτι που μπορεί να οφείλεται στο γεγονός ότι οι φυσικές πρανές είναι πλούσιες σε βλάστηση, κάτι που ευνοεί τη διατήρηση του εδάφους και του νερού. Ένας άλλος λόγος μπορεί να είναι ότι η φυσική πρανής έχει υποστεί σχηματισμό ώριμου εδάφους (μητρικό υλικό εδάφους που σχηματίζεται από την αποσάθρωση των πετρωμάτων), αλλά το έδαφος της πρανούς των σιδηροδρόμων αποτελείται από θραύσματα θρυμματισμένης πέτρας ως μήτρα του «τεχνητού εδάφους» και δεν έχει υποστεί επαρκή διαδικασία σχηματισμού εδάφους. Δεν απελευθερώνονται ορυκτά. Επιπλέον, τα ιόντα αλάτων στο βαθύ έδαφος των φυσικών πρανών αυξήθηκαν μέσω τριχοειδούς δράσης κατά την επιφανειακή εξάτμιση και συσσωρεύτηκαν στο επιφανειακό έδαφος, με αποτέλεσμα την αύξηση της περιεκτικότητας σε ιόντα αλάτων στο επιφανειακό έδαφος. Το πάχος του εδάφους της πρανούς των σιδηροδρόμων είναι μικρότερο από 20 cm, με αποτέλεσμα την αδυναμία του επιφανειακού εδάφους να συμπληρώσει το αλάτι από το βαθύ έδαφος.
Τα θετικά ιόντα (όπως K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+, κ.λπ.) έχουν μικρή επίδραση στη διάβρωση του εδάφους, ενώ τα ανιόντα παίζουν σημαντικό ρόλο στην ηλεκτροχημική διαδικασία της διάβρωσης και έχουν σημαντική επίδραση στη διάβρωση των μετάλλων. Το Cl− μπορεί να επιταχύνει τη διάβρωση της ανόδου και είναι το πιο διαβρωτικό ανιόν. Όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε Cl−, τόσο ισχυρότερη είναι η διάβρωση του εδάφους. Το SO42− όχι μόνο προάγει τη διάβρωση του χάλυβα, αλλά προκαλεί και διάβρωση σε ορισμένα υλικά σκυροδέματος54. Επίσης, διαβρώνει τον σίδηρο. Σε μια σειρά πειραμάτων σε όξινο έδαφος, ο ρυθμός διάβρωσης βρέθηκε να είναι ανάλογος με την οξύτητα του εδάφους55. Το χλωρίδιο και το θειικό άλας είναι τα κύρια συστατικά των διαλυτών αλάτων, τα οποία μπορούν να επιταχύνουν άμεσα τη σπηλαίωση των μετάλλων. Μελέτες έχουν δείξει ότι η απώλεια βάρους διάβρωσης του ανθρακούχου χάλυβα σε αλκαλικά εδάφη είναι σχεδόν ανάλογη με την προσθήκη ιόντων χλωρίου και θειικού άλατος56,57. Οι Lee et al. διαπίστωσαν ότι το SO42- μπορεί να εμποδίσει τη διάβρωση, αλλά να προάγει την ανάπτυξη κοιλοτήτων διάβρωσης που έχουν ήδη σχηματιστεί58.
Σύμφωνα με το πρότυπο αξιολόγησης της διαβρωτικότητας του εδάφους και τα αποτελέσματα των δοκιμών, η περιεκτικότητα σε ιόντα χλωρίου σε κάθε δείγμα εδάφους σε πλαγιά ήταν πάνω από 100 mg/kg, υποδεικνύοντας ισχυρή διαβρωτικότητα του εδάφους. Η περιεκτικότητα σε ιόντα θειικού άλατος τόσο στις ανηφορικές όσο και στις κατηφορικές πλαγιές ήταν πάνω από 200 mg/kg και κάτω από 500 mg/kg, και το έδαφος ήταν μέτρια διαβρωμένο. Η περιεκτικότητα σε ιόντα θειικού άλατος στη μεσαία πλαγιά είναι χαμηλότερη από 200 mg/kg και η διάβρωση του εδάφους είναι ασθενής. Όταν το εδαφικό μέσο περιέχει υψηλή συγκέντρωση, θα συμμετάσχει στην αντίδραση και θα παράγει άλατα διάβρωσης στην επιφάνεια του μεταλλικού ηλεκτροδίου, επιβραδύνοντας έτσι την αντίδραση διάβρωσης. Καθώς η συγκέντρωση αυξάνεται, τα άλατα μπορεί να σπάσουν ξαφνικά, επιταχύνοντας έτσι σημαντικά τον ρυθμό διάβρωσης. Καθώς η συγκέντρωση συνεχίζει να αυξάνεται, τα άλατα διάβρωσης καλύπτουν την επιφάνεια του μεταλλικού ηλεκτροδίου και ο ρυθμός διάβρωσης δείχνει ξανά μια τάση επιβράδυνσης59. Η μελέτη διαπίστωσε ότι η ποσότητα στο έδαφος ήταν χαμηλότερη και επομένως είχε μικρή επίδραση στη διάβρωση.
Σύμφωνα με τον Πίνακα 4, η συσχέτιση μεταξύ κλίσης και ανιόντων εδάφους έδειξε ότι υπήρχε σημαντική θετική συσχέτιση μεταξύ κλίσης και ιόντων χλωρίου (R2=0,836), και σημαντική θετική συσχέτιση μεταξύ κλίσης και συνολικών διαλυτών αλάτων (R2=0,742).
Αυτό υποδηλώνει ότι η επιφανειακή απορροή και η διάβρωση του εδάφους μπορεί να ευθύνονται για τις αλλαγές στα συνολικά διαλυτά άλατα στο έδαφος. Υπήρξε μια σημαντική θετική συσχέτιση μεταξύ των συνολικών διαλυτών αλάτων και των ιόντων χλωρίου, η οποία μπορεί να οφείλεται στο γεγονός ότι τα συνολικά διαλυτά άλατα αποτελούν τη δεξαμενή ιόντων χλωρίου και η περιεκτικότητα σε συνολικά διαλυτά άλατα καθορίζει την περιεκτικότητα σε ιόντα χλωρίου στα διαλύματα του εδάφους. Επομένως, μπορούμε να γνωρίζουμε ότι η διαφορά στην κλίση μπορεί να προκαλέσει σοβαρή διάβρωση του μεταλλικού πλέγματος.
Η οργανική ύλη, το ολικό άζωτο, το διαθέσιμο άζωτο, ο διαθέσιμος φώσφορος και το διαθέσιμο κάλιο είναι τα βασικά θρεπτικά συστατικά του εδάφους, τα οποία επηρεάζουν την ποιότητα του εδάφους και την απορρόφηση των θρεπτικών συστατικών από το ριζικό σύστημα. Τα θρεπτικά συστατικά του εδάφους αποτελούν σημαντικό παράγοντα που επηρεάζει τους μικροοργανισμούς στο έδαφος, επομένως αξίζει να μελετηθεί εάν υπάρχει συσχέτιση μεταξύ των θρεπτικών συστατικών του εδάφους και της διάβρωσης των μετάλλων. Ο σιδηρόδρομος Suiyu ολοκληρώθηκε το 2003, πράγμα που σημαίνει ότι το τεχνητό έδαφος έχει βιώσει μόνο 9 χρόνια συσσώρευσης οργανικής ύλης. Λόγω της ιδιαιτερότητας του τεχνητού εδάφους, είναι απαραίτητο να υπάρχει καλή κατανόηση των θρεπτικών συστατικών στο τεχνητό έδαφος.
Η έρευνα δείχνει ότι η περιεκτικότητα σε οργανική ύλη είναι η υψηλότερη στο έδαφος με φυσική κλίση μετά από ολόκληρη τη διαδικασία σχηματισμού του εδάφους. Η περιεκτικότητα σε οργανική ύλη στο έδαφος με χαμηλή κλίση ήταν η χαμηλότερη. Λόγω της επίδρασης των καιρικών φαινομένων και της επιφανειακής απορροής, τα θρεπτικά συστατικά του εδάφους συσσωρεύονται στη μέση και την κατωφέρεια της κλίσης, σχηματίζοντας ένα παχύ στρώμα χούμου. Ωστόσο, λόγω των μικρών σωματιδίων και της κακής σταθερότητας του εδάφους με χαμηλή κλίση, η οργανική ύλη αποσυντίθεται εύκολα από μικροοργανισμούς. Η έρευνα διαπίστωσε ότι η κάλυψη και η ποικιλομορφία της βλάστησης στη μέση και την κατωφέρεια ήταν υψηλή, αλλά η ομοιογένεια ήταν χαμηλή, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε ανομοιόμορφη κατανομή των επιφανειακών θρεπτικών συστατικών. Ένα παχύ στρώμα χούμου συγκρατεί νερό και οι οργανισμοί του εδάφους είναι ενεργοί. Όλα αυτά επιταχύνουν την αποσύνθεση της οργανικής ύλης στο έδαφος.
Η περιεκτικότητα σε αλκαλικά υδρολυμένο άζωτο των σιδηροδρομικών γραμμών με ανοδική, μεσαία και κατωφερή κλίση ήταν υψηλότερη από αυτή της φυσικής κλίσης, υποδεικνύοντας ότι ο ρυθμός ορυκτοποίησης οργανικού αζώτου της σιδηροδρομικής κλίσης ήταν σημαντικά υψηλότερος από αυτόν της φυσικής κλίσης. Όσο μικρότερα είναι τα σωματίδια, τόσο πιο ασταθής είναι η δομή του εδάφους, τόσο πιο εύκολο είναι για τους μικροοργανισμούς να αποσυνθέσουν την οργανική ύλη στα αδρανή και τόσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωση ορυκτοποιημένου οργανικού αζώτου60,61.Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της μελέτης62, η περιεκτικότητα σε μικρά σωματιδιακά αδρανή στο έδαφος των σιδηροδρομικών πρανών ήταν σημαντικά υψηλότερη από αυτή των φυσικών πρανών.Επομένως, πρέπει να ληφθούν κατάλληλα μέτρα για την αύξηση της περιεκτικότητας σε λιπάσματα, οργανική ύλη και άζωτο στο έδαφος της σιδηροδρομικής κλίσης και για τη βελτίωση της βιώσιμης αξιοποίησης του εδάφους.Η σπατάλη διαθέσιμου φωσφόρου και διαθέσιμου καλίου που προκαλείται από την επιφανειακή απορροή αντιπροσώπευε το 77,27% έως 99,79% της συνολικής απώλειας της σιδηροδρομικής κλίσης.Η επιφανειακή απορροή μπορεί να είναι η κύρια αιτία της απώλειας διαθέσιμων θρεπτικών συστατικών σε επικλινή εδάφη63,64,65.
Όπως φαίνεται στον Πίνακα 4, υπήρξε σημαντική θετική συσχέτιση μεταξύ της θέσης της κλίσης και του διαθέσιμου φωσφόρου (R2=0,948), και η συσχέτιση μεταξύ της θέσης της κλίσης και του διαθέσιμου καλίου ήταν η ίδια (R2=0,898). Δείχνει ότι η θέση της κλίσης επηρεάζει την περιεκτικότητα του διαθέσιμου φωσφόρου και του διαθέσιμου καλίου στο έδαφος.
Η κλίση είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει την περιεκτικότητα σε οργανική ύλη του εδάφους και τον εμπλουτισμό με άζωτο66, και όσο μικρότερη είναι η κλίση, τόσο μεγαλύτερος είναι ο ρυθμός εμπλουτισμού. Για τον εμπλουτισμό με θρεπτικά συστατικά του εδάφους, η απώλεια θρεπτικών συστατικών αποδυναμώθηκε και η επίδραση της θέσης της κλίσης στην περιεκτικότητα σε οργανική ύλη του εδάφους και στον συνολικό εμπλουτισμό με άζωτο δεν ήταν προφανής. Διαφορετικοί τύποι και αριθμοί φυτών σε διαφορετικές πλαγιές έχουν διαφορετικά οργανικά οξέα που εκκρίνονται από τις ρίζες των φυτών. Τα οργανικά οξέα είναι ευεργετικά για τη σταθεροποίηση του διαθέσιμου φωσφόρου και του διαθέσιμου καλίου στο έδαφος. Επομένως, υπήρξε σημαντική συσχέτιση μεταξύ της θέσης της κλίσης και του διαθέσιμου φωσφόρου, καθώς και της θέσης της κλίσης και του διαθέσιμου καλίου.
Προκειμένου να διευκρινιστεί η σχέση μεταξύ των θρεπτικών συστατικών του εδάφους και της διάβρωσης του εδάφους, είναι απαραίτητο να αναλυθεί η συσχέτιση. Όπως φαίνεται στον Πίνακα 5, το οξειδοαναγωγικό δυναμικό συσχετίστηκε σημαντικά αρνητικά με το διαθέσιμο άζωτο (R2 = -0,845) και σημαντικά θετικά με τον διαθέσιμο φώσφορο (R2 = 0,842) και το διαθέσιμο κάλιο (R2 = 0,980). Το οξειδοαναγωγικό δυναμικό αντανακλά την ποιότητα της οξειδοαναγωγής, η οποία συνήθως επηρεάζεται από ορισμένες φυσικές και χημικές ιδιότητες του εδάφους, και στη συνέχεια επηρεάζει μια σειρά από ιδιότητες του εδάφους. Επομένως, είναι ένας σημαντικός παράγοντας για τον προσδιορισμό της κατεύθυνσης του μετασχηματισμού των θρεπτικών συστατικών του εδάφους67. Διαφορετικές οξειδοαναγωγικές ιδιότητες μπορεί να οδηγήσουν σε διαφορετικές καταστάσεις και διαθεσιμότητα θρεπτικών παραγόντων. Επομένως, το οξειδοαναγωγικό δυναμικό έχει σημαντική συσχέτιση με το διαθέσιμο άζωτο, τον διαθέσιμο φώσφορο και το διαθέσιμο κάλιο.
Εκτός από τις ιδιότητες των μετάλλων, το δυναμικό διάβρωσης σχετίζεται επίσης με τις ιδιότητες του εδάφους. Το δυναμικό διάβρωσης συσχετίστηκε σημαντικά αρνητικά με την οργανική ύλη, υποδεικνύοντας ότι η οργανική ύλη είχε σημαντική επίδραση στο δυναμικό διάβρωσης. Επιπλέον, η οργανική ύλη συσχετίστηκε επίσης σημαντικά αρνητικά με την πιθανή κλίση (SN) (R2=-0,713) και το θειικό ιόν (R2=-0,671), υποδεικνύοντας ότι η περιεκτικότητα σε οργανική ύλη επηρεάζει επίσης την πιθανή κλίση (SN) και το θειικό ιόν. Υπήρξε μια σημαντική αρνητική συσχέτιση μεταξύ του pH του εδάφους και του διαθέσιμου καλίου (R2 = -0,728).
Το διαθέσιμο άζωτο συσχετίστηκε σημαντικά αρνητικά με τα συνολικά διαλυτά άλατα και τα ιόντα χλωρίου, και ο διαθέσιμος φώσφορος και το διαθέσιμο κάλιο συσχετίστηκαν σημαντικά θετικά με τα συνολικά διαλυτά άλατα και τα ιόντα χλωρίου. Αυτό έδειξε ότι η περιεκτικότητα σε διαθέσιμα θρεπτικά συστατικά επηρέασε σημαντικά την ποσότητα των συνολικών διαλυτών αλάτων και ιόντων χλωρίου στο έδαφος, και τα ανιόντα στο έδαφος δεν ευνοούσαν τη συσσώρευση και την παροχή διαθέσιμων θρεπτικών συστατικών. Το συνολικό άζωτο συσχετίστηκε σημαντικά αρνητικά με τα ιόντα θειικού άλατος και συσχετίστηκε σημαντικά θετικά με το διττανθρακικό άλας, υποδεικνύοντας ότι το συνολικό άζωτο είχε επίδραση στην περιεκτικότητα σε θειικά και διττανθρακικά άλατα. Τα φυτά έχουν μικρή ζήτηση για ιόντα θειικού άλατος και ιόντα διττανθρακικού άλατος, επομένως τα περισσότερα από αυτά είναι ελεύθερα στο έδαφος ή απορροφώνται από τα κολλοειδή του εδάφους. Τα ιόντα διττανθρακικού άλατος ευνοούν τη συσσώρευση αζώτου στο έδαφος, και τα ιόντα θειικού άλατος μειώνουν τη διαθεσιμότητα αζώτου στο έδαφος. Επομένως, η κατάλληλη αύξηση της περιεκτικότητας σε διαθέσιμο άζωτο και χούμο στο έδαφος είναι ευεργετική για τη μείωση της διαβρωτικότητας του εδάφους.
Το έδαφος είναι ένα σύστημα με σύνθετη σύνθεση και ιδιότητες. Η διαβρωτικότητα του εδάφους είναι το αποτέλεσμα της συνεργιστικής δράσης πολλών παραγόντων. Επομένως, μια ολοκληρωμένη μέθοδος αξιολόγησης χρησιμοποιείται γενικά για την αξιολόγηση της διαβρωτικότητας του εδάφους. Με αναφορά στον «Κώδικα για την Γεωτεχνική Έρευνα Μηχανικής» (GB50021-94) και τις μεθόδους δοκιμής του Δικτύου Δοκιμών Διάβρωσης Εδάφους της Κίνας, ο βαθμός διάβρωσης του εδάφους μπορεί να αξιολογηθεί συνολικά σύμφωνα με τα ακόλουθα πρότυπα: (1) Η αξιολόγηση είναι ασθενής διάβρωση, εάν υπάρχει μόνο ασθενής διάβρωση, δεν υπάρχει μέτρια διάβρωση ή ισχυρή διάβρωση· (2) εάν δεν υπάρχει ισχυρή διάβρωση, αξιολογείται ως μέτρια διάβρωση· (3) εάν υπάρχουν ένα ή δύο σημεία ισχυρής διάβρωσης, αξιολογείται ως ισχυρή διάβρωση· (4) εάν υπάρχουν 3 ή περισσότερα σημεία ισχυρής διάβρωσης, αξιολογείται ως ισχυρή διάβρωση για σοβαρή διάβρωση.
Σύμφωνα με την ειδική αντίσταση του εδάφους, το δυναμικό οξειδοαναγωγής, την περιεκτικότητα σε νερό, την περιεκτικότητα σε αλάτι, την τιμή pH και την περιεκτικότητα σε Cl- και SO42-, αξιολογήθηκαν διεξοδικά οι βαθμοί διάβρωσης των δειγμάτων εδάφους σε διάφορες πλαγιές. Τα αποτελέσματα της έρευνας δείχνουν ότι τα εδάφη σε όλες τις πλαγιές είναι ιδιαίτερα διαβρωτικά.
Το δυναμικό διάβρωσης είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τη διάβρωση του προστατευτικού πλέγματος πρανών. Τα δυναμικά διάβρωσης και των τριών πλαγιών είναι όλα χαμηλότερα από -200 mv, γεγονός που έχει τη μεγαλύτερη επίδραση στη διάβρωση του μεταλλικού πλέγματος σε ανηφόρα. Η κλίση δυναμικού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να κριθεί το μέγεθος του αδέσποτου ρεύματος στο έδαφος. Το αδέσποτο ρεύμα είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τη διάβρωση του μεταλλικού πλέγματος σε μεσαίες και ανηφορικές πλαγιές, ειδικά σε μεσαίες πλαγιές. Η συνολική περιεκτικότητα σε διαλυτό άλας στα εδάφη των άνω, μεσαίων και κάτω πλαγιών ήταν πάνω από 500 mg/kg και η επίδραση διάβρωσης στο προστατευτικό πλέγμα πρανών ήταν μέτρια. Η περιεκτικότητα σε νερό του εδάφους είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τη διάβρωση των μεταλλικών πλεγμάτων σε μεσαίες και κατηφορικές πλαγιές και έχει μεγαλύτερο αντίκτυπο στη διάβρωση των προστατευτικών πλεγμάτων πρανών. Τα θρεπτικά συστατικά είναι πιο άφθονα στο έδαφος μεσαίων πλαγιών, γεγονός που υποδηλώνει ότι υπάρχουν συχνές μικροβιακές δραστηριότητες και ταχεία ανάπτυξη των φυτών.
Η έρευνα δείχνει ότι το δυναμικό διάβρωσης, η πιθανή κλίση, η συνολική περιεκτικότητα σε διαλυτό άλας και η περιεκτικότητα σε νερό είναι οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν τη διάβρωση του εδάφους και στις τρεις πλαγιές, και η διαβρωτικότητα του εδάφους αξιολογείται ως ισχυρή. Η διάβρωση του δικτύου προστασίας πρανών είναι η πιο σοβαρή στη μεσαία κλίση, η οποία παρέχει αναφορά για τον αντιδιαβρωτικό σχεδιασμό του δικτύου προστασίας πρανών της σιδηροδρομικής γραμμής. Η κατάλληλη προσθήκη διαθέσιμου αζώτου και οργανικού λιπάσματος είναι ευεργετική για τη μείωση της διάβρωσης του εδάφους, τη διευκόλυνση της ανάπτυξης των φυτών και, τέλος, τη σταθεροποίηση της κλίσης.
Πώς να αναφέρετε αυτό το άρθρο: Chen, J. et al. Επιδράσεις της σύνθεσης του εδάφους και της ηλεκτροχημείας στη διάβρωση του δικτύου βραχωδών πλαγιών κατά μήκος μιας κινεζικής σιδηροδρομικής γραμμής. science.Rep. 5, 14939; doi: 10.1038/srep14939 (2015).
Lin, YL & Yang, GL Δυναμικά χαρακτηριστικά πρανών υποβάθρου σιδηροδρομικής γραμμής υπό διέγερση από σεισμό. φυσική καταστροφή.69, 219–235 (2013).
Sui Wang, J. et al. Ανάλυση τυπικών ζημιών από σεισμό σε αυτοκινητόδρομους στην σεισμόπληκτη περιοχή Wenchuan της επαρχίας Sichuan [J]. Κινεζικό Περιοδικό Μηχανικής και Μηχανικής Βράχων. 28, 1250–1260 (2009).
Weilin, Z., Zhenyu, L. & Jinsong, J. Ανάλυση σεισμικών ζημιών και αντίμετρα σε γέφυρες αυτοκινητοδρόμων σε σεισμό Wenchuan. Κινεζικό Περιοδικό Μηχανικής και Μηχανικής Βραχωμάτων.28, 1377–1387 (2009).
Lin, CW, Liu, SH, Lee, SY & Liu, CC Η επίδραση του σεισμού Chichi στις κατολισθήσεις που προκλήθηκαν από τις επακόλουθες βροχοπτώσεις στην κεντρική Ταϊβάν. Engineering Geology.86, 87–101 (2006).
Koi, T. et al. Μακροπρόθεσμες επιπτώσεις των κατολισθήσεων που προκαλούνται από σεισμούς στην παραγωγή ιζημάτων σε μια ορεινή λεκάνη απορροής: Περιοχή Tanzawa, Ιαπωνία. geomorphology.101, 692–702 (2008).
Hongshuai, L., Jingshan, B. & Dedong, L. Ανασκόπηση της έρευνας σχετικά με την ανάλυση σεισμικής σταθερότητας γεωτεχνικών πρανών. Σεισμική Μηχανική και Μηχανική Δονήσεις.25, 164–171 (2005).
Yue Ping, Έρευνα για τους γεωλογικούς κινδύνους που προκλήθηκαν από τον σεισμό Wenchuan στην επαρχία Sichuan. Journal of Engineering Geology 4, 7–12 (2008).
Ali, F. Προστασία πρανών με βλάστηση: μηχανική ριζών ορισμένων τροπικών φυτών. Διεθνές Περιοδικό Φυσικών Επιστημών. 5, 496–506 (2010).
Takyu, M., Aiba, SI & Kitayama, K. Τοπογραφικές επιδράσεις σε τροπικά δάση χαμηλών ορεινών περιοχών υπό διαφορετικές γεωλογικές συνθήκες στο όρος Kinabalu, Βόρνεο.Plant Ecology.159, 35–49 (2002).
Stokes, A. et al. Ιδανικά χαρακτηριστικά ριζών φυτών για την προστασία φυσικών και τεχνητών πλαγιών από κατολισθήσεις. Φυτά και Εδάφη, 324, 1-30 (2009).
De Baets, S., Poesen, J., Gyssels, G. & Knapen, A. Επιδράσεις των ριζών του χόρτου στη διαβρωσιμότητα του επιφανειακού εδάφους κατά τη διάρκεια της συγκεντρωμένης ροής. Geomorphology 76, 54–67 (2006).